Circuit de rellotge binari led mitjançant arduino

En aquest projecte, farem un rellotge binari LED mitjançant Arduino. Aquí hem dissenyat una placa de circuit imprès (PCB) per implementar aquest rellotge. Per dissenyar el disseny de PCB, hem utilitzat l'eina de disseny de PCB en línia EasyEDA.

Components necessaris:

1. Arduino Nano
2. DS1307 RTC
3. Cristall de 32,768 Khz
4. Cèl·lula de moneda de 3v
5. Resistència 1k, 10k
6. Font d'alimentació
7. LEDs

Diagrama del circuit i explicació:

Aquest és un projecte molt senzill, econòmic i interessant per a l’alumne. En aquest circuit de rellotge binari LED, hem utilitzat Arduino Nano per controlar tot el projecte, com llegir el temps des de RTC i mostrar-ho als LED. Una cèl·lula de moneda de 3.0v està connectada a IC RTC per fer còpies de seguretat. Obteniu més informació sobre l’ús de DS1307 RTC amb Arduino aquí.

Aquí es connecten 20 LEDs en forma de matriu. Així doncs, aquí tenim 6 columnes i 4 files. 2 columnes que s’utilitzen per mostrar l’hora, dues columnes següents durant minuts i al costat de columnes durant segons. Hem utilitzat 6 transistors PNP per activar LEDs en 6 columnes. L'usuari només pot alimentar tot el circuit en 5v, aquí hem utilitzat un portàtil USB per a la font d'alimentació. La resta de connexions es mostren en el diagrama de circuits.

A més, consulteu el codi Arduino i el vídeo de demostració complet al final d’aquest article.

Com calcular i llegir el temps en rellotge binari:

Com coneixem els nombres binaris que són zero i un. Així, utilitzant aquests, podem mostrar el temps i podem convertir aquest temps binari en decimal. Utilitzant el número 8 4 2 1 (escrit a la part dreta del PCB), podem convertir el binari en decimal.

Suposem que tenim un nombre binari com:

1 0 1 0 de manera que quedarà 10 en decimal. Quan convertim el binari en decimal només n'afegim uns.

Aquí, des del costat MSB (bit més significatiu), en tenim 1, que significa 8 i, a continuació, 0, que és 0 i que no s’inclou. El següent torna a ser 1, significa 2 i l'últim és 0, de manera que l'últim tampoc no s'inclourà.

Així que finalment ho tenim

8 + 0 + 2 + 0 = 10

Bàsicament, podem prendre-ho així:

8x1 + 4x0 + 2x1 + 1x0 = 10

Ara podem entendre el temps a partir de la imatge:

A la part superior, podem veure que hi ha 6 columnes i 4 files. En aquestes, tenim 2 grups de columnes HH per hora, MM per minut i SS durant segons. A la part dreta del PCB, podem veure els números de fila 1, 2, 4 i 8, aquests números s’utilitzen per convertir el número binari en decimal

Tingueu en compte que estem llegint columnes del costat dret. Per tant, en primer lloc, vegeu columnes HH, hi ha dues columnes de temps. A la primera columna del temps, no hi ha led que significa brillant:

2x0 + 1x0 = 0

A la següent columna, podem veure que hi ha un únic led que brilla al mitjà d'una fila. Així doncs, segons 8 4 2 1

8x0 + 4x0 + 2x0 + 1x1 = 1

Per tant, a la columna Hour HH, vam obtenir el 01.

A la primera columna de MM (minuts), podem veure que hi ha un únic led que brilla al mitjà d'una fila

4 2 1 4x0 + 2x0 + 1x1 = 1

A la segona columna de MM, podem veure que hi ha un únic led que brilla a la fila número 8 que significa

8 4 2 1 8x1 + 4x0 + 2x0 + 1x0 = 8

Així que tenim el minut 18

A la primera columna de SS (segons), podem veure que hi ha un únic led que brilla a la fila número 4 que significa

4 2 1 4x1 + 2x0 + 1x0 = 4

A la segona columna de SS, podem veure que hi ha dos leds que brillen a la fila número 1 i la fila número 4 significa

8 4 2 1 8x0 + 4x1 + 2x0 + 1x1 = 5

Així doncs, vam arribar als 45 minuts

Així doncs, finalment tenim temps: 01:18:45

HH MM SS 01 18 45

Al final d’aquest article es dóna un vídeo complet de codi Arduino i demostració.

Disseny de circuits i PCB amb EasyEDA:

Per dissenyar aquest circuit de rellotge binari LED, hem escollit l’eina EDA en línia anomenada EasyEDA. Abans he utilitzat EasyEDA moltes vegades i m’ha semblat molt còmode d’utilitzar, ja que té una bona col·lecció d’empremtes i el seu codi obert. Consulteu aquí tots els nostres projectes PCB. Després de dissenyar el PCB, podem demanar les mostres de PCB pels seus serveis de fabricació de PCB de baix cost. També ofereixen un servei d’aprovisionament de components on tenen un gran estoc de components electrònics i els usuaris poden demanar els components necessaris juntament amb la comanda de PCB.

Tot i dissenyar els vostres circuits i PCBs, també podeu fer públics els vostres dissenys de circuits i PCBs perquè altres usuaris puguin copiar-los o editar-los i aprofitar-los, també hem fet públics tots els dissenys de circuits i PCB d’aquest rellotge binari Arduino, consulteu l'enllaç següent:

easyeda.com/circuitdigest/BinaryClock-4a25419d21cc424c9989a8f6a4633f5e

Podeu veure qualsevol capa (superior, inferior, topsilk, seda inferior, etc.) del PCB seleccionant la capa de la finestra "Capes".

També podeu veure el PCB, com quedarà després de la fabricació, mitjançant el botó Vista de foto d’EasyEDA:

Càlcul i ordenació de mostres en línia:

Després de completar el disseny d’aquest PCB de rellotge binari Arduino, podeu demanar el PCB a través de JLCPCB.com. Per demanar el PCB a JLCPCB, necessiteu Gerber File. Per descarregar fitxers Gerber del vostre PCB, feu clic al botó Sortida de fabricació de la pàgina de l'editor EasyEDA i, a continuació, descarregueu-lo des de la pàgina de comandes EasyEDA.

Ara aneu a JLCPCB.com i feu clic a Cita ara o al botó i , a continuació, podeu seleccionar el nombre de PCB que voleu demanar, quantes capes de coure necessiteu, el gruix del PCB, el pes del coure i fins i tot el color del PCB, com la instantània. mostrat a continuació:

Després d'haver seleccionat totes les opcions, feu clic a "Desa a la cistella" i se us dirigirà a la pàgina on podeu penjar el fitxer Gerber que hem descarregat d'EasyEDA. Pengeu el fitxer Gerber i feu clic a "Desa a la cistella". I, finalment, feu clic a Comanda de forma segura per completar la vostra comanda i, aleshores, obtindreu els vostres PCB pocs dies després. Estan fabricant el PCB a un preu molt baix, que és de 2 dòlars. El seu temps de construcció també és molt inferior, és a dir, 48 hores amb un lliurament DHL de 3-5 dies, bàsicament obtindreu els vostres PCB en una setmana després de la comanda.

Després d’uns dies de demanar PCB, vaig obtenir les mostres de PCB en un bon embalatge, tal com es mostra a les imatges següents.

I després d’aconseguir aquestes peces, he soldat tots els components necessaris sobre el PCB, he col·locat l’Arduino Nano codificat i l’he alimentat amb subministrament de 5 V per veure el rellotge binari en acció.