資料介紹
描述
最近我偶然發(fā)現(xiàn)了Lexon Flip Travel Reversible LCD 鬧鐘。這讓我想知道一個(gè)時(shí)鐘總是以相同的方向顯示時(shí)間,無(wú)論時(shí)鐘本身處于什么方向。我決定在基本上是一個(gè)立方體的情況下使用 8x8 矩陣作為顯示器。
因?yàn)?8x8 LED 矩陣無(wú)法將完整的時(shí)間顯示為文本,所以文本需要滾動(dòng)。我決定使用水銀開(kāi)關(guān)來(lái)確定立方體的方向,因?yàn)榕c MPU-6050 6 軸加速度計(jì)/陀螺儀等 MEMS 單元(微機(jī)電系統(tǒng))相比,它們體積小且相對(duì)便宜。
設(shè)定時(shí)間
使用三個(gè)按鈕配置時(shí)鐘。它們是 SET、UP 和 DOWN。SET 按鈕將逐步執(zhí)行以下模式:
時(shí)間/日期
時(shí)鐘可以只滾動(dòng)時(shí)間或同時(shí)滾動(dòng)時(shí)間和日期。日期可以配置為顯示為 DMY 或 MDY 格式。UP 和 DOWN 按鈕在每個(gè)選項(xiàng)之間切換。
12小時(shí)/24小時(shí)
時(shí)鐘支持 12 小時(shí)和 24 小時(shí)時(shí)間格式。UP 和 DOWN 按鈕在每個(gè)選項(xiàng)之間切換。
字體
時(shí)鐘可以使用 3x5 字體或 5x7 字體顯示從右到左滾動(dòng)的時(shí)間。它還可以使用 5x7 字體從下到上滾動(dòng)時(shí)間。UP 和 DOWN 按鈕在每個(gè)選項(xiàng)之間切換。
亮度
有 8 級(jí)亮度。UP 和 DOWN 按鈕在每個(gè)級(jí)別之間切換。亮度設(shè)置立即生效,讓您判斷您想要的顯示器有多亮。
小時(shí)/分鐘
即使時(shí)鐘配置為以 12 小時(shí)格式顯示時(shí)間,當(dāng)前時(shí)間也會(huì)輸入為 24 小時(shí)制。當(dāng)顯示 HOURS 時(shí),UP 和 DOWN 按鈕在 0 和 23 之間更改小時(shí)。按下 SET 按鈕將切換到 MINUTES 顯示。UP 和 DOWN 按鈕在 0 和 59 之間更改分鐘。UP 和 DOWN 按鈕具有自動(dòng)重復(fù)功能,按住它們的時(shí)間越長(zhǎng),數(shù)字分別向上或向下計(jì)數(shù)的速度越快。
再次按下 SET 按鈕將設(shè)置時(shí)間并使顯示返回滾動(dòng)時(shí)間。
這個(gè)怎么運(yùn)作
時(shí)鐘使用水銀開(kāi)關(guān)來(lái)確定其方向。
該圖顯示了 PCB 上四個(gè)水銀開(kāi)關(guān)的配置。當(dāng)立方體直立時(shí),所有水銀開(kāi)關(guān)都關(guān)閉。將時(shí)鐘順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 90 度將打開(kāi) NE 和 SW 開(kāi)關(guān)。再次將時(shí)鐘順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 90 度將打開(kāi)所有水銀開(kāi)關(guān),最后將時(shí)鐘再次順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 90 度將打開(kāi) NW 和 SE 開(kāi)關(guān)。
根據(jù)水銀開(kāi)關(guān)的狀態(tài),可以確定立方體的方向,并根據(jù)軟件調(diào)整顯示。
示意圖
該電路是圍繞 ATtiny1614 微處理器設(shè)計(jì)的。它使用 DS1307 實(shí)時(shí)時(shí)鐘來(lái)保持時(shí)間,即使電源已斷開(kāi)。8x8 LED 矩陣由 MAX7219 LED 矩陣驅(qū)動(dòng)模塊控制。
MAX7219 8x8 LED矩陣模塊
MAX7219 8x8 LED 矩陣模塊有多種變體。雖然它們都以相同的方式執(zhí)行,但它們的引腳分配有很大不同。
PCB 設(shè)計(jì)用于最右側(cè)的布局。
3D打印
包括 STL 文件。將這些帶到 3D 打印店,或者如果您有自己的打印機(jī),請(qǐng)通過(guò)切片軟件運(yùn)行它們。我使用了 0.2 毫米的層高。
印刷電路板
為了最大限度地減少所需空間,該板已設(shè)計(jì)為盡可能使用表面貼裝器件 (SMD)。
如果您希望將電路板商業(yè)化,或者您可以像我一樣自己制作,Eagle 文件已包含在內(nèi)。我使用了碳粉方法。
組裝 - 步驟 1
首先添加 SMD 組件。我發(fā)現(xiàn)在焊接 SMD 元件時(shí)使用焊膏比使用卷盤中的焊料更容易。
如果您使用的是單面板,請(qǐng)?zhí)砑渔溄?/font>
組裝 - 第 2 步
添加將安裝電池的 UPDI 編程引腳接頭和兩個(gè) Veroboard 引腳。
組裝 - 第 3 步
將水銀開(kāi)關(guān)和水晶添加到 PCB 的頂部。
添加顯示板時(shí),粘貼其中一個(gè) 3D 打印支架以保護(hù)水銀開(kāi)關(guān)。
組裝 - 第 4 步
添加 LED 矩陣模塊。
將按鈕頂部粘到按鈕上,確保膠水不會(huì)順著軸流下并進(jìn)入開(kāi)關(guān)。干燥后,將開(kāi)關(guān)焊接到電路板的銅側(cè)。先做中間開(kāi)關(guān),再做外側(cè)開(kāi)關(guān)。
組裝 - 步驟 5
將一些包裝粘到 SMD 電池座的底部。將 Veroboard 引腳切割到正確的高度并焊接在電池座上。
組裝 - 步驟 6
在將電線焊接到它并將其固定到外殼上之前,您需要將 DC 面板插座上的引腳剪短。板上有兩個(gè) SMD 焊盤,用于將電線的另一端焊接到。確保極性正確。
組裝 - 步驟 7
ATtiny1614 是新一代 ATtiny 微處理器的一部分。與 ATtiny85 等早期系列不同,新品種使用 RESET 引腳對(duì) CPU 進(jìn)行編程。要對(duì)其進(jìn)行編程,您需要一個(gè) UPDI 程序員。我用 Arduino Nano 做了一個(gè)。您可以在Create Your Own UPDI Programmer中找到完整的構(gòu)建說(shuō)明。它還包含將 megaTinyCore 板添加到 IDE 的說(shuō)明。
連接 UPDI 編程器
在 IDE 中安裝板后,從“工具”菜單中選擇它。
選擇板、芯片(ATtiny1614)、時(shí)鐘速度(16MHz) 和Arduino Nano 連接的COM 端口。
Programmer 需要設(shè)置為jtag2updi (megaTinyCore) 。
打開(kāi)草圖并將其上傳到 ATtiny1614。
結(jié)論
當(dāng)我寫這個(gè)項(xiàng)目時(shí),我意識(shí)到只需要兩個(gè)水銀開(kāi)關(guān)。只要它們彼此成 90 度,相對(duì)于立方體的邊緣成 45 度,就可以確定立方體的方向。
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