أتذكر... قبل ثلاثين عاما، كانت ستة مؤشرات بمثابة كنز صغير. أي شخص يمكنه بعد ذلك صنع ساعة باستخدام منطق TTL مع مثل هذه المؤشرات كان يعتبر خبيرًا متطورًا في مجاله.

بدا وهج مؤشرات تفريغ الغاز أكثر دفئًا. وبعد بضع دقائق كنت أتساءل عما إذا كانت هذه المصابيح القديمة ستعمل وأردت أن أفعل شيئًا بها. الآن أصبح من السهل جدًا صنع مثل هذه الساعة. كل ما تحتاجه هو متحكم صغير...

نظرًا لأنني كنت مهتمًا في نفس الوقت ببرمجة وحدات التحكم الدقيقة بلغات عالية المستوى، فقد قررت أن ألعب قليلاً. حاولت إنشاء ساعة بسيطة باستخدام مؤشرات تفريغ الغاز الرقمية.

الغرض من التصميم

قررت أن تتكون الساعة من ستة أرقام وأن يتم ضبط الوقت باستخدام أقل عدد ممكن من الأزرار. بالإضافة إلى ذلك، أردت أن أحاول استخدام العديد من عائلات وحدات التحكم الدقيقة الأكثر شيوعًا من مختلف الشركات المصنعة. كنت أنوي كتابة البرنامج بلغة C.

تتطلب مؤشرات تفريغ الغاز جهدًا عاليًا لتشغيلها. لكنني لم أرغب في التعامل مع جهد التيار الكهربائي الخطير. كان من المفترض أن يتم تشغيل الساعة بجهد 12 فولت غير ضار.

نظرًا لأن هدفي الرئيسي كان لعب اللعبة، فلن تجد أي وصف للتصميم الميكانيكي أو رسومات الجسم هنا. إذا كنت ترغب في ذلك، يمكنك تغيير الساعة بنفسك وفقًا لأذواقك وخبراتك.

وهنا ما حصلت عليه:

• عرض الوقت: HH MM SS
• إشارة التنبيه: سمو مم--
• وضع عرض الوقت: 24 ساعة
• الدقة ±1 ثانية في اليوم (اعتمادًا على كريستال الكوارتز)
• جهد الإمداد: 12 فولت
• الاستهلاك الحالي: 100 مللي أمبير

مخطط الساعة

بالنسبة لجهاز مزود بشاشة رقمية مكونة من ستة أرقام، كان وضع الإرسال المتعدد حلاً طبيعيًا.

الغرض من معظم عناصر المخطط الهيكلي (الشكل 1) واضح دون تعليق. إلى حد ما، كانت المهمة غير القياسية هي إنشاء محول لمستويات TTL إلى إشارات تحكم بمؤشر الجهد العالي. يتم تصنيع محركات الأنود باستخدام ترانزستورات NPN وPNP عالية الجهد. المخطط مستعار من ستيفان نيلر (http://www.stefankneller.de).

تحتوي شريحة 74141 TTL على وحدة فك ترميز BCD ومحرك عالي الجهد لكل رقم. قد يكون من الصعب طلب شريحة واحدة. (على الرغم من أنني لا أعرف إذا كان أي شخص يصنعها بعد الآن). ولكن إذا وجدت مؤشرات تفريغ الغاز، فقد يكون الرقم 74141 في مكان قريب :-). في وقت منطق TTL، لم يكن هناك بديل عمليًا لشريحة 74141. لذا حاول العثور على واحد في مكان ما.

تتطلب المؤشرات جهدًا يبلغ حوالي 170 فولتًا. وليس من المنطقي تطوير دائرة خاصة لمحول الجهد، نظرًا لوجود عدد كبير من رقائق محول التعزيز. لقد اخترت IC34063 غير المكلف والمتوفر على نطاق واسع. يتم نسخ دائرة المحول بالكامل تقريبًا من ورقة بيانات MC34063. تمت إضافة مفتاح الطاقة T13 إليه للتو. المفتاح الداخلي غير مناسب لمثل هذا الجهد العالي. لقد استخدمت الاختناق كمحاثة للمحول. وهو مبين في الشكل 2؛ قطرها 8 ملم وطولها 10 ملم.

كفاءة المحول جيدة جدًا، والجهد الناتج آمن نسبيًا. مع تيار حمل قدره 5 مللي أمبير، ينخفض ​​جهد الخرج إلى 60 فولت. يعمل R32 كمقاوم مستشعر للتيار.

لتشغيل المنطق، يتم استخدام المنظم الخطي U4. توجد مساحة على الدائرة واللوحة لبطارية احتياطية. (3.6 فولت - NiMH أو NiCd). D7 وD8 عبارة عن ثنائيات شوتكي، والمقاوم R37 مصمم للحد من تيار الشحن وفقًا لخصائص البطارية. إذا كنت تصنع ساعات من أجل المتعة فقط، فلن تحتاج إلى البطاريات D7 وD8 وR37.

وتظهر الدائرة النهائية في الشكل 3.

الشكل 3.

يتم توصيل أزرار ضبط الوقت عبر الثنائيات. يتم التحقق من حالة الأزرار عن طريق تعيين "1" منطقي عند الإخراج المقابل. كميزة إضافية، يتم توصيل باعث بيزو بمخرج وحدة التحكم الدقيقة. لإيقاف هذا الصرير السيئ، استخدم مفتاحًا صغيرًا. ستكون المطرقة مناسبة تمامًا لهذا الغرض، ولكن هذا هو الحل الأخير :-).

يمكن العثور على قائمة بمكونات الدوائر ورسم لوحة الدوائر المطبوعة ومخطط تخطيطي في قسم "التنزيلات".

وحدة المعالجة المركزية

تقريبًا أي متحكم يحتوي على عدد كافٍ من الأطراف، والذي يُشار إلى الحد الأدنى للعدد المطلوب منه في الجدول 1، يمكنه التحكم في هذا الجهاز البسيط.

الجدول 1.

وظيفة الاستنتاجات تَغذِيَة 2 مرنان الكوارتز 2 إدارة الأنود 6 سائق 74141 4 إدخال الزر 1 باعث بيزو 1 المجموع 16

تقوم كل شركة مصنعة بتطوير عائلاتها وأنواع وحدات التحكم الدقيقة الخاصة بها. موقع الدبابيس فردي لكل نوع. حاولت تصميم لوحة عالمية لعدة أنواع من وحدات التحكم الدقيقة. تحتوي اللوحة على مقبس ذو 20 سنًا. باستخدام عدد قليل من أسلاك التوصيل، يمكنك تكييفها مع وحدات التحكم الدقيقة المختلفة.

المتحكمات الدقيقة التي تم اختبارها في هذه الدائرة مذكورة أدناه. يمكنك تجربة أنواع أخرى. ميزة المخطط هي القدرة على استخدام معالجات مختلفة. يستخدم هواة الراديو، كقاعدة عامة، عائلة واحدة من وحدات التحكم الدقيقة ولديهم المبرمج والأدوات البرمجية المقابلة. قد تكون هناك مشاكل مع وحدات التحكم الدقيقة من الشركات المصنعة الأخرى، لذلك أعطيتك الفرصة لاختيار المعالج من عائلتك المفضلة.

تنعكس جميع تفاصيل تشغيل وحدات التحكم الدقيقة المختلفة في الجداول 2...5 والأشكال 4...7.

الجدول 2.

فريسكالي يكتب MC68HC908QY1 مرنان الكوارتز 12 ميجا هرتز المكثفات C1، C2 22 بيكو فاراد برنامج freescale.zip (راجع قسم "التنزيلات") إعدادات —

ملحوظة: يتم توصيل مقاومة 10 MΩ على التوازي مع مرنان الكوارتز.

الجدول 3.

رقاقة يكتب بيك16F628A مرنان الكوارتز 32.768 كيلو هرتز المكثفات C1، C2 22 بيكو فاراد برنامج pic628.zip (راجع قسم "التنزيلات") إعدادات كثافة العمليات. مولد 4 ميجا هرتز - I/O RA6، إيقاف MCLR، إيقاف WDT، إيقاف LVP، إيقاف التشغيل، إيقاف تشغيل CP، إيقاف تشغيل PWRUP

ملاحظة: يجب تدوير الدائرة الدقيقة بمقدار 180 درجة في المقبس.

الجدول 4.

اتميل يكتب ATtiny2313 مرنان الكوارتز 12 ميجا هرتز المكثفات C1، C2 15 بيكو فاراد برنامج attiny.zip (راجع قسم "التنزيلات") إعدادات مربع. مذبذب 8 ميجاهرتز، أعد الضبط

ملحوظة: أضف مكونات SMD R وC إلى طرف RESET (10 كيلو أوم و100 نانومتر).

الجدول 5.

اتميل يكتب AT89C2051 مرنان الكوارتز 12 ميجا هرتز المكثفات C1، C2 22 بيكو فاراد برنامج at2051.zip (راجع قسم "التنزيلات") إعدادات --

ملاحظة: أضف مكونات SMD R وC إلى طرف RESET (10 كيلو أوم و100 نانومتر)؛ قم بتوصيل الأطراف التي تحمل علامة النجمة بحافلة الطاقة +Ub عبر مقاومات SMD بقدرة 3.3 كيلو أوم.

عند مقارنة الرموز الخاصة بوحدات التحكم الدقيقة المختلفة، سترى أنها متشابهة جدًا. هناك اختلافات في الوصول إلى المنافذ وتعريف وظائف المقاطعة، وكذلك فيما يعتمد على مكونات الأجهزة.

يتكون الكود المصدري من قسمين. وظيفة رئيسي()يقوم بتكوين المنافذ ويبدأ جهاز ضبط الوقت الذي يولد إشارات المقاطعة. بعد ذلك، يقوم البرنامج بمسح الأزرار المضغوطة ويضبط قيم الوقت والتنبيه المناسبة. هناك، في الحلقة الرئيسية، تتم مقارنة الوقت الحالي مع المنبه ويتم تشغيل باعث بيزو.

الجزء الثاني هو روتين فرعي للتعامل مع المقاطعات المؤقتة. يعمل الروتين الفرعي الذي يتم استدعاؤه كل مللي ثانية (اعتمادًا على إمكانيات المؤقت) على زيادة متغيرات الوقت والتحكم في أرقام العرض. وبالإضافة إلى ذلك، يتم التحقق من حالة الأزرار.

تشغيل الدائرة

عند تثبيت المكونات وإعدادها، ابدأ بمصدر الطاقة. قم بلحام منظم U4 والمكونات المحيطة به. تحقق من وجود جهد 5 فولت لـ U2 و4.6 فولت لـ U1. والخطوة التالية هي تجميع محول الجهد العالي. استخدم مقاومة التشذيب R36 لضبط الجهد على 170 فولت. إذا لم يكن نطاق الضبط كافيًا، فقم بتغيير مقاومة المقاوم R33 قليلاً. الآن قم بتثبيت شريحة U2 والترانزستورات والمقاومات الخاصة بدائرة الأنود ودائرة التشغيل الرقمية. قم بتوصيل مدخلات U2 بناقل GND وقم بتوصيل إحدى المقاومات R25 - R30 المتسلسلة بناقل الطاقة +Ub. يجب أن تضيء أرقام المؤشرات في المواضع المقابلة. في المرحلة الأخيرة من فحص الدائرة، قم بتوصيل الدبوس 19 من الدائرة الدقيقة U1 بالأرض - يجب أن يصدر باعث الضغط الكهرومغناطيسي صوتًا.

ستجد أكواد المصدر والبرامج المجمعة في ملف ZIP المقابل في قسم "التنزيلات". بعد وميض البرنامج في وحدة التحكم الدقيقة، تحقق بعناية من كل طرف في الموضع U1 وقم بتثبيت وصلات التوصيل واللحام الضرورية. ارجع إلى صور المتحكم الدقيق أعلاه. إذا تمت برمجة المتحكم الدقيق وتوصيله بشكل صحيح، فيجب أن يبدأ المولد الخاص به في العمل. يمكنك ضبط الوقت والمنبه. انتباه! توجد مساحة على اللوحة لزر آخر - وهذا زر احتياطي للتوسعات المستقبلية :-).

التحقق من دقة تردد المولد. إذا لم يكن ضمن النطاق المتوقع، قم بتغيير قيم المكثفات C1 و C2 قليلاً. (لحام المكثفات الصغيرة على التوازي أو استبدالها بأخرى). يجب أن تتحسن دقة الساعة.

خاتمة

تعتبر المعالجات الصغيرة ذات 8 بت مناسبة تمامًا للغات عالية المستوى. لم تكن لغة C مخصصة في الأصل لوحدات التحكم الدقيقة الصغيرة، ولكن للتطبيقات البسيطة يمكنك استخدامها بشكل جيد. تعتبر لغة التجميع أكثر ملاءمة للمهام المعقدة التي تتطلب أوقاتًا حرجة أو أقصى حمل لوحدة المعالجة المركزية. بالنسبة لمعظم هواة الراديو، فإن الإصدارات المحدودة المجانية والمشتركة من مترجم C مناسبة.

برمجة C هي نفسها بالنسبة لجميع وحدات التحكم الدقيقة. يجب أن تعرف وظائف الأجهزة (السجلات والأجهزة الطرفية) للنوع المحدد من وحدة التحكم الدقيقة. كن حذرًا عند التعامل مع عمليات البت - لغة C ليست مناسبة لمعالجة البتات الفردية، كما يمكن رؤيته في المثال الأصلي عند ATtiny.

هل انتهيت؟ ثم استمع للتأمل في الأنابيب المفرغة وشاهد...

...رجعت الأيام الخوالي...:-)

ملحوظة المحرر

التناظرية الكاملة لـ SN74141 هي الدائرة الدقيقة K155ID1 التي ينتجها برنامج Minsk Integral.
يمكن العثور على الدائرة المصغرة بسهولة على الإنترنت.

مرحبًا أيها المهوسون! ناقش الجزء الأول من المقال مبادئ الحصول على وقت دقيق على ساعة محلية الصنع. دعنا نذهب أبعد من ذلك ونفكر في كيفية عرض ما هو أفضل هذه المرة.

1. أجهزة الإخراج

لذلك، لدينا منصة معينة (Arduino، Raspberry، وحدة التحكم PIC/AVR/STM، وما إلى ذلك)، والمهمة هي توصيل نوع ما من المؤشرات بها. هناك العديد من الخيارات التي سننظر فيها.

عرض المقطع

كل شيء بسيط هنا. يتكون مؤشر المقطع من مصابيح LED عادية، والتي يتم توصيلها ببساطة بوحدة التحكم الدقيقة من خلال مقاومات التبريد.

حذار من حركة المرور!

الإيجابيات: بساطة التصميم، زوايا مشاهدة جيدة، السعر المنخفض.
السلبيات: كمية المعلومات المعروضة محدودة.
هناك نوعان من تصميمات المؤشرات، مع كاثود مشترك وأنود مشترك؛ بداخله يبدو مثل هذا (رسم تخطيطي من موقع الشركة المصنعة).

هناك 1001 مقالة حول كيفية توصيل مؤشر LED بوحدة تحكم دقيقة، يمكن لـ Google مساعدتك. تبدأ الصعوبات عندما نريد صنع ساعة كبيرة - فالنظر إلى مؤشر صغير ليس مريحًا بشكل خاص. ثم نحتاج إلى المؤشرات التالية (صورة من موقع eBay):

يتم تشغيلها بجهد 12 فولت، وهي ببساطة لن تعمل مباشرة من وحدة التحكم الدقيقة. هذا هو المكان الذي تأتي فيه الدائرة المصغرة لمساعدتنا. CD4511، مصممة لهذا الغرض فقط. فهو لا يقوم فقط بتحويل البيانات من خط 4 بت إلى الأرقام المطلوبة، ولكنه يحتوي أيضًا على مفتاح ترانزستور مدمج لتزويد المؤشر بالجهد الكهربي. وبالتالي، في الدائرة، سنحتاج إلى جهد "طاقة" يبلغ 9-12 فولت، ومحول تنحي منفصل (على سبيل المثال L7805) لتشغيل "منطق" الدائرة.

مؤشرات المصفوفة

في الأساس، هذه هي نفس المصابيح، فقط في شكل مصفوفة 8x8. الصورة من موقع ئي باي:

يتم بيعها على موقع eBay على شكل وحدات مفردة أو كتل جاهزة، على سبيل المثال 4 قطع. إن إدارتها أمر بسيط للغاية - حيث يتم لحام الدائرة الدقيقة بالفعل في الوحدات ماكس7219مما يضمن تشغيلها واتصالها بالمتحكم الدقيق باستخدام 5 أسلاك فقط. هناك العديد من المكتبات الخاصة بـ Arduino، ويمكن لأي شخص الاطلاع على الكود.
الإيجابيات: السعر المنخفض، وزوايا المشاهدة الجيدة والسطوع.
السلبيات: دقة منخفضة. ولكن بالنسبة لمهمة الاستدلال، فإن الوقت كافٍ تمامًا.

مؤشرات شاشات الكريستال السائل

يمكن أن تكون مؤشرات LCD رسومية أو نصية.

الرسومات أكثر تكلفة، لكنها تسمح لك بعرض معلومات أكثر تنوعا (على سبيل المثال، رسم بياني للضغط الجوي). تُعد النصوص النصية أرخص وأسهل في التعامل معها، كما أنها تسمح لك بعرض رسومات زائفة - ومن الممكن تحميل رموز مخصصة على الشاشة.

العمل مع مؤشر LCD من الكود ليس بالأمر الصعب، ولكن هناك عيبًا معينًا - يتطلب المؤشر العديد من خطوط التحكم (من 7 إلى 12) من وحدة التحكم الدقيقة، وهو أمر غير مريح. لذلك، جاء الصينيون بفكرة الجمع بين مؤشر LCD ووحدة تحكم i2c، والتي كانت مريحة للغاية - فقط 4 أسلاك كافية للاتصال (صورة من موقع eBay).


تعد مؤشرات LCD رخيصة جدًا (إذا اشتريتها من موقع eBay)، وهي كبيرة الحجم وسهلة التوصيل ويمكنها عرض مجموعة متنوعة من المعلومات. السلبية الوحيدة هي أن زوايا المشاهدة ليست كبيرة جدًا.

مؤشرات OLED

إنها استمرار محسن للإصدار السابق. وهي تتراوح من الصغيرة والرخيصة بقطر 1.1 بوصة إلى الكبيرة والمكلفة. الصورة من موقع eBay.

في الواقع، فهي جيدة في كل شيء باستثناء السعر. أما بالنسبة للمؤشرات الصغيرة، بحجم 0.9-1.1 بوصة، (باستثناء تعلم كيفية العمل مع i2c) فمن الصعب العثور على أي استخدام عملي لها.

مؤشرات تفريغ الغاز (IN-14، IN-18)

تحظى هذه المؤشرات الآن بشعبية كبيرة، ويرجع ذلك على ما يبدو إلى "صوت الضوء الأنبوبي الدافئ" وأصالة التصميم.


(الصورة من nocrotec.com)

مخطط الاتصال الخاص بهم أكثر تعقيدًا إلى حد ما، لأنه تستخدم هذه المؤشرات جهدًا يبلغ 170 فولتًا للإشعال. يمكن عمل محول من 12 فولت => 180 فولت على دائرة كهربائية صغيرة ماكس771. يتم استخدام الدائرة الدقيقة السوفيتية لتزويد المؤشرات بالجهد K155ID1والتي تم إنشاؤها خصيصًا لهذا الغرض. سعر الإصدار للإنتاج الذاتي: حوالي 500 روبل لكل مؤشر و 100 روبل لـ K155ID1، وجميع الأجزاء الأخرى، كما كتبوا في المجلات القديمة، "ليست قليلة المعروض". تكمن الصعوبة الرئيسية هنا في أن كلا من IN-xx وK155ID1 قد توقفا عن الإنتاج منذ فترة طويلة، ولا يمكنك شرائهما إلا من أسواق الراديو أو في عدد قليل من المتاجر المتخصصة.

2. اختيار المنصة

لقد اكتشفنا الشاشة بشكل أو بآخر، وكل ما تبقى هو تحديد النظام الأساسي للأجهزة الأفضل للاستخدام. هناك العديد من الخيارات هنا (أنا لا أفكر في الخيارات محلية الصنع، لأن أولئك الذين يعرفون كيفية توجيه اللوحة ولحام المعالج لا يحتاجون إلى هذه المقالة).

اردوينو

الخيار الأسهل للمبتدئين. اللوحة النهائية غير مكلفة (حوالي 10 دولارات على موقع eBay مع الشحن المجاني) وتحتوي على جميع الموصلات اللازمة للبرمجة. الصورة من موقع ئي باي:

يوجد عدد كبير من المكتبات المختلفة لـ Arduino (على سبيل المثال، لنفس شاشات LCD، والوحدات النمطية في الوقت الفعلي)، فإن Arduino متوافق مع الأجهزة مع الوحدات الإضافية المختلفة.
العيب الرئيسي: صعوبة التصحيح (فقط من خلال وحدة التحكم بالمنفذ التسلسلي) والمعالج الضعيف إلى حد ما وفقًا للمعايير الحديثة (2 كيلو بايت من ذاكرة الوصول العشوائي و 16 ميجا هرتز).
الميزة الرئيسية: يمكنك القيام بالكثير من الأشياء، عمليا دون إزعاج اللحام، وشراء مبرمج ولوحات الأسلاك، تحتاج فقط إلى توصيل الوحدات ببعضها البعض.

معالجات STM 32 بت

بالنسبة لأولئك الذين يريدون شيئا أكثر قوة، هناك لوحات جاهزة مع معالجات STM، على سبيل المثال لوحة مع STM32F103RBT6 وشاشة TFT. الصورة من موقع ئي باي:

هنا لدينا بالفعل تصحيح أخطاء كامل في IDE كامل (من بين جميع الميزات المختلفة، أعجبني Coocox IDE أكثر)، ومع ذلك، سنحتاج إلى مصحح أخطاء مبرمج ST-LINK منفصل مع موصل JTAG (المشكلة السعر 20-40 دولارًا على موقع eBay). وبدلاً من ذلك، يمكنك شراء لوحة التطوير STM32F4Discovery، والتي تم دمج هذا المبرمج فيها بالفعل، ويمكن استخدامها بشكل منفصل.

فطيرة التوت

وأخيرا، بالنسبة لأولئك الذين يريدون التكامل الكامل مع العالم الحديث، هناك أجهزة كمبيوتر ذات لوحة واحدة مع Linux، ربما تكون معروفة بالفعل للجميع - Raspberry PI. الصورة من موقع ئي باي:

هذا جهاز كمبيوتر متكامل يعمل بنظام Linux وذاكرة وصول عشوائي (RAM) بسعة جيجابايت ومعالج رباعي النواة على متنه. توجد لوحة مكونة من 40 سنًا على حافة اللوحة، مما يسمح لك بتوصيل الأجهزة الطرفية المختلفة (تتوفر المسامير من التعليمات البرمجية، على سبيل المثال في Python، ناهيك عن C/C++)، ويوجد أيضًا USB قياسي على شكل 4 موصلات (يمكنك الاتصال بالواي فاي). يوجد أيضًا HDMI قياسي.
قوة اللوحة كافية، على سبيل المثال، ليس فقط لعرض الوقت، ولكن أيضًا لتشغيل خادم HTTP لتعيين المعلمات عبر واجهة الويب، وتحميل توقعات الطقس عبر الإنترنت، وما إلى ذلك. بشكل عام، هناك مجال كبير للطيران الهوى.

هناك صعوبة واحدة فقط في معالجات Raspberry (ومعالجات STM32) - تستخدم أطرافها منطق 3 فولت، وتعمل معظم الأجهزة الخارجية (على سبيل المثال شاشات LCD) بالطريقة "القديمة" بدءًا من 5 فولت. بالطبع، يمكنك توصيلها بهذه الطريقة، ومن حيث المبدأ ستعمل، لكن هذه ليست الطريقة الصحيحة تمامًا، ومن العار تدمير لوحة بقيمة 50 دولارًا. الطريقة الصحيحة هي استخدام "محول المستوى المنطقي"، والذي يكلف 1-2 دولار فقط على موقع eBay.
الصورة من موقع ئي باي:

الآن يكفي توصيل أجهزتنا من خلال هذه الوحدة، وستكون جميع المعلمات متسقة.

ESP8266

هذه الطريقة غريبة إلى حد ما، ولكنها واعدة جدًا نظرًا لضغط الحل وتكلفته المنخفضة. مقابل القليل جدًا من المال (حوالي 4-5 دولارات على موقع eBay) يمكنك شراء وحدة ESP8266 تحتوي على معالج وشبكة WiFi مدمجة.
الصورة من موقع ئي باي:

في البداية، كان المقصود من هذه الوحدات أن تكون بمثابة جسر WiFi للتبادل عبر منفذ تسلسلي، لكن المتحمسين كتبوا العديد من البرامج الثابتة البديلة التي تسمح لهم بالعمل مع أجهزة الاستشعار، وأجهزة i2c، وPWM، وما إلى ذلك. خادم NTP وإخراجه عبر i2c إلى الشاشة. بالنسبة لأولئك الذين يرغبون في توصيل الكثير من الأجهزة الطرفية المختلفة، هناك لوحات NodeMCU خاصة بها عدد كبير من المسامير، والسعر حوالي 500 روبل (بالطبع على موقع eBay):

العيب الوحيد هو أن ESP8266 يحتوي على القليل جدًا من ذاكرة الوصول العشوائي (اعتمادًا على البرامج الثابتة، من 1 إلى 32 كيلو بايت)، ولكن هذا يجعل المهمة أكثر إثارة للاهتمام. تستخدم وحدات ESP8266 منطق 3V، وبالتالي فإن محول المستوى أعلاه سيكون مفيدًا أيضًا هنا.

وبهذا تنتهي الرحلة التمهيدية للإلكترونيات محلية الصنع، ويتمنى المؤلف للجميع تجارب ناجحة.

بدلا من الاستنتاج

لقد استقرت في النهاية على استخدام Raspberry PI مع مؤشر نصي مهيأ للعمل مع الرسومات الزائفة (والتي تبين أنها أرخص من شاشة رسومية بنفس القطر). لقد التقطت صورة لشاشة ساعة سطح المكتب أثناء كتابة هذا المقال.

تعرض الساعة الوقت المحدد المأخوذ من الإنترنت، ويتم تحديث الطقس من Yandex، وكل هذا مكتوب بلغة Python، ويعمل بشكل جيد منذ عدة أشهر. في الوقت نفسه، يعمل خادم FTP على الساعة، والذي يسمح (إلى جانب إعادة توجيه المنفذ على جهاز التوجيه) بتحديث البرامج الثابتة الخاصة به ليس فقط من المنزل، ولكن أيضًا من أي مكان يوجد به إنترنت. كمكافأة، موارد Raspberry، من حيث المبدأ، كافية لتوصيل كاميرا و/أو ميكروفون مع القدرة على مراقبة الشقة عن بعد، أو التحكم في الوحدات/المرحلات/أجهزة الاستشعار المختلفة. يمكنك إضافة جميع أنواع "الأشياء الجيدة"، مثل مؤشر LED للبريد الوارد، وما إلى ذلك.

ملاحظة: لماذا موقع ئي باي؟
كما ترون، تم تقديم الأسعار أو الصور من موقع eBay لجميع الأجهزة. لماذا هذا؟ لسوء الحظ، غالبًا ما تعيش متاجرنا وفقًا لمبدأ "اشترى بدولار واحد، وبيعه بـ 3 دولارات، وتعيش على نسبة الـ 2 في المائة". كمثال بسيط، تبلغ تكلفة Arduino Uno R3 (في وقت كتابة هذا التقرير) 3600 روبل في سانت بطرسبرغ، و350 روبل على موقع eBay مع الشحن المجاني من الصين. الفرق هو في الواقع ترتيب كبير، دون أي مبالغة أدبية. نعم، سيتعين عليك الانتظار لمدة شهر لاستلام الطرد من مكتب البريد، لكنني أعتقد أن هذا الاختلاف في السعر يستحق العناء. ولكن ومع ذلك، إذا كان شخص ما يحتاج إليها الآن وعلى وجه السرعة، فمن المحتمل أن يكون هناك خيار في المتاجر المحلية، وهنا يقرر الجميع أنفسهم.

انتباه! الترتيب الذي تضيف به العلامات مهم! ابدأ في الإضافة بالأهم. استخدم العلامات الموجودة كلما أمكن ذلك

ساعة LED كبيرة

مقدمة.

بدأ كل شيء على هذا النحو. في بيتي الريفي كان لدي منبه ميكانيكي قديم (صنع في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية) وكان يعاني من مشاكل ميكانيكية. قررت أن أصنع ساعة إلكترونية. المشكلة الأولى هي أي مؤشر تختار. VLI وGRI غير مناسبين بسبب الاختلافات الكبيرة في درجات الحرارة في المنزل الريفي. لم تعد هناك حاجة إلى شاشات الكريستال السائل لنفس السبب. يبقى مؤشر LED. لقد سئمت من النظر إلى الأرقام الصغيرة على المؤشرات، والمؤشرات الكبيرة المكونة من سبعة قطاعات نادرة ومكلفة. تقرر إنشاء مؤشر بارتفاع 50 مم من مصابيح LED الخضراء الفردية.

لقد اكتشفنا المؤشر، ولكن يجب إدارته بطريقة أو بأخرى. في هذه الحالة يجب أن تعمل الساعة حتى في حالة انقطاع التيار الكهربائي لفترة طويلة. سنفعل ذلك على شريحة ATTiny2313 MK وشريحة RTC DS1307، والتي تحتوي أيضًا على وحدة تحكم طاقة مدمجة وتسمح لك بتوصيل البطارية.

1. المؤشر.

سنصنعها، كما قلت من قبل، من مصابيح LED خضراء فردية يبلغ قطرها 5 مم. هنا هو الرسم البياني للمؤشر:

ليس هناك الكثير لشرحه هنا. هناك حاجة إلى مقاومات الحد الحالي، والثنائيات لرسم الأرقام الجميلة. يجب أن يحتوي كل مستطيل في الرسم التخطيطي على رقم واحد (الرسم التخطيطي هو نفسه بالنسبة للجميع)، مع وجود نقطتين فاصلتين في المنتصف.

2. الجزء الرئيسي.

الدائرة، كما قلت من قبل، تعتمد على ATTiny2313 وDS1307. ها هي:

وهذا يتطلب بعض التوضيح. يوجد على اليمين مصباحان مزدوجان مكونان من سبعة أجزاء ومصباحان LED - الدائرة الداخلية لمؤشر صغير مع الزراعة العضوية. لماذا مؤشرين؟ في الليل، يمكن أن يتداخل المؤشر الكبير ذو التوهج الساطع مع النوم (ستكون الساعة بالقرب من السرير)، لذلك يمكن تحويل المؤشر إلى مؤشر صغير باستخدام المفتاح SW1. في وضع "الليل". يعمل مؤشر صغير في وضع "اليوم". - كبير. لقد أخرجت هذا المؤشر الصغير من الغسالة؛ بطارية 3 فولت، CR2032. يمكن استبدال الترانزستورات Q1-Q4 بأي ترانزستورات PNP أخرى منخفضة الطاقة، على سبيل المثال KT315. Q6-Q9 - على PNP مع تيار CE لا يقل عن 1A، Q5 - على NPN مع تيار جامع لا يقل عن 0.4A. يمكن أن يكون مصدر الطاقة بجهد 9-20 فولت، والقطبية ليست مهمة، ويمكنك حتى استخدام الجهد المتردد. التيار لا يقل عن 1A. يجب تثبيت مثبت U4 على الرادياتير. بالمناسبة، كلما انخفض جهد الإدخال، أصبحت الحياة أسهل للمثبت. ضغط الدم الخاص بي هو مثل هذا:

الآن دعنا ننتقل إلى التجميع.

3. التجميع.

دعنا نذهب إلى المتجر ونشتري قطع الغيار.

نصنع الألواح ونبدأ في اللحام. إن لحام 88 مصباح LED ونفس العدد من المقاومات و44 صمامًا ثنائيًا ليس بالأمر السهل، لكنه يستحق ذلك.

الآن نقوم بتوصيل كل شيء بالأسلاك. أستخدم كابلات وموصلات PLS/PBS. هذه الصور ستساعدك:

الآن نقوم بوميض MK. وهنا الصمامات:

وتشغيل:

الأزرار والموصلات التي استخدمتها هي:

4. الجسم.

لقد صنعت الجسم من الخشب الرقائقي وكتلة مقاس 20*40، وقمت بصقله وتلميعه. لقد قمت بتثبيت اثنين من أدوات التثبيت على الظهر للتركيب على الحائط.

بالمناسبة، لإغلاق نوافذ المؤشرات، استخدمت فيلمًا من الزجاجات الخضراء، يبدو جميلًا ويحمي من التعرض لأشعة الشمس.

الآن بعض الصور:

منذ وقت ليس ببعيد، أصبحت هناك حاجة إلى وجود ساعة في المنزل، ولكن فقط ساعة إلكترونية، لأنني لا أحب الساعات، لأنها تدق. لدي خبرة كبيرة في لحام وحفر الدوائر. بعد البحث في الإنترنت وقراءة بعض الأدبيات، قررت اختيار أبسط مخطط، لأنني لا أحتاج إلى ساعة مع منبه.

لقد اخترت هذا المخطط لأنه سهل اصنع ساعتك الخاصة

لنبدأ، فما الذي نحتاجه لصنع ساعة بأيدينا؟ حسنًا ، بالطبع الأيدي والمهارة (ليست رائعة حتى) في قراءة مخططات الدوائر ومكواة اللحام وأجزاءها. فيما يلي قائمة كاملة بما استخدمته:

كوارتز 10 ميجاهرتز - قطعة واحدة، متحكم ATtiny 2313، مقاومات 100 أوم - 8 قطع، 3 قطع. 10 كيلو أوم، 2 مكثفات 22pF، 4 ترانزستورات، 2 زر، مؤشر LED 4 بت KEM-5641-ASR (RL-F5610SBAW/D15). لقد أجريت التثبيت على ثنائي الفينيل متعدد الكلور من جانب واحد.

ولكن هناك خلل في هذا المخطط: دبابيس وحدة التحكم الدقيقة (المشار إليها فيما يلي باسم MK)، المسؤولة عن التحكم في التصريفات، تتلقى حملًا لائقًا تمامًا. إجمالي التيار أعلى بكثير من الحد الأقصى لتيار المنفذ، ولكن مع الإشارة الديناميكية، لا يتوفر لدى MK الوقت لارتفاع درجة الحرارة. لمنع حدوث خلل في MK، نقوم بإضافة مقاومات 100 أوم إلى دوائر التفريغ.

في هذا المخطط، يتم التحكم في المؤشر وفقًا لمبدأ الإشارة الديناميكية، والذي بموجبه يتم التحكم في أجزاء المؤشر بواسطة إشارات من المخرجات المقابلة لـ MK. ويبلغ معدل تكرار هذه الإشارات أكثر من 25 هرتز، ولهذا السبب يبدو توهج أرقام المؤشرات مستمرًا.

الساعات الإلكترونية مصنوعة وفقا للمخطط أعلاه يمكن إظهار الوقت فقط (الساعات والدقائق)، ويتم عرض الثواني بنقطة بين الأجزاء، الذي يومض. للتحكم في وضع تشغيل الساعة، يتم توفير مفاتيح ضغط في هيكلها، والتي تتحكم في ضبط الساعات والدقائق. يتم تشغيل هذه الدائرة من مصدر طاقة 5 فولت. أثناء تصنيع لوحة الدوائر المطبوعة، تم تضمين صمام ثنائي زينر 5 فولت في الدائرة.

نظرًا لأن لدي مصدر طاقة 5 فولت، فقد قمت باستبعاد صمام ثنائي زينر من الدائرة.

لصنع اللوحة، تم تطبيق الدائرة باستخدام الحديد. أي أن الدائرة المطبوعة تمت طباعتها على طابعة نافثة للحبر باستخدام ورق لامع، ويمكن أخذها من المجلات اللامعة الحديثة. بعد ذلك، تم قطع القماش بالحجم المطلوب. لقد أصبح مقاسي 36*26 ملم. يرجع هذا الحجم الصغير إلى حقيقة أنه يتم اختيار جميع الأجزاء في حزمة SMD.

تم حفر اللوح باستخدام كلوريد الحديديك (FeCl 3 ). استغرق النقش حوالي ساعة، حيث أن الحمام مع اللوح كان على المدفأة؛ وتؤثر درجة الحرارة المرتفعة على وقت النقش، ولم يتم استخدام النحاس في اللوح. ولكن لا تبالغي مع درجة الحرارة.

أثناء استمرار عملية النقش، حتى لا أجهد عقلي وأكتب البرامج الثابتة للساعة، ذهبت إلى الإنترنت ووجدت البرامج الثابتة لهذا المخطط. يمكن أيضًا العثور على كيفية وميض MK على الإنترنت. لقد استخدمت مبرمجًا يومض فقط ATMEGA MKs.

وأخيرًا، أصبحت اللوحة جاهزة ويمكننا البدء في لحام ساعاتنا. للحام، تحتاج إلى مكواة لحام بقدرة 25 واط مع طرف رفيع، حتى لا تحرق عضو الكنيست وأجزاء أخرى. نقوم بإجراء اللحام بعناية ويفضل لحام جميع أرجل عضو الكنيست في المرة الأولى، ولكن بشكل منفصل فقط. بالنسبة لأولئك الذين ليسوا على دراية، يعرفون أن الأجزاء المصنوعة في حزمة SMD تحتوي على قصدير على أطرافها من أجل اللحام السريع.

وهذا ما تبدو عليه اللوحة مع الأجزاء الملحومة.

20 أغسطس 2015 الساعة 12:34 مساءً

الساعات الإلكترونية محلية الصنع، مكوناتها - الجزء الأول، قياس الوقت

• DIY أو افعلها بنفسك

ربما يأتي كل مهووس يعمل في مجال الإلكترونيات محلية الصنع عاجلاً أم آجلاً بفكرة صنع ساعته الفريدة. الفكرة جيدة جدًا، فلنكتشف كيف وما هو الأفضل لصنعها. كنقطة بداية، سنفترض أن الشخص يعرف كيفية برمجة وحدات التحكم الدقيقة، ويفهم كيفية إرسال 2 بايت عبر i2c أو منفذ تسلسلي، ويمكنه لحام عدة أسلاك معًا. من حيث المبدأ، وهذا يكفي.

من الواضح أن الوظيفة الأساسية للساعة هي قياس الوقت (من كان يظن، أليس كذلك؟). ومن المستحسن القيام بذلك بأكبر قدر ممكن من الدقة، فهناك عدة خيارات ومزالق؛

إذًا، ما هي طرق قياس الوقت المتوفرة في الأجهزة التي يمكننا استخدامها؟

المدمج في مذبذب وحدة المعالجة المركزية RC

إن أبسط فكرة يمكن أن تتبادر إلى ذهنك هي ببساطة إعداد مؤقت برمجي واستخدامه للعد التنازلي للثواني. لذا، هذه الفكرة ليست جيدة. ستعمل الساعة بالطبع، لكن دقة المولد المدمج لا يتم تنظيمها بأي شكل من الأشكال، ويمكن أن "تطفو" في حدود 10٪ من القيمة الاسمية. من غير المرجح أن يحتاج أي شخص إلى ساعة تستغرق 15 دقيقة في الشهر.

وحدة الوقت الحقيقي DS1307

الخيار الأكثر صحة والذي يستخدم أيضًا في معظم المنتجات "الشعبية" هو الساعة في الوقت الفعلي. تتواصل الدائرة الدقيقة مع وحدة التحكم الدقيقة عبر I2C وتتطلب الحد الأدنى من الأسلاك (الكوارتز وزوج من المقاومات). ويبلغ السعر حوالي 100 روبل لكل شريحة، أو حوالي دولار واحد على موقع eBay للوحة جاهزة تحتوي على شريحة ووحدة ذاكرة وموصل للبطارية.

مخطط من ورقة البيانات:

ما لا يقل أهمية هو أن الدائرة الدقيقة يتم إنتاجها في حزمة DIP، مما يعني أن أي هواة راديو مبتدئين يمكنهم لحامها. تحافظ البطارية المدمجة على تشغيل الساعة حتى في حالة إيقاف تشغيل الطاقة.

يبدو أن كل شيء على ما يرام، إن لم يكن لمشكلة واحدة - دقة منخفضة. الدقة التقريبية لساعة الكوارتز هي 20-30 جزء في المليون. يُظهر التعيين جزء في المليون - أجزاء في المليون، عدد الأجزاء في المليون. يبدو أن 20 مليونًا هو رقم عظيم، ولكن بالنسبة لتردد 32768 هرتز، يتبين أن 20*32768/1000000 = ±0.65536 هرتز، أي. بالفعل نصف هيرتز. من خلال حسابات بسيطة، يمكن ملاحظة أنه مع هذا الاختلاف، يقوم المولد "بالنقر" على 56 ألف دورة إضافية (أو مفقودة) يوميًا، وهو ما يتوافق مع ثانيتين يوميًا. هناك أنواع مختلفة من الكوارتز، وقد كتب بعض المستخدمين أيضًا عن خطأ قدره 5 ثوانٍ يوميًا. بطريقة ما، ليست دقيقة للغاية - في شهر واحد، ستستغرق هذه الساعة دقيقة على الأقل. هذا بالفعل فرق كبير، يمكن ملاحظته بالعين المجردة (عندما يبدأ المسلسل التلفزيوني المفضل لدى الجدة عند الساعة 11.00، وتظهر الساعة 11.05، سيكون مطور هذه الساعة محرجًا أمام أقاربه).

ومع ذلك، نظرا لأن درجة الحرارة في الغرفة أكثر أو أقل استقرارا، ولن يتغير تردد الكوارتز كثيرا، فيمكنك إضافة تصحيح البرنامج. نصيحة أخرى مقدمة في المنتديات هي استخدام ساعة الكوارتز من اللوحات الأم القديمة وفقًا للمراجعات، فهي دقيقة تمامًا.

DS3231 وحدة الوقت الحقيقي

نحن لسنا أول من طرح مسألة الدقة، وأصدرت شركة دالاس، بناء على الرغبات، وحدة أكثر تقدما - DS3231. يطلق عليها "ساعة الوقت الحقيقي الدقيقة للغاية" وتحتوي على مولد مدمج مع تصحيح درجة الحرارة. الدقة أعلى 10 مرات وهي 2 جزء في المليون. السعر أعلى قليلاً، لكن جسم الشريحة مصمم لتركيب SMD، واللحام ليس مناسبًا جدًا، ولكن يمكنك شراء لوحة جاهزة على موقع eBay.

(الصورة من موقع البائع)

تعد الدقة البالغة 6 ثوانٍ شهريًا نتيجة جيدة بالفعل. لكننا سنذهب أبعد من ذلك - من الناحية المثالية، لا تحتاج الساعات في القرن الحادي والعشرين إلى التعديل على الإطلاق.

وحدة الراديو DCF-77

هذه الطريقة غريبة إلى حد ما، ولكن من المستحيل تجاهلها من أجل الاكتمال. قليل من الناس يعرفون، ولكن تم إرسال إشارات زمنية دقيقة عبر الراديو منذ السبعينيات. يقع جهاز الإرسال DCF-77 في ألمانيا بالقرب من فرانكفورت، وعلى تردد VHF 77.5 كيلو هرتز، يتم إرسال طوابع زمنية دقيقة (نعم، كان لديهم بالفعل ساعات حائط وساعات طاولة منذ 20 عامًا ولم تكن هناك حاجة إلى تعديلها).

والشيء الجيد في هذه الطريقة هو أن الدائرة لديها استهلاك منخفض للطاقة، لذلك يتم الآن إنتاج ساعات اليد بهذه التقنية. يمكن شراء لوحة الاستقبال DCF-77 الجاهزة على موقع ebay، والسعر المطلوب هو 20 دولارًا.

العديد من الساعات ومحطات الأرصاد الجوية لديها القدرة على استقبال DCF-77، والمشكلة الوحيدة هي أن الإشارة عمليا لا تصل إلى روسيا. خريطة التغطية من ويكيبيديا:

كما ترون، فقط موسكو وسانت بطرسبرغ تقعان على حدود منطقة الاستقبال. وفقا لمراجعات المالكين، في بعض الأحيان فقط يمكن استقبال الإشارة، والتي، بالطبع، ليست مناسبة للاستخدام العملي.

وحدة نظام تحديد المواقع

إذا كانت الساعة موجودة بالقرب من النافذة، فإن الطريقة الواقعية للغاية للحصول على الوقت المحدد هي وحدة GPS. يمكن شراء هذه الوحدات بسعر رخيص على موقع ebay (سعر الإصدار هو 10-15 دولارًا). على سبيل المثال، يتصل Ublox NEO-6M مباشرةً بالدبابيس التسلسلية للمعالج ويخرج سلاسل NMEA بسرعة 9600.

تأتي البيانات تقريبًا بالتنسيق التالي: "$GPRMC,040302.663,A,3939.7,N,10506.6,W,0.27,358.86,200804,*1A"، وتحليلها ليس صعبًا حتى بالنسبة إلى Arduino الضعيف. بالمناسبة، يمكن للوطنيين شراء وحدة Ublox NEO-7N الأكثر تكلفة، والتي تدعم (وفقًا للمراجعات) كلاً من GPS وGlonass.

من الواضح أن وحدة GPS لا تعرف شيئًا عن المناطق الزمنية المختلفة، لذلك سيتعين على المطور التفكير في حساباته وتغيير وقت الصيف/الشتاء بنفسه. عيب آخر لاستخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) هو استهلاك الطاقة المرتفع نسبيًا (ومع ذلك، يمكن تحويل بعض الوحدات إلى "وضع السكون" باستخدام أوامر منفصلة).

واي فاي

وأخيرًا، الطريقة الأخيرة (والأكثر وضوحًا في الوقت الحالي) للحصول على الوقت المحدد هي الحصول عليه من الإنترنت. هناك نهجان هنا. الأول والأبسط هو استخدام شيء مثل Raspberry PI مع Linux كلوحة ساعة، فلن تحتاج إلى القيام بأي شيء، كل شيء سيعمل خارج الصندوق. إذا كنت تريد شيئا "غريبا"، فإن الخيار الأكثر إثارة للاهتمام هو وحدة esp8266.

هذا غير مكلف (سعر الإصدار حوالي 200 روبل على موقع ebay) يمكن لوحدة WiFi التواصل مع الخادم عبر المنفذ التسلسلي للمعالج، إذا رغبت في ذلك، يمكن أيضًا إعادة تحميل ملفات (هناك الكثير من البرامج الثابتة التابعة لجهات خارجية)، ويمكن تنفيذ جزء من المنطق (على سبيل المثال، استطلاع خادم الوقت) في الوحدة نفسها. تدعم البرامج الثابتة التابعة لجهات خارجية الكثير من كل شيء، من Lua إلى C++، لذلك هناك خيارات كافية تمامًا "لتنمية عقلك".

عند هذه النقطة، ربما يمكن إغلاق موضوع قياس الوقت. في الجزء التالي سوف نلقي نظرة فاحصة على المعالجات وطرق إخراج الوقت.