un maître norvégien aime la façon de déterminer l'heure avec un code binaire. Étonnamment, la quantité d'informations peut être affichée par de simples signaux ON / OFF. Ensuite, le maître a décidé de fabriquer lui-même une horloge binaire.
Outils et matériaux:
- LED 0603 - 13 pièces;
Microprocesseur Atmega328P-AU;
Condensateur 0806 0,1 uF;
-Condensateur Tantal 1206 4,7 uF;
- Résistance 0806 10 kOhm;
- Module d'horloge temps réel DS3231;
-0806 résistance 51 kOhm - 3 pièces;
-Clip de batterie SMD CR2032;
-Batterie CR2032;
Bouton -4,5 mm;
-0806 résistance 200 Ohm;
-20 mm bracelet de montre;
-20 mm ressort niveau - 2 pcs;
-Verre 38 mm;
-5 cm (2 pouces) de fil de bobinage mince;
-2 vis M2 à tête plate de 6 mm de long;
-2 noix M2;
Adaptateur USB-TTL
-Accessoires de soudure;
- des pincettes;
-Petit tournevis;
-Accès à une imprimante 3D de haute qualité;
Première étape: conception et personnalisation
La montre possède 13 LED situées dans une matrice multiplex. Une colonne correspond à un chiffre de l'heure numérique. L'heure est affichée au format décimal binaire et un chiffre est représenté par un maximum de quatre bits.
Ils sont élégants et fonctionnent très bien grâce à une interface utilisateur simple et une autonomie de batterie pouvant aller jusqu'à deux ans.
Le design, lorsque la montre est éteinte, est une simple combinaison bicolore de noir et d'argent. Ces couleurs sont présentes dans le bracelet et le fermoir en cuir, ainsi que sur le boîtier et sur la carte de circuit imprimé.
L'assistant a caché la plupart des composants à l'arrière de la carte de circuit imprimé et l'a fait avec un fond noir. Électronique et le circuit imprimé correspond à la conception bicolore de la montre.
Le boîtier de la montre doit être durable, mais il doit être facile à ouvrir pour remplacer la pile ou apporter des modifications au code. Cela signifie qu'aucune colle n'est utilisée lors du montage. Le seul détail sur la colle est le verre.
Le boîtier se compose de deux parties de la partie inférieure et de l'anneau. Une carte de circuit imprimé, un bracelet de montre et une couronne sont installés au bas de la montre. Un verre est monté sur l'anneau.
Une grande attention est accordée à la consommation d'énergie. En sommeil profond, la montre ne consomme que 10 μA. Cela donne une autonomie de plus de deux ans.
Quant à l'interface utilisateur, il suffit d'appuyer sur la couronne de la montre pour les réveiller et ils indiquent immédiatement l'heure. Lorsque vous appuyez à nouveau sur le bouton, la date s'affiche. La durée de vie de la batterie étant de deux ans, vous pouvez facilement basculer entre l'heure d'été sans vous connecter à un ordinateur.Pour ce faire, appuyez 15 fois de suite sur le bouton.
Deuxième étape: sélection des composants
Une carte de circuit imprimé comprend quatre parties principales. Microprocesseur atmega328p. C'est la même chose que dans les modèles populaires. Arduino. Il s'agit du cerveau qui communiquera avec le module d'horloge en temps réel (RTC), traitera l'heure et l'affichera à l'aide de LED. Tout cela, bien sûr, nécessite une source d'alimentation, de préférence une petite batterie.
ATmega328P
Le microprocesseur devait répondre à certains critères. GPIO nécessite au moins neuf broches, huit pour les LED et une pour un bouton. Il avait également besoin d'un bus I2C, où il pourrait agir en tant que périphérique maître pour l'interrogation RTC pour le moment. Enfin, il devait fonctionner à basse tension et ne pas consommer une quantité excessive de courant lorsqu'il était alimenté. Atmega328P-AU répond à tous ces critères et est en même temps suffisamment petit pour ne pas occuper toute la surface de la carte de circuit imprimé. Un gros avantage est qu'il est également utilisé pour les cartes Arduino les plus populaires et que beaucoup peuvent fonctionner avec.
Circuit imprimé
La carte a été conçue pour utiliser un résonateur en céramique de 8 MHz. Cependant, il s'est avéré que le processeur doit fonctionner à une fréquence inférieure afin de fonctionner à basse tension. Regardez l'image dans cette étape, prise à partir de la page 303 de la fiche technique, qui explique la relation entre la vitesse d'horloge et la tension de fonctionnement. La fréquence d'horloge d'environ 4 MHz devrait être le maximum pour ce projet. Le maître a utilisé un oscillateur interne de 8 MHz et une division de 8 bits activée, ce qui donne une fréquence d'horloge visible de 1 MHz. Cependant, un résonateur de 8 MHz est toujours nécessaire lors du chargement du code. Après le chargement, l'assistant ne l'a pas supprimé
DS3231
Au début, le maître voulait utiliser le DS1307 RTC. Il s'agit d'une puce plus populaire. Elle nécessite cependant une alimentation 5 V.
Le DS3231 peut fonctionner à une basse tension de 1,8 V. La puce a un cristal de quartz intégré. Le cristal intégré de la montre a également une compensation de température. La température ambiante peut provoquer des oscillations irrégulières du cristal d'horloge. Cela signifie qu'il devient moins précis. Le DS3231 mesure la température ambiante et l'utilise dans le calcul pour compenser les fluctuations de température. Idéal pour les montres lorsque vous entrez et sortez de différentes pièces ou sortez lorsque la température n'est pas constante.
LEDs
Les LED principales utilisent le facteur de forme 0603. Elles peuvent consommer jusqu'à 20 milliampères, mais du fait que pas plus de trois LED peuvent fonctionner simultanément, ce n'est pas un problème. Le courant diminue également lors de l'utilisation de résistances de puissance plus élevée que nécessaire. Le maître dit qu'il est plus efficace, pour ces LED, d'utiliser des résistances de 100 à 400 Ohms.
CR2032
Le circuit d'horloge peut être alimenté par une pile au lithium. Elle n'a aucun problème à réduire la tension au même courant que le CR2032, mais cela entraînera des problèmes supplémentaires. Pour ce projet, une batterie lithium-ion aura deux inconvénients principaux. La capacité de la minuscule cellule est proche de celle du CR2032, mais elle nécessite une charge supplémentaire pour une charge et une décharge sûres. Vous aurez également besoin d'un moyen de connecter le chargeur. Par conséquent, le maître a choisi CR2032.
Troisième étape: matrice multiplexée
La configuration utilisée dans cette montre est une matrice de LED 4x4 avec le démontage de trois LED inutiles.
Seules différentes LED dans une colonne sont allumées à la fois. Cette colonne est ensuite désactivée avant d'activer la colonne suivante. Tout cela se produit plus rapidement que l'œil ne peut le percevoir. En conséquence, il semble que les LED dans différentes colonnes soient allumées simultanément, créant une image complexe.
Comment savoir quelle heure il est avec une telle horloge? Regardons les photos.
Dans la première figure, nous voyons une matrice 4x4 avec 13 LED. Les lignes de la matrice sont numérotées 1,2,4,8.
Pour connaître l'heure, il est nécessaire d'ajouter toutes les LED dans une rangée, puis dans la suivante, etc.
Par exemple, Figure 2, le premier carré. De gauche à droite, une LED allume la première colonne, la première rangée. Nous avons la première ligne sous le numéro 1, ce qui signifie le premier chiffre de l'heure 1. Ensuite, la deuxième colonne est éclairée par deux LED sous les numéros 1 et 2. Additionnez les chiffres, il s'avère 3. La colonne suivante est une LED numéro 4. Et la dernière colonne est les LED 1 + 2 + 4 = 7 . Nous obtenons 13 heures 47 minutes.
Quatrième étape: schéma
Le circuit imprimé a une forme ronde, comme une montre classique. Le boîtier de montre standard est généralement de 42 mm avec un diamètre de verre de 38 mm. Il s'agit du bord extérieur du verre. Cependant, si le verre repose sur un bord de 1 mm de large, le diamètre disponible devient 36 mm. Cela signifiait que la carte de circuit imprimé devait mesurer environ 35 mm.
Le capitaine a ordonné des frais sur un site bien connu. Les planches ont une épaisseur de 0,8 mm.
Vous pouvez télécharger le fichier pour faire le tableau ci-dessous.
Montre-bracelet binaire - GERBER.zip
Cinquième étape: le soudage
La meilleure façon de fixer la carte de circuit imprimé pendant le soudage est d'utiliser du ruban adhésif. Le maître fixe la carte et commence l'installation conformément au schéma. Tout d'abord, les plus petits composants sont soudés (en taille).
Étape six: finaliser le bouton
Comme vous pouvez le voir, la couronne de la montre sur le côté du boîtier est conçue, dans cet appareil, pour contrôler la montre. Il interagit avec un micro bouton connecté au microcontrôleur. Pour ce faire, le bouton doit être refait.
Les boutons tactiles les moins chers ont une petite partie ronde en plastique noir sur laquelle vous devez cliquer pour fermer les contacts. Il doit être remplacé. Le maître démonte le bouton, coupant les attaches métalliques. Supprime un bouton. Colle un morceau de ruban adhésif sur une plaque métallique et le remet en place. Colle le corps du bouton. Vous pouvez maintenant souder le bouton.
Septième étape: codage
Le microcontrôleur ne peut pas fonctionner avec le code Arduino à ce stade. Vous avez d'abord besoin d'un chargeur de démarrage. Il s'agit d'un sous-programme qui doit être stocké sur une puce pour télécharger et exécuter un programme écrit.
Puisqu'il s'agit d'un Atmega328P à très basse tension, il nécessite un type spécial de chargeur de démarrage.
Ouvrez l'IDE Arduino, choisissez Fichier> Préférences> URL du gestionnaire de cartes d'extension et ajoutez une virgule après la dernière URL avant de coller l'URL suivante
...
Cliquez plusieurs fois sur OK et accédez à Outils> Carte> Gestionnaire de carte. Ouvrez-le, trouvez le minicore et installez-le.
Connectez l'Arduino dans le circuit comme sur la photo. Allez dans les exemples Arduino et ouvrez l'exemple de code ArduinoISP. Téléchargez le code.
Ensuite, installez installer Tools> Programmer: dans "Arduino as ISP". Sélectionnez la configuration suivante dans le chargeur de démarrage MiniCore. Vous pouvez également vérifier votre configuration en fonction de la configuration de l'image jointe à cette étape.
Paramètres du chargeur de démarrage
Carte: ATmega328
Bootlader: oui
Horloge: 1 MHz interne
LTO du compilateur: désactivé
Variante: 328P / 328PA
DBO: 1,8 V
Maintenant, la dernière étape consiste à connecter les fils de l'Arduino à la carte de montre. Choisissez Outils> Graver Bootloader. Attendez un instant et vous recevrez un message sur la réussite de l'installation du chargeur de démarrage.
Reste maintenant à télécharger le code. Il peut être trouvé sur le lien ci-dessous.
Binary_Wrist_Watch.ino
Étape huit: Cas
Le boîtier de la montre a été imprimé par un maître sur une imprimante 3D. Les fichiers peuvent être téléchargés sur ce lien.
Étape neuf: Construire
À ce jour, toutes les pièces ont été assemblées et vous pouvez procéder à l'assemblage.
Insérez la couronne dans le boîtier de la montre.
Tirez le fil à travers le trou de montage dans la couronne de la montre.
Collez le fil en vous assurant que la tête peut être en retrait de 1 mm.
Insérez les écrous hexagonaux dans leurs fentes hexagonales correspondantes et verrouillez-les en place avec un petit morceau de ruban adhésif.
Fixez du ruban adhésif double face sur la face inférieure de la carte de circuit imprimé.
Insérez la carte de circuit imprimé en vous assurant que la broche de tête est alignée avec le trou du bouton.
En appuyant sur la tête, vérifiez le fonctionnement du bouton.
Collez le verre sur l'anneau à l'aide de superglue.
Insérez la bague de la montre en alignant les trous de vis et les boutons.
Insérez des vis M2 de 6 mm dans les trous de vis et serrez-les. Les têtes de vis sont peintes en noir.
Insérez les clips dans les yeux des sangles.
Installez les bracelets de montre.
Tout est prêt.
Tout le processus de fabrication des montres peut être vu dans la vidéo.