Преимущества светодиодов неоспоримы, сегодня они везде, в том числе и часах. Что представляют себя часы на светодиодных матрицах, о плюсах и недостатках разберем в рамках статьи. В конце статьи представлено подробное пошаговое руководство для изготовления устройства своими руками.
Что это такое
Часы на светодиодных матрицах - это электронные часы, в которых для индикации используются матрицы из множества светодиодов. Применение индикаторов другого типа - единственное их отличие.
Матрица - это набор светодиодов, собранных вместе в виде сетки с единым анодом или катодом. Как правило, разрешение таких индикаторов - количество точек по вертикали и горизонтали - 8×8.
Почему же такие часы набирают популярность, преимущества:
- Цена. Светодиодные матрицы дешевле семисегментных индикаторов аналогичных размеров.
- Яркость. Светодиоды горят ярче, чем семисегментные индикаторы, их лучше видно в местах, освещенных солнечными лучами. Многие производители также предусматривают конструктивную защиту диода от воздействия солнца.
- Функциональность. При помощи матрицы из светодиодов можно выводить не только цифры, но также различные буквы, знаки препинания, символы. При помощи набора LED-матриц можно выводить некоторую информацию в виде бегущей строки.
Светодиодные матрицы имеют и недостатки:
- Увеличенная сложность управления. Из-за большого количества элементов (в стандартной матрице их 64) управлять матричными индикаторами чем семисегментными. Для этого применяются микроконтроллеры, динамическая индикация и сдвиговые регистры.
- Угол обзора. Особенность светодиодов состоит в том, что они фокусируют свет в одном направлении. Это приводит к тому, что изображение на светодиодной матрице видно хорошо только под определенным углом.
- Непереносимость высоких температур. Нагревание снижает эффективность светодиодов и уменьшает срок службы.
- Перегорание отдельных светодиодов приведет к эффекту «битого пикселя» и ухудшению качества изображения.
Самодельные часы на светодиодных матрицах
Несмотря на большую популярность часов на светодиодных матрицах, в Рунете не так уж и много схем для их самостоятельного изготовления. Рассмотрим самую популярную.
Необходимые навыки для сборки устройства:
- изготовление печатных плат;
- пайка элементов: схема предполагает SMD-исполнение, это значит, что элементы будут устанавливаться прямо на поверхность платы;
- прошивка микроконтроллеров: в схеме используется МК ATMega16A;
- программирование МК: это не обязательно, поскольку для данного устройства уже имеется прошивка контроллера. Этот навык пригодится, если вы захотите изменить режим работы часов или расширить их функционал, например, добавив дополнительные элементы такие, как датчики температуры или влажности.
Из инструментов понадобятся:
- набор для изготовления плат;
- программатор МК;
- паяльник.
Рассмотрим подробнее схему устройства. Главным управляющим элементом является МК ATMega16A, он обеспечивает следующие возможности прибора:
- Отсчет времени и календарь. Ведется даже при отключении питания.
- Будильник. Здесь их 9 штук, можно запрограммировать на работу по дням недели.
- Измерение температуры. Конструкция часов позволяет установить два датчика температуры для измерений в комнате и на улице.
- Режим бегущей строки. Выдает следующую информацию: день недели, месяц, год, температура.
- Коррекция хода часов.
Большая часть функций возложена на микроконтроллер, что позволяет максимально разгрузить схему и использовать минимальное количество элементов.
В устройстве используется лишь две микросхемы: микроконтроллер и сдвиговый регистр TPIC6B595, также можно подключить два датчика температуры DS18B20 - один уличный, и второй комнатный.
Для индикации используются три светодиодные матрицы 8×8. В качестве диода D1 лучше использовать диод Шоттки. Диод в схеме обеспечивает переход на аварийное питание, а диод Шоттки обладает наименьшим падением напряжения и высокой скоростью переключения.
Процесс изготовления:
О некоторых особенностях при сборке часов на светодиодной матрице с ATMega 16A доступно рассказывается в следующем видео.
Часы на светодиодных матрицах имеют много преимуществ перед приборами с другим типом индикации: дешевле, не засвечиваются солнцем, с их помощью можно вывести большее количество информации. Существует большое количество моделей часов на led матрицах, и каждый найдет для себя девайс с требуемым функционалом. Также такие часы несложно изготовить самому, как вы увидели из пошагового руководства выше, это не требует особенных инструментов или специальных навыков.
С динамической индикацией. По работе часов претензий нет: точный ход, удобные настройки. Но один большой минус - в дневное время плохо видно светодиодные индикаторы. Для решени проблемы перешёл на статическую индикацию и более яркие светодиоды. Как всегда в программном обеспечение огромное спасибо Soir. В общем предлагаю вашему вниманию большие уличные часы со статической индикацией, функции настройки остались как и в прежних часах.
В них два дисплея - основной (снаружи на улице) и вспомогательный на индикаторах - в помещении, на корпусе прибора. Высокая яркость достигается применением ультраярких светодиодов , с рабочим током 50мА, и микросхем-драйверов .
Схема электронных часов для улицы на ярких светодиодах
Для прошивки контроллера с файлами и используйте следующие настроки фузов:
Печатные платы часов, блока управления и внешнего модуля, в формате LAY, .
Особенности данной схемы часов:
- Формат отображения времени 24-х часовый.
- Цифровая коррекция точности хода.
- Встроенный контроль основного источника питания.
- Энергонезависимая память микроконтроллера.
- Имеется термометр, измеряющий температуру в диапазоне -55 - 125 градусов.
- Возможен поочередный вывод информации о времени и температуре на индикатор.
Нажатие на кнопку SET_TIME переводит индикатор по кругу из основного режима часов (отображение текущего времени). Во всех режимах удержанием кнопок PLUS/MINUS производится ускоренная установка. Изменения настроек через 10 секунд от последнего изменения значения запишутся в энергонезависимую память (EEPROM) и будут считаны оттуда при повторном включении питания.
Ещё один большой плюс предложенного варианта - изменилась яркость, теперь в солнечную погоду яркость прекрасная. Уменьшилась количество проводов с 14 до 5. Длина провода до основного (уличного) дисплея - 20 метров. Работой электронных часов доволен, получились полнофункциональные часы - и днем, и ночью. С Уважением, Soir–Александрович.
Существует множество способов собрать электронные часы своими руками: схемы широко представлены в литературе и сети Интернет. Большинство современных реализаций построено на основе микроконтроллеров. Выполнение таких проектов зачастую требует обширных практических навыков и теоретических знаний в области электроники: умения пользоваться специализированным программным обеспечением, создавать в домашних условиях печатные платы методом травления в хлорном железе, хорошо паять. Также необходимо иметь множество инструментов и расходных материалов.
Однако существует простой и доступный способ собрать электронные часы своими руками в домашних условиях: использовать платформу Arduino. Она представляет собой программно-аппаратный комплекс, специально предназначенный для обучения основам программирования и электроники. C помощью Arduino любой человек, даже без специальной предварительной подготовки, сможет построить электронные часы своими руками: схемы принципиальные, инженерные программы и даже паяльник не понадобятся!
Соединение всех электронных компонентов проводится на специальной контактной («беспаячной») макетной плате, что исключает риск получения ожогов, порезов и других травм - поэтому заниматься с конструктором Arduino можно и вместе с детьми. А наглядный способ представления принципиальной схемы поможет не ошибиться при сборке устройства.
Шаг 1. Список компонентов
Чтобы собрать простые часы на светодиодных матрицах вам потребуется всего несколько дешёвых компонентов:
- платформа Arduino. Подойдут самые простые модели - или Micro;
- контактная макетная плата;
- соединительные провода для макетной платы;
- модуль часов реального времени Adafruit DS3231;
- светодиодный матричный модуль 32x8 MAX7219;
- две кнопки.
Также понадобится персональный компьютер и USB-mini-USB кабель для загрузки программы управления в память . Вот и всё - паяльник, щипцы для снятия изоляции, монтажные ножи и прочие профессиональные инструменты не нужны: все операции выполняются руками. Разве что в некоторых случаях удобнее использовать пинцет, но можно обойтись и без него.
Шаг 2. Сборка электронной схемы
Схема электронных часов с индикацией на светодиодах с применением Arduino даже для неопытных радиолюбителей покажется довольно простой. Для сборки требуется всего несколько проводников. Таблица подключений:
Модуль Arduino → светодиодная матрица 32x8 MAX7219
Модуль Arduino → часы реального времени Adafruit DS3231
Модуль Arduino → кнопки
D2 - кнопка 1
D3 - кнопка 2
Второй вывод кнопок соединяется с землёй GND.
Следует лишь обратить внимание и запомнить, каким образом замкнуты между собой контактные отверстия на макетной плате. Следующая схема иллюстрирует способ внутреннего соединения контактных отверстий:
Два ряда (1 и 4) с обеих сторон замкнуты горизонтально - обычно они используются как линия питания +5V и земля GND. Все внутренние контакты (2 и 3) замкнуты вертикально. При этом монтажная плата как вертикально, так и горизонтально разделена на две независимые друг от друга симметричные части. Это позволяет, например, собрать два разных устройства на одной плате.
Схема электронных часов с индикацией на светодиодах, а также расположение элементов на монтажной плате представлена на иллюстрации:
Тщательно проверьте соответствие всех соединений указанной схеме. Также убедитесь в том, что проводники хорошо закреплены в контактных отверстиях монтажной платы.
Шаг 3. Прошивка Arduino
После того как сборка и проверка схемы завершена, можно приступать к загрузке управляющей программы (или «прошивки») в память Arduino.
Для этого нужно установить бесплатную официальную среду разработки - . Также вам потребуется исходный код проекта, который вы можете скачать ниже в архиве со всеми библиотеками и скетчем, а если вам нужен просто скетч - его можно скопировать отдельно:
//include libraries:
#include "LedControl.h"
#include
// Font library
#include // DS1307 clock
#include "RTClib.h" // DS1307 clock
#include // Button library by Alexander Brevig
// Setup LED Matrix
// pin 12 is connected to the DataIn on the display
// pin 11 is connected to the CLK on the display
// pin 10 is connected to LOAD on the display
LedControl lc = LedControl(6, 5, 4, 4); //sets the 3 pins as 12, 11 & 10 and then sets 4 displays (max is 8 displays)
//global variables
byte intensity = 7; // Default intensity/brightness (0-15)
byte clock_mode = 0; // Default clock mode. Default = 0 (basic_mode)
bool random_mode = 0; // Define random mode - changes the display type every few hours. Default = 0 (off)
byte old_mode = clock_mode; // Stores the previous clock mode, so if we go to date or whatever, we know what mode to go back to after.
bool ampm = 0; // Define 12 or 24 hour time. 0 = 24 hour. 1 = 12 hour
byte change_mode_time = 0; // Holds hour when clock mode will next change if in random mode.
unsigned long delaytime = 500; // We always wait a bit between updates of the display
int rtc; // Holds real time clock output
char days = {
"Sun", "Mon", "Tue", "Wed", "Thu", "Fri", "Sat"
}; //day array - used in slide, basic_mode and jumble modes (The DS1307 outputs 1-7 values for day of week)
char daysfull = {
"Sunday", "Monday", "Tuesday", "Wed", "Thursday", "Friday", "Saturday"
};
char suffix = {
"st", "nd", "rd", "th"
}; //date suffix array, used in slide, basic_mode and jumble modes. e,g, 1st 2nd ...
//define constants
#define NUM_DISPLAY_MODES 3 // Number display modes (conting zero as the first mode)
#define NUM_SETTINGS_MODES 4 // Number settings modes = 6 (conting zero as the first mode)
#define SLIDE_DELAY 20 // The time in milliseconds for the slide effect per character in slide mode. Make this higher for a slower effect
#define cls clear_display // Clear display
RTC_DS1307 ds1307; // Create RTC object
Button buttonA = Button(2, BUTTON_PULLUP); // Setup button A (using button library)
Button buttonB = Button(3, BUTTON_PULLUP); // Setup button B (using button library)
void setup() {
digitalWrite(2, HIGH); // turn on pullup resistor for button on pin 2
digitalWrite(3, HIGH); // turn on pullup resistor for button on pin 3
digitalWrite(4, HIGH); // turn on pullup resistor for button on pin 4
Serial.begin(9600); //start serial
//initialize the 4 matrix panels
//we have already set the number of devices when we created the LedControl
int devices = lc.getDeviceCount();
//we have to init all devices in a loop
for (int address = 0; address < devices; address++) {
/*The MAX72XX is in power-saving mode on startup*/
lc.shutdown(3-address, false);
/* Set the brightness to a medium values */
lc.setIntensity(3-address, intensity);
/* and clear the display */
lc.clearDisplay(3-address);
}
//Setup DS1307 RTC
#ifdef AVR
Wire.begin();
#else
Wire1.begin(); // Shield I2C pins connect to alt I2C bus on Arduino
#endif
ds1307.begin(); //start RTC Clock
if (! ds1307.isrunning()) {
Serial.println("RTC is NOT running!");
ds1307.adjust(DateTime(__DATE__, __TIME__)); // sets the RTC to the date & time this sketch was compiled
}
//Show software version & hello message
printver();
//enable red led
digitalWrite(13, HIGH);
}
void loop() {
//run the clock with whatever mode is set by clock_mode - the default is set at top of code.
switch (clock_mode){
case 0:
basic_mode();
break;
case 1:
small_mode();
break;
case 2:
slide();
break;
case 3:
word_clock();
break;
case 4:
setup_menu();
break;
}
}
//plot a point on the display
void plot (byte x, byte y, byte val) {
//select which matrix depending on the x coord
byte address;
if (x >= 0 && x <= 7) {
address = 3;
}
if (x >= 8 && x <= 15) {
address = 2;
x = x - 8;
}
if (x >= 16 && x <= 23) {
address = 1;
x = x - 16;
}
if (x >= 24 && x <= 31) {
address = 0;
x = x - 24;
}
if (val == 1) {
lc.setLed(address, y, x, true);
} else {
lc.setLed(address, y, x, false);
}
}
//clear screen
void clear_display() {
for (byte address = 0; address < 4; address++) {
lc.clearDisplay(address);
}
}
//fade screen down
void fade_down() {
//fade from global intensity to 1
for (byte i = intensity; i > 0; i--) {
for (byte address = 0; address < 4; address++) {
lc.setIntensity(address, i);
}
delay(30); //change this to change fade down speed
}
clear_display(); //clear display completely (off)
//reset intentsity to global val
for (byte address = 0; address < 4; address++) {
lc.setIntensity(address, intensity);
}
}
//power up led test & display software version number
void printver() {
byte i = 0;
char ver_a = "MADE";
char ver_b = "IN";
char ver_c = "RUSSIA";
//test all leds.
for (byte x = 0; x <= 32; x++) {
for (byte y = 0; y <= 7; y++) {
plot(x, y, 1);
}
}
delay(300);
fade_down();
while (ver_a[i]) {
puttinychar((i * 4), 1, ver_a[i]);
delay(35);
i++;
}
delay(500);
fade_down();
i = 0;
while (ver_b[i]) {
puttinychar((i * 4), 1, ver_b[i]);
delay(35);
i++;
}
delay(500);
fade_down();
i = 0;
while (ver_c[i]) {
puttinychar((i * 4), 1, ver_c[i]);
delay(35);
i++;
}
delay(500);
fade_down();
}
// puttinychar
// Copy a 3x5 character glyph from the myfont data structure to display memory, with its upper left at the given coordinate
// This is unoptimized and simply uses plot() to draw each dot.
void puttinychar(byte x, byte y, char c)
{
byte dots;
if (c >= "A" && c <= "Z" || (c >= "a" && c <= "z")) {
c &= 0x1F; // A-Z maps to 1-26
}
else if (c >= "0" && c <= "9") {
c = (c - "0") + 32;
}
else if (c == " ") {
c = 0; // space
}
else if (c == ".") {
c = 27; // full stop
}
else if (c == ":") {
c = 28; // colon
}
else if (c == "\"") {
c = 29; // single quote mark
}
else if (c == "!") {
c = 30; // single quote mark
}
else if (c == "?") {
c = 31; // single quote mark
}
for (byte col = 0; col < 3; col++) {
dots = pgm_read_byte_near(&mytinyfont[c]);
for (char row = 0; row < 5; row++) {
if (dots & (16 >> row))
plot(x + col, y + row, 1);
else
plot(x + col, y + row, 0);
}
}
}
void putnormalchar(byte x, byte y, char c)
{
byte dots;
// if (c >= "A" && c <= "Z" || (c >= "a" && c <= "z")) {
// c &= 0x1F; // A-Z maps to 1-26
// }
if (c >= "A" && c <= "Z") {
c &= 0x1F; // A-Z maps to 1-26
}
else if (c >= "a" && c <= "z") {
c = (c - "a") + 41; // A-Z maps to 41-67
}
else if (c >= "0" && c <= "9") {
c = (c - "0") + 31;
}
else if (c == " ") {
c = 0; // space
}
else if (c == ".") {
c = 27; // full stop
}
else if (c == "\"") {
c = 28; // single quote mark
}
else if (c == ":") {
c = 29; // clock_mode selector arrow
}
else if (c == ">") {
c = 30; // clock_mode selector arrow
}
else if (c >= -80 && c <= -67) {
c *= -1;
}
for (char col = 0; col < 5; col++) {
dots = pgm_read_byte_near(&myfont[c]);
for (char row = 0; row < 7; row++) {
//check coords are on screen before trying to plot
//if ((x >= 0) && (x <= 31) && (y >= 0) && (y <= 7)){
if (dots & (64 >> row)) { // only 7 rows.
plot(x + col, y + row, 1);
} else {
plot(x + col, y + row, 0);
}
//}
}
}
}
//small_mode
//show the time in small 3x5 characters with seconds display
void small_mode() {
char textchar; // the 16 characters on the display
byte mins = 100; //mins
byte secs = rtc; //seconds
byte old_secs = secs; //holds old seconds value - from last time seconds were updated o display - used to check if seconds have changed
cls();
//run clock main loop as long as run_mode returns true
while (run_mode()) {
get_time();
//check for button press
if (buttonA.uniquePress()) {
switch_mode();
return;
}
if (buttonB.uniquePress()) {
display_date();
return;
}
//if secs changed then update them on the display
secs = rtc;
if (secs != old_secs) {
//secs
char buffer;
itoa(secs, buffer, 10);
//fix - as otherwise if num has leading zero, e.g. "03" secs, itoa coverts this to chars with space "3 ".
if (secs < 10) {
buffer = buffer;
buffer = "0";
}
puttinychar(20, 1, ":"); //seconds colon
puttinychar(24, 1, buffer); //seconds
puttinychar(28, 1, buffer); //seconds
old_secs = secs;
}
//if minute changes change time
if (mins != rtc) {
//reset these for comparison next time
mins = rtc;
byte hours = rtc;
if (hours > < 1) {
hours = hours + ampm * 12;
}
//byte dow = rtc; // the DS1307 outputs 0 - 6 where 0 = Sunday0 - 6 where 0 = Sunday.
//byte date = rtc;
//set characters
char buffer;
itoa(hours, buffer, 10);
//fix - as otherwise if num has leading zero, e.g. "03" hours, itoa coverts this to chars with space "3 ".
if (hours < 10) {
buffer = buffer;
//if we are in 12 hour mode blank the leading zero.
if (ampm) {
buffer = " ";
}
else {
buffer = "0";
}
}
//set hours chars
textchar = buffer;
textchar = buffer;
textchar = ":";
itoa (mins, buffer, 10);
if (mins < 10) {
buffer = buffer;
buffer = "0";
}
//set mins characters
textchar = buffer;
textchar = buffer;
//do seconds
textchar = ":";
buffer;
secs = rtc;
itoa(secs, buffer, 10);
//fix - as otherwise if num has leading zero, e.g. "03" secs, itoa coverts this to chars with space "3 ".
if (secs < 10) {
buffer = buffer;
buffer = "0";
}
//set seconds
textchar = buffer;
textchar = buffer;
byte x = 0;
byte y = 0;
//print each char
for (byte x = 0; x < 6 ; x++) {
puttinychar(x * 4, 1, textchar[x]);
}
}
delay(50);
}
fade_down();
}
// basic_mode()
// show the time in 5x7 characters
void basic_mode()
{
cls();
char buffer; //for int to char conversion to turn rtc values into chars we can print on screen
byte offset = 0; //used to offset the x postition of the digits and centre the display when we are in 12 hour mode and the clock shows only 3 digits. e.g. 3:21
byte x, y; //used to draw a clear box over the left hand "1" of the display when we roll from 12:59 -> 1:00am in 12 hour mode.
//do 12/24 hour conversion if ampm set to 1
byte hours = rtc;
if (hours > 12) {
hours = hours - ampm * 12;
}
if (hours < 1) {
hours = hours + ampm * 12;
}
//do offset conversion
if (ampm && hours < 10) {
offset = 2;
}
//set the next minute we show the date at
//set_next_date();
// initially set mins to value 100 - so it wll never equal rtc on the first loop of the clock, meaning we draw the clock display when we enter the function
byte secs = 100;
byte mins = 100;
int count = 0;
//run clock main loop as long as run_mode returns true
while (run_mode()) {
//get the time from the clock chip
get_time();
//check for button press
if (buttonA.uniquePress()) {
switch_mode();
return;
}
if (buttonB.uniquePress()) {
display_date();
return;
}
//check whether it"s time to automatically display the date
//check_show_date();
//draw the flashing: as on if the secs have changed.
if (secs != rtc) {
//update secs with new value
secs = rtc;
//draw:
plot (15 - offset, 2, 1); //top point
plot (15 - offset, 5, 1); //bottom point
count = 400;
}
//if count has run out, turn off the:
if (count == 0) {
plot (15 - offset, 2, 0); //top point
plot (15 - offset, 5, 0); //bottom point
}
else {
count--;
}
//re draw the display if button pressed or if mins != rtc i.e. if the time has changed from what we had stored in mins, (also trigggered on first entering function when mins is 100)
if (mins != rtc) {
//update mins and hours with the new values
mins = rtc;
hours = rtc;
//adjust hours of ampm set to 12 hour mode
if (hours > 12) {
hours = hours - ampm * 12;
}
if (hours < 1) {
hours = hours + ampm * 12;
}
itoa(hours, buffer, 10);
//if hours < 10 the num e.g. "3" hours, itoa coverts this to chars with space "3 " which we dont want
if (hours < 10) {
buffer = buffer;
buffer = "0";
}
//print hours
//if we in 12 hour mode and hours < 10, then don"t print the leading zero, and set the offset so we centre the display with 3 digits.
if (ampm && hours < 10) {
offset = 2;
//if the time is 1:00am clear the entire display as the offset changes at this time and we need to blank out the old 12:59
if ((hours == 1 && mins == 0)) {
cls();
}
}
else {
//else no offset and print hours tens digit
offset = 0;
//if the time is 10:00am clear the entire display as the offset changes at this time and we need to blank out the old 9:59
if (hours == 10 && mins == 0) {
cls();
}
putnormalchar(1, 0, buffer);
}
//print hours ones digit
putnormalchar(7 - offset, 0, buffer);
//print mins
//add leading zero if mins < 10
itoa (mins, buffer, 10);
if (mins < 10) {
buffer = buffer;
buffer = "0";
}
//print mins tens and ones digits
putnormalchar(19 - offset, 0, buffer);
putnormalchar(25 - offset, 0, buffer);
}
}
fade_down();
}
//like basic_mode but with slide effect
void slide() {
byte digits_old = {99, 99, 99, 99}; //old values we store time in. Set to somthing that will never match the time initially so all digits get drawn wnen the mode starts
byte digits_new; //new digits time will slide to reveal
byte digits_x_pos = {25, 19, 7, 1}; //x pos for which to draw each digit at
char old_char; //used when we use itoa to transpose the current digit (type byte) into a char to pass to the animation function
char new_char; //used when we use itoa to transpose the new digit (type byte) into a char to pass to the animation function
//old_chars - stores the 5 day and date suffix chars on the display. e.g. "mon" and "st". We feed these into the slide animation as the current char when these chars are updated.
//We sent them as A initially, which are used when the clocl enters the mode and no last chars are stored.
//char old_chars = "AAAAA";
//plot the clock colon on the display
cls();
putnormalchar(13, 0, ":");
byte old_secs = rtc; //store seconds in old_secs. We compare secs and old secs. WHen they are different we redraw the display
//run clock main loop as long as run_mode returns true
while (run_mode()) {
get_time();
//check for button press
if (buttonA.uniquePress()) {
switch_mode();
return;
}
if (buttonB.uniquePress()) {
display_date();
return;
}
//if secs have changed then update the display
if (rtc != old_secs) {
old_secs = rtc;
//do 12/24 hour conversion if ampm set to 1
byte hours = rtc;
if (hours > 12) {
hours = hours - ampm * 12;
}
if (hours < 1) {
hours = hours + ampm * 12;
}
//split all date and time into individual digits - stick in digits_new array
//rtc = secs //array pos and digit stored
//digits_new = (rtc%10); //0 - secs ones
//digits_new = ((rtc/10)%10); //1 - secs tens
//rtc = mins
digits_new = (rtc % 10); //2 - mins ones
digits_new = ((rtc / 10) % 10); //3 - mins tens
//rtc = hours
digits_new = (hours % 10); //4 - hour ones
digits_new = ((hours / 10) % 10); //5 - hour tens
//rtc = date
//digits_new = (rtc%10); //6 - date ones
//digits_new = ((rtc/10)%10); //7 - date tens
//draw initial screen of all chars. After this we just draw the changes.
//compare digits 0 to 3 (mins and hours)
for (byte i = 0; i <= 3; i++) {
//see if digit has changed...
if (digits_old[i] != digits_new[i]) {
//run 9 step animation sequence for each in turn
for (byte seq = 0; seq <= 8 ; seq++) {
//convert digit to string
itoa(digits_old[i], old_char, 10);
itoa(digits_new[i], new_char, 10);
//if set to 12 hour mode and we"re on digit 2 (hours tens mode) then check to see if this is a zero. If it is, blank it instead so we get 2.00pm not 02.00pm
if (ampm && i == 3) {
if (digits_new == 0) {
new_char = " ";
}
if (digits_old == 0) {
old_char = " ";
}
}
//draw the animation frame for each digit
slideanim(digits_x_pos[i], 0, seq, old_char, new_char);
delay(SLIDE_DELAY);
}
}
}
/*
//compare date digit 6 (ones) and (7) tens - if either of these change we need to update the date line. We compare date tens as say from Jan 31 -> Feb 01 then ones digit doesn"t change
if ((digits_old != digits_new) || (digits_old != digits_new)) {
//change the day shown. Loop below goes through each of the 3 chars in turn e.g. "MON"
for (byte day_char = 0; day_char <=2 ; day_char++){
//run the anim sequence for each char
for (byte seq = 0; seq <=8 ; seq++){
//the day (0 - 6) Read this number into the days char array. the seconds number in the array 0-2 gets the 3 chars of the day name, e.g. m o n
slideanim(6*day_char,8,seq,old_chars,days); //6 x day_char gives us the x pos for the char
delay(SLIDE_DELAY);
}
//save the old day chars into the old_chars array at array pos 0-2. We use this next time we change the day and feed it to the animation as the current char. The updated char is fed in as the new char.
old_chars = days;
}
//change the date tens digit (if needed) and ones digit. (the date ones digit wil alwaus change, but putting this in the "if" loop makes it a bit neater code wise.)
for (byte i = 7; i >= 6; i--){
if (digits_old[i] != digits_new[i]) {
for (byte seq = 0; seq <=8 ; seq++){
itoa(digits_old[i],old_char,10);
itoa(digits_new[i],new_char,10);
slideanim(digits_x_pos[i],8,seq,old_char,new_char);
delay(SLIDE_DELAY);
}
}
}
//print the day suffix "nd" "rd" "th" etc. First work out date 2 letter suffix - eg st, nd, rd, th
byte s = 3; //the pos to read our suffix array from.
byte date = rtc;
if(date == 1 || date == 21 || date == 31) {
s = 0;
}
else if (date == 2 || date == 22) {
s = 1;
}
else if (date == 3 || date == 23) {
s = 2;
}
for (byte suffix_char = 0; suffix_char <=1 ; suffix_char++){
for (byte seq = 0; seq <=8 ; seq++){
slideanim((suffix_char*6)+36,8,seq,old_chars,suffix[s]); // we pass in the old_char array char as the current char and the suffix array as the new char
delay(SLIDE_DELAY);
}
//save the suffic char in the old chars array at array pos 3 and 5. We use these chars next time we change the suffix and feed it to the animation as the current char. The updated char is fed in as the new char.
old_chars = suffix[s];
}
}//end do date line
*/
//save digita array tol old for comparison next loop
for (byte i = 0; i <= 3; i++) {
digits_old[i] = digits_new[i];
}
}//secs/oldsecs
}//while loop
fade_down();
}
//called by slide
//this draws the animation of one char sliding on and the other sliding off. There are 8 steps in the animation, we call the function to draw one of the steps from 0-7
//inputs are are char x and y, animation frame sequence (0-7) and the current and new chars being drawn.
void slideanim(byte x, byte y, byte sequence, char current_c, char new_c) {
// To slide one char off and another on we need 9 steps or frames in sequence...
// seq# 0123456 <-rows of the display
// | |||||||
// seq0 0123456 START - all rows of the display 0-6 show the current characters rows 0-6
// seq1 012345 current char moves down one row on the display. We only see it"s rows 0-5. There are at display positions 1-6 There is a blank row inserted at the top
// seq2 6 01234 current char moves down 2 rows. we now only see rows 0-4 at display rows 2-6 on the display. Row 1 of the display is blank. Row 0 shows row 6 of the new char
// seq3 56 0123
// seq4 456 012 half old / half new char
// seq5 3456 01
// seq6 23456 0
// seq7 123456
// seq8 0123456 END - all rows show the new char
//from above we can see...
//currentchar runs 0-6 then 0-5 then 0-4 all the way to 0. starting Y position increases by 1 row each time.
//new char runs 6 then 5-6 then 4-6 then 3-6. starting Y position increases by 1 row each time.
//if sequence number is below 7, we need to draw the current char
if (sequence < 7) {
byte dots;
// if (current_c >= "A" && || (current_c >= "a" && current_c <= "z")) {
// current_c &= 0x1F; // A-Z maps to 1-26
// }
if (current_c >= "A" && current_c <= "Z") {
current_c &= 0x1F; // A-Z maps to 1-26
}
else if (current_c >= "a" && current_c <= "z") {
current_c = (current_c - "a") + 41; // A-Z maps to 41-67
}
else if (current_c >= "0" && current_c <= "9") {
current_c = (current_c - "0") + 31;
}
else if (current_c == " ") {
current_c = 0; // space
}
else if (current_c == ".") {
current_c = 27; // full stop
}
else if (current_c == "\"") {
current_c = 28; // single quote mark
}
else if (current_c == ":") {
current_c = 29; //colon
}
else if (current_c == ">") {
current_c = 30; // clock_mode selector arrow
}
byte curr_char_row_max = 7 - sequence; //the maximum number of rows to draw is 6 - sequence number
byte start_y = sequence; //y position to start at - is same as sequence number. We inc this each loop
//plot each row up to row maximum (calculated from sequence number)
for (byte curr_char_row = 0; curr_char_row <= curr_char_row_max; curr_char_row++) {
for (byte col = 0; col < 5; col++) {
dots = pgm_read_byte_near(&myfont);
if (dots & (64 >> curr_char_row))
plot(x + col, y + start_y, 1); //plot led on
else
plot(x + col, y + start_y, 0); //else plot led off
}
start_y++;//add one to y so we draw next row one down
}
}
//draw a blank line between the characters if sequence is between 1 and 7. If we don"t do this we get the remnants of the current chars last position left on the display
if (sequence >= 1 && sequence <= 8) {
for (byte col = 0; col < 5; col++) {
plot(x + col, y + (sequence - 1), 0); //the y position to draw the line is equivalent to the sequence number - 1
}
}
//if sequence is above 2, we also need to start drawing the new char
if (sequence >= 2) {
//work out char
byte dots;
//if (new_c >= "A" && new_c <= "Z" || (new_c >= "a" && new_c <= "z")) {
// new_c &= 0x1F; // A-Z maps to 1-26
//}
if (new_c >= "A" && new_c <= "Z") {
new_c &= 0x1F; // A-Z maps to 1-26
}
else if (new_c >= "a" && new_c <= "z") {
new_c = (new_c - "a") + 41; // A-Z maps to 41-67
}
else if (new_c >= "0" && new_c <= "9") {
new_c = (new_c - "0") + 31;
}
else if (new_c == " ") {
new_c = 0; // space
}
else if (new_c == ".") {
new_c = 27; // full stop
}
else if (new_c == "\"") {
new_c = 28; // single quote mark
}
else if (new_c == ":") {
new_c = 29; // clock_mode selector arrow
}
else if (new_c == ">") {
new_c = 30; // clock_mode selector arrow
}
byte newcharrowmin = 6 - (sequence - 2); //minimumm row num to draw for new char - this generates an output of 6 to 0 when fed sequence numbers 2-8. This is the minimum row to draw for the new char
byte start_y = 0; //y position to start at - is same as sequence number. we inc it each row
//plot each row up from row minimum (calculated by sequence number) up to 6
for (byte newcharrow = newcharrowmin; newcharrow <= 6; newcharrow++) {
for (byte col = 0; col < 5; col++) {
dots = pgm_read_byte_near(&myfont);
if (dots & (64 >> newcharrow))
plot(x + col, y + start_y, 1); //plot led on
else
plot(x + col, y + start_y, 0); //else plot led off
}
start_y++;//add one to y so we draw next row one down
}
}
}
//print a clock using words rather than numbers
void word_clock() {
cls();
char numbers = {
"one", "two", "three", "four", "five", "six", "seven", "eight", "nine", "ten",
"eleven", "twelve", "thirteen", "fourteen", "fifteen", "sixteen", "seventeen", "eighteen", "nineteen"
};
char numberstens = {
"ten", "twenty", "thirty", "forty", "fifty"
};
//potentially 3 lines to display
char str_a;
char str_b;
char str_c;
//byte hours_y, mins_y; //hours and mins and positions for hours and mins lines
byte hours = rtc;
if (hours > 12) {
hours = hours - ampm * 12;
}
if (hours < 1) {
hours = hours + ampm * 12;
}
get_time(); //get the time from the clock chip
byte old_mins = 100; //store mins in old_mins. We compare mins and old mins & when they are different we redraw the display. Set this to 100 initially so display is drawn when mode starts.
byte mins;
//run clock main loop as long as run_mode returns true
while (run_mode()) {
//check for button press
if (buttonA.uniquePress()) {
switch_mode();
return;
}
if (buttonB.uniquePress()) {
display_date();
}
get_time(); //get the time from the clock chip
mins = rtc; //get mins
//if mins is different from old_mins - redraw display
if (mins != old_mins) {
//update old_mins with current mins value
old_mins = mins;
//reset these for comparison next time
mins = rtc;
hours = rtc;
//make hours into 12 hour format
if (hours > 12) {
hours = hours - 12;
}
if (hours == 0) {
hours = 12;
}
//split mins value up into two separate digits
int minsdigit = rtc % 10;
byte minsdigitten = (rtc / 10) % 10;
//if mins <= 10 , then top line has to read "minsdigti past" and bottom line reads hours
if (mins < 10) {
strcpy (str_a, numbers);
strcpy (str_b, "PAST");
strcpy (str_c, numbers);
}
//if mins = 10, cant use minsdigit as above, so soecial case to print 10 past /n hour.
if (mins == 10) {
strcpy (str_a, numbers);
strcpy (str_b, " PAST");
strcpy (str_c, numbers);
}
//if time is not on the hour - i.e. both mins digits are not zero,
//then make first line read "hours" and 2 & 3rd lines read "minstens" "mins" e.g. "three /n twenty /n one"
else if (minsdigitten != 0 && minsdigit != 0) {
strcpy (str_a, numbers);
//if mins is in the teens, use teens from the numbers array for the 2nd line, e.g. "fifteen"
//if (mins >= 11 && mins <= 19) {
if (mins <= 19) {
strcpy (str_b, numbers);
}
else {
strcpy (str_b, numberstens);
strcpy (str_c, numbers);
}
}
// if mins digit is zero, don"t print it. read read "hours" "minstens" e.g. "three /n twenty"
else if (minsdigitten != 0 && minsdigit == 0) {
strcpy (str_a, numbers);
strcpy (str_b, numberstens);
strcpy (str_c, "");
}
//if both mins are zero, i.e. it is on the hour, the top line reads "hours" and bottom line reads "o"clock"
else if (minsdigitten == 0 && minsdigit == 0) {
strcpy (str_a, numbers);
strcpy (str_b, "O"CLOCK");
strcpy (str_c, "");
}
}//end worknig out time
//run in a loop
//print line a "twelve"
byte len = 0;
while (str_a) {
len++;
}; //get length of message
byte offset_top = (31 - ((len - 1) * 4)) / 2; //
//plot hours line
byte i = 0;
while (str_a[i]) {
puttinychar((i * 4) + offset_top, 1, str_a[i]);
i++;
}
//hold display but check for button presses
int counter = 1000;
while (counter > 0){
//check for button press
if (buttonA.uniquePress()) {
switch_mode();
return;
}
if (buttonB.uniquePress()) {
display_date();
}
delay(1);
counter--;
}
fade_down();
//print line b
len = 0;
while (str_b) {
len++;
}; //get length of message
offset_top = (31 - ((len - 1) * 4)) / 2;
i = 0;
while (str_b[i]) {
puttinychar((i * 4) + offset_top, 1, str_b[i]);
i++;
}
//hold display but check for button presses
counter = 1000;
while (counter > 0){
if (buttonA.uniquePress()) {
switch_mode();
return;
}
if (buttonB.uniquePress()) {
display_date();
}
delay(1);
counter--;
}
fade_down();
//print line c if there.
len = 0;
while (str_c) {
len++;
}; //get length of message
offset_top = (31 - ((len - 1) * 4)) / 2;
i = 0;
while (str_c[i]) {
puttinychar((i * 4) + offset_top, 1, str_c[i]);
i++;
}
counter = 1000;
while (counter > 0){
//check for button press
if (buttonA.uniquePress()) {
switch_mode();
return;
}
if (buttonB.uniquePress()) {
display_date();
}
delay(1);
counter--;
}
fade_down();
//hold display blank but check for button presses before starting again.
counter = 1000;
while (counter > 0){
//check for button press
if (buttonA.uniquePress()) {
switch_mode();
return;
}
if (buttonB.uniquePress()) {
display_date();
}
delay(1);
counter--;
}
}
fade_down();
}
/// scroll message - not used at present - too slow.
void scroll() {
char message = {"Hello There "};
cls();
byte p = 6; //current pos in string
byte chara = {0, 1, 2, 3, 4, 5}; //chars from string
int x = {0, 6, 12, 18, 24, 30}; //xpos for each char
byte y = 0; //y pos
// clear_buffer();
while (message[p] != "\0") {
//draw all 6 chars
for (byte c = 0; c < 6; c++) {
putnormalchar(x[c],y,message[ chara[c] ]);
//draw a line of pixels turned off after each char,otherwise the gaps between the chars have pixels left in them from the previous char
for (byte yy = 0 ; yy < 8; yy ++) {
plot(x[c] + 5, yy, 0);
}
//take one off each chars position
x[c] = x[c] - 1;
}
//reset a char if it"s gone off screen
for (byte i = 0; i <= 5; i++) {
if (x[i] < -5) {
x[i] = 31;
chara[i] = p;
p++;
}
}
}
}
//display_date - print the day of week, date and month with a flashing cursor effect
void display_date()
{
cls();
//read the date from the DS1307
byte dow = rtc; // day of week 0 = Sunday
byte date = rtc;
byte month = rtc - 1;
//array of month names to print on the display. Some are shortened as we only have 8 characters across to play with
char monthnames = {
"January", "February", "March", "April", "May", "June", "July", "August", "Sept", "October", "November", "December"
};
//print the day name
//get length of text in pixels, that way we can centre it on the display by divindin the remaining pixels b2 and using that as an offset
byte len = 0;
while(daysfull) {
len++;
};
byte offset = (31 - ((len-1)*4)) / 2; //our offset to centre up the text
//print the name
int i = 0;
while(daysfull[i])
{
puttinychar((i*4) + offset , 1, daysfull[i]);
i++;
}
delay(1000);
fade_down();
cls();
// print date numerals
char buffer;
itoa(date,buffer,10);
offset = 10; //offset to centre text if 3 chars - e.g. 3rd
// first work out date 2 letter suffix - eg st, nd, rd, th etc
// char suffix={"st", "nd", "rd", "th" }; is defined at top of code
byte s = 3;
if(date == 1 || date == 21 || date == 31) {
s = 0;
}
else if (date == 2 || date == 22) {
s = 1;
}
else if (date == 3 || date == 23) {
s = 2;
}
//print the 1st date number
puttinychar(0+offset, 1, buffer);
//if date is under 10 - then we only have 1 digit so set positions of sufix etc one character nearer
byte suffixposx = 4;
//if date over 9 then print second number and set xpos of suffix to be 1 char further away
if (date > 9){
suffixposx = 8;
puttinychar(4+offset, 1, buffer);
offset = 8; //offset to centre text if 4 chars
}
//print the 2 suffix characters
puttinychar(suffixposx+offset, 1, suffix[s]);
puttinychar(suffixposx+4+offset, 1, suffix[s]);
delay(1000);
fade_down();
//print the month name
//get length of text in pixels, that way we can centre it on the display by divindin the remaining pixels b2 and using that as an offset
len = 0;
while(monthnames) {
len++;
};
offset = (31 - ((len-1)*4)) / 2; //our offset to centre up the text
i = 0;
while(monthnames[i])
{
puttinychar((i*4) +offset, 1, monthnames[i]);
i++;
}
delay(1000);
fade_down();
}
//dislpay menu to change the clock mode
void switch_mode() {
//remember mode we are in. We use this value if we go into settings mode, so we can change back from settings mode (6) to whatever mode we were in.
old_mode = clock_mode;
char* modes = {
"Basic", "Small", "Slide", "Words", "Setup"
};
byte next_clock_mode;
byte firstrun = 1;
//loop waiting for button (timeout after 35 loops to return to mode X)
for (int count = 0; count < 35 ; count++) {
//if user hits button, change the clock_mode
if (buttonA.uniquePress() || firstrun == 1) {
count = 0;
cls();
if (firstrun == 0) {
clock_mode++;
}
if (clock_mode > NUM_DISPLAY_MODES + 1) {
clock_mode = 0;
}
//print arrown and current clock_mode name on line one and print next clock_mode name on line two
char str_top;
//strcpy (str_top, "-");
strcpy (str_top, modes);
next_clock_mode = clock_mode + 1;
if (next_clock_mode > NUM_DISPLAY_MODES + 1) {
next_clock_mode = 0;
}
byte i = 0;
while (str_top[i]) {
putnormalchar(i * 6, 0, str_top[i]);
i++;
}
firstrun = 0;
}
delay(50);
}
}
//run clock main loop as long as run_mode returns true
byte run_mode() {
//if random mode is on... check the hour when we change mode.
if (random_mode) {
//if hour value in change mode time = hours. then reurn false = i.e. exit mode.
if (change_mode_time == rtc) {
//set the next random clock mode and time to change it
set_next_random();
//exit the current mode.
return 0;
}
}
//else return 1 - keep running in this mode
return 1;
}
//set the next hour the clock will change mode when random mode is on
void set_next_random() {
//set the next hour the clock mode will change - current time plus 1 - 4 hours
get_time();
change_mode_time = rtc + random (1, 5);
//if change_mode_time now happens to be over 23, then set it to between 1 and 3am
if (change_mode_time > 23) {
change_mode_time = random (1, 4);
}
//set the new clock mode
clock_mode = random(0, NUM_DISPLAY_MODES + 1); //pick new random clock mode
}
//dislpay menu to change the clock settings
void setup_menu() {
char* set_modes = {
"Rndom", "24 Hr","Set", "Brght", "Exit"};
if (ampm == 0) {
set_modes = ("12 Hr");
}
byte setting_mode = 0;
byte next_setting_mode;
byte firstrun = 1;
//loop waiting for button (timeout after 35 loops to return to mode X)
for(int count=0; count < 35 ; count++) {
//if user hits button, change the clock_mode
if(buttonA.uniquePress() || firstrun == 1){
count = 0;
cls();
if (firstrun == 0) {
setting_mode++;
}
if (setting_mode > NUM_SETTINGS_MODES) {
setting_mode = 0;
}
//print arrown and current clock_mode name on line one and print next clock_mode name on line two
char str_top;
strcpy (str_top, set_modes);
next_setting_mode = setting_mode + 1;
if (next_setting_mode > NUM_SETTINGS_MODES) {
next_setting_mode = 0;
}
byte i = 0;
while(str_top[i]) {
putnormalchar(i*6, 0, str_top[i]);
i++;
}
firstrun = 0;
}
delay(50);
}
//pick the mode
switch(setting_mode){
case 0:
set_random();
break;
case 1:
set_ampm();
break;
case 2:
set_time();
break;
case 3:
set_intensity();
break;
case 4:
//exit menu
break;
}
//change the clock from mode 6 (settings) back to the one it was in before
clock_mode=old_mode;
}
//toggle random mode - pick a different clock mode every few hours
void set_random(){
cls();
char text_a = "Off";
char text_b = "On";
byte i = 0;
//if random mode is on, turn it off
if (random_mode){
//turn random mode off
random_mode = 0;
//print a message on the display
while(text_a[i]) {
putnormalchar((i*6), 0, text_a[i]);
i++;
}
} else {
//turn randome mode on.
random_mode = 1;
//set hour mode will change
set_next_random();
//print a message on the display
while(text_b[i]) {
putnormalchar((i*6), 0, text_b[i]);
i++;
}
}
delay(1500); //leave the message up for a second or so
}
//set 12 or 24 hour clock
void set_ampm() {
// AM/PM or 24 hour clock mode - flip the bit (makes 0 into 1, or 1 into 0 for ampm mode)
ampm = (ampm ^ 1);
cls();
}
//change screen intensityintensity
void set_intensity() {
cls();
byte i = 0;
char text = "Bright";
while(text[i]) {
puttinychar((i*4)+4, 0, text[i]);
i++;
}
//wait for button input
while (!buttonA.uniquePress()) {
levelbar (0,6,(intensity*2)+2,2); //display the intensity level as a bar
while (buttonB.isPressed()) {
if(intensity == 15) {
intensity = 0;
cls ();
}
else {
intensity++;
}
//print the new value
i = 0;
while(text[i]) {
puttinychar((i*4)+4, 0, text[i]);
i++;
}
//display the intensity level as a bar
levelbar (0,6,(intensity*2)+2,2);
//change the brightness setting on the displays
for (byte address = 0; address < 4; address++) {
lc.setIntensity(address, intensity);
}
delay(150);
}
}
}
// display a horizontal bar on the screen at offset xposr by ypos with height and width of xbar, ybar
void levelbar (byte xpos, byte ypos, byte xbar, byte ybar) {
for (byte x = 0; x < xbar; x++) {
for (byte y = 0; y <= ybar; y++) {
plot(x+xpos, y+ypos, 1);
}
}
}
//set time and date routine
void set_time() {
cls();
//fill settings with current clock values read from clock
get_time();
byte set_min = rtc;
byte set_hr = rtc;
byte set_date = rtc;
byte set_mnth = rtc;
int set_yr = rtc;
//Set function - we pass in: which "set" message to show at top, current value, reset value, and rollover limit.
set_date = set_value(2, set_date, 1, 31);
set_mnth = set_value(3, set_mnth, 1, 12);
set_yr = set_value(4, set_yr, 2013, 2099);
set_hr = set_value(1, set_hr, 0, 23);
set_min = set_value(0, set_min, 0, 59);
ds1307.adjust(DateTime(set_yr, set_mnth, set_date, set_hr, set_min));
cls();
}
//used to set min, hr, date, month, year values. pass
//message = which "set" message to print,
//current value = current value of property we are setting
//reset_value = what to reset value to if to rolls over. E.g. mins roll from 60 to 0, months from 12 to 1
//rollover limit = when value rolls over
int set_value(byte message, int current_value, int reset_value, int rollover_limit){
cls();
char messages = {
"Set Mins", "Set Hour", "Set Day", "Set Mnth", "Set Year"};
//Print "set xyz" top line
byte i = 0;
while(messages[i])
{
puttinychar(i*4 , 1, messages[i]);
i++;
}
delay(2000);
cls();
//print digits bottom line
char buffer = " ";
itoa(current_value,buffer,10);
puttinychar(0 , 1, buffer);
puttinychar(4 , 1, buffer);
puttinychar(8 , 1, buffer);
puttinychar(12, 1, buffer);
delay(300);
//wait for button input
while (!buttonA.uniquePress()) {
while (buttonB.isPressed()){
if(current_value < rollover_limit) {
current_value++;
}
else {
current_value = reset_value;
}
//print the new value
itoa(current_value, buffer ,10);
puttinychar(0 , 1, buffer);
puttinychar(4 , 1, buffer);
puttinychar(8 , 1, buffer);
puttinychar(12, 1, buffer);
delay(150);
}
}
return current_value;
}
void get_time()
{
//get time
DateTime now = ds1307.now();
//save time to array
rtc = now.year();
rtc = now.month();
rtc = now.day();
rtc = now.dayOfWeek(); //returns 0-6 where 0 = Sunday
rtc = now.hour();
rtc = now.minute();
rtc = now.second();
//flash arduino led on pin 13 every second
//if ((rtc % 2) == 0) {
// digitalWrite(13, HIGH);
//}
//else {
// digitalWrite(13, LOW);
//}
//print the time to the serial port - useful for debuging RTC issues
/*
Serial.print(rtc);
Serial.print(":");
Serial.print(rtc);
Serial.print(":");
Serial.println(rtc);
*/
}
Теперь для завершения работы над устройством потребуется выполнить лишь ряд простых операций:
Компиляция программного кода и дальнейшая загрузка в память микроконтроллера займёт некоторое время, обычно не более одной минуты. Об успешном завершении операции будет сообщено в консоли Arduino IDE. После чего остаётся лишь перезагрузить Arduino с помощью кнопки Reset на устройстве - простые часы на светодиодных матрицах готовы!
Готовые часы на Arduino
Настройка часов осуществляется с помощью двух кнопок. Устройство поддерживает 12- и 24-часовой формат вывода времени, показ даты и дня недели, отображение времени с секундами и без. Также имеется возможность менять яркость свечения светодиодов.
Вероятно, в дальнейшем вам захочется добавить больше функций (например, термометр), или же установить устройство в корпус собственного дизайна - хороших результатов можно добиться с помощью изготовления на станках с лазерной резкой. Но уже сейчас вы сможете смело сказать, что собрали полноценные электронные часы своими руками!
На фото прототип, собранный мной для отладки программы, которая будет управлять всем этим хозяйством. Вторая arduino nano в верхнем правом углу макетки не относится к проекту и торчит там просто так, внимание на нее можно не обращать.
Немного о принципе работы: ардуино берет данные у таймера DS323, перерабатывает их, определяет уровень освещенности с помощью фоторезистора, затем все посылает на MAX7219, а она в свою очередь зажигает нужные сегменты с нужной яркостью. Так же с помощью трех кнопок можно выставить год, месяц, день, и время по желанию. На фото индикаторы отображают время и температуру, которая взята с цифрового термодатчика
Основная сложность в моем случае - это то, что 2.7 дюймовые индикаторы с общим анодом, и их надо было во первых как то подружить с max7219, которая заточена под индикаторы с общим катодом, а во вторых решить проблему с их питанием, так как им нужно 7,2 вольта для свечения, чего одна max7219 обеспечить не может. Попросив помощи на одном форуме я получил таки ответ.
Решение на скриншоте:
К выходам сегментов из max7219 цепляется микросхемка , которая инвертирует сигнал, а к каждому выводу, который должен подключаться к общему катоду дисплея цепляется схемка из трех транзисторов, которые так же инвертируют его сигнал и повышают напряжение. Таким образом мы получаем возможность подключить к max7219 дисплеи с общим анодом и напряжением питания более 5 вольт
Для теста подключил один индикатор, все работает, ничего не дымит
Начинаем собирать.
Схему решил разделить на 2 части из-за огромного количества перемычек в разведенном моими кривыми лапками варианте, где все было на одной плате. Часы будут состоять из блока дисплея и блока питания и управления. Последний было решено собрать первым. Эстетов и бывалых радиолюбителей прошу не падать в обморок из-за жестокого обращения с деталями. Покупать принтер ради ЛУТа нет никакого желания, поэтому делаю по старинке - тренируюсь на бумажке, сверлю отверстия по шаблону, рисую маркером дорожки, затем травлю.Принцип крепления индикаторов оставил тот же, как и на .
Размечаем положение индикаторов и компонентов, с помощью шаблона из оргстекла, сделанного для удобства.
Процесс разметки
Затем с помощью шаблона сверлим отверстия в нужных местах и примеряем все компоненты. Все встало безупречно.
Рисуем дорожки и травим.
купание в хлорном железе
Готово!
плата управления:
плата индикации:
Плата управления получилась отлично, на плате индикации не критично сожрало дорожку, это поправимо, настало время паять. В этот раз я лишился SMD-девственности, и включил 0805 компоненты в схему. Худо-бедно первые резисторы и конденсаторы были припаяны на места. Думаю дальше набью руку, будет легче.
Для пайки использовал флюс, который купил . Паять с ним одно удовольствие, спиртоканифоль использую теперь только для лужения.
Вот готовые платы. На плате управления имеется посадочное место для ардуино нано, часов, а так же выходы для подключения к плате дисплея и датчики (фоторезистор для автояркости и цифровой термометр ds18s20) и блок питания на с регулировкой выходного напряжения (для больших семисегментников) и для питания часов и ардуино, на плате индикации находятся посадочные гнезда для дисплеев, панельки для max2719 и uln2003a, решение для питания четырех больших семисегментников и куча перемычек.
плата управления сзади
Плата индикации сзади:
Ужасный монтаж смд:
Запуск
После припаивания всех шлейфов, кнопок и датчиков пришло время все это включить. Первый запуск выявил несколько проблем. Не светился последний большой индикатор, а остальные светились тускло. С первой проблемой расправился пропаиванием ножки смд-транзистора, со второй - регулировкой напряжения, выдаваемого lm317.
ОНО ЖИВОЕ!
Для тех, кто хоть немного разбирается в микроконтроллерах, а также хочет создать несложное и полезное устройство для дома, нет ничего лучше сборки с LED индикаторами. Такая вещь может украсить вашу комнату, а может пойти на уникальный подарок, сделанный своими руками, от чего приобретёт дополнительную ценность. Схема работает как часы и как термометр - режимы переключаются кнопкой или автоматически.
Схема электрическая самодельных часов с термометром
Микроконтроллер PIC18F25K22
берёт на себя всю обработку данных и отсчёт времени, а на долю ULN2803A
остаётся согласование его выходов со светодиодным индикатором. Небольшая микросхема DS1302
работает как таймер точных секундных сигналов, частота её стабилизирована стандартным кварцевым резонатором 32768 Гц. Это несколько усложняет конструкцию, зато вам не придётся постоянно подстраивать и корректировать время, которое будет неизбежно запаздывать или спешить, если обойтись случайным ненастроенным кварцевым резонатором на несколько МГц. Подобные часы скорее простая игрушка, чем качественный точный хронометр.
При необходимости, датчики температуры могут быть расположены далеко от основного блока - они соединяются с ним трёхпроводным кабелем. В нашем случае один температурный датчик установлен в блок, а другой расположен снаружи, на кабеле длинной около 50 см. Когда пробовали кабель 5 м, то тоже прекрасно функционировало.
Дисплей часов изготовлен из четырех больших светодиодных цифровых индикаторов. Первоначально они были с общим катодом, но изменены на общий анод в финальной версии. Вы можете ставить любые другие, потом просто подберёте токоограничительные резисторы R1-R7 исходя из требуемой яркости. Можно было разместить его на общей, с электронной частью часов, плате, но так гораздо универсальнее - вдруг вы захотите поставить очень большой LED индикатор, чтоб их было видно на дальнем расстоянии. Пример такой конструкции уличных часов есть тут.
Сама электроника запускается от 5 В, но для яркого свечения светодиодов необходимо использовать 12 В. Из сети, питание поступает через понижающий трансформатор адаптер на стабилизатор 7805
, который образует напряжение строго 5 В. Обратите внимание на небольшую зелёную цилиндрическую батарейку - она служит источником резервного питания, на случай пропадания сети 220 В. Её не обязательно брать на 5 В - достаточно литий-ионного или Ni-MH аккумулятора на 3,6 вольта.
Для корпуса можно задействовать различные материалы - дерево, пластик, металл, либо встроить всю конструкция самодельных часов в готовый промышленный, например от мультиметра, тюнера, радиоприёмника и так далее. Мы сделали из оргстекла, потому что оно легко обрабатывается, позволяет увидеть внутренности, чтоб все видели - эти часы собраны своими руками. И, главное, оно было в наличии:)
Здесь вы сможете найти все необходимые детали предлагаемой конструкции самодельных цифровых часов, в том числе схему, топологию печатной платы, прошивки PIC и
