自制大數字鐘

ID:71235 · 發表于 2014-12-27 21:08

   今年是比較勤快的一年，實現了多個塵封多年的想法，大數字鐘、數字收音機、衛生間排風扇控制器、家庭傳感器網絡，以及發光底座等制作，其中家庭傳感器網絡是最大的一個，從去年開始，到現在基本完成，是基于Arduino的多節點系統。而大數字鐘差不多就是今年最后一個完成的了。這里從最后一個開始逐一記錄今年的DIY活動。

   大數字鐘其實是完成了主機板部分，外殼還沒開始設計，但是已經可以正常使用了。這個制作的想法去年已經有了，今年中旬買了6個1.5寸共陰的數碼管，算是作為一個開始。構想如下：
   1、仍然打算自己制作PCB，不準備去打板，鑒于手工狀態下只能做單面的，因此在電路上要下一番功夫，就是說數碼管連線才用S形的走線方式，這樣才不至于出現大團的交叉線，當然程序上也要做一番改變了，碼表不再是用常用的軟件能生成了，只能自己一個一個的計算出來。
   2、貪圖點方便，用國產的TM1638數碼管驅動模塊，只需要3根數據線，能調整亮度，具有恒流功能，這個芯片早在前年就已經買來，準備用在鐘控收音機上了（現在變成了兩個項目）。不再需要在程序里不停掃描，也不需要接一堆三極管或者74LS593之類芯片來驅動了，線路上簡單了很多。數碼管之所以用1.5寸的，因為大尺寸的數碼管筆劃都是多個LED串聯而成的，1.5寸的是2串，3.4伏電壓可以驅動，再大就是3串4串了，驅動電壓要高于5v，而我的電源是5V的，而且家用的1.5寸的也已經夠大了。
   3、RTC芯片仍然采用DS1302，原因簡單：家里還有好幾個這種芯片還沒消化完，雖然只值塊把錢，竟然也舍不得扔掉。
   4、主控用Mega8，原因跟DS1302相同，而且是DIP封裝的，盡管手里還有若干片貼片的M8。
   5、RTC后備電源用3.6V的鎳氫電池組，原因還是因為手里有2個，買了多年一直沒用上。
   6、電源具有兩種接口，一種是MIN-USB接口，另一種是從太陽能電池接入12V電源，降壓到5V，原本是可以用7805的，但是線性的穩壓效率太低，發熱巨大，所以決定才用LM2596S-ADJ開關穩壓芯片，原因還有一個，也是多年前買了好幾個，從來沒有用過～～。
   7、這條是跟其他數字鐘最不同的，就是上面還搭載了一個溫濕度計，而且是可以上傳到網絡上的，用SHT10采集數據，用24L01發送到網絡主機，然后上傳到網絡，可以在遠程查看溫濕度數據。因為用到了24L01，它還具有另外一個功能：可以從別的節點接收GPS校時信號，實現自動校時功能！！
   8、還有零碎的功能：可以隨環境光亮度，動態調整數碼管亮度、可以用任意遙控器控制顯示內容。

   2個多月前，用面包板驗證了S形走線的可行性。

11月11日那天，正式啟動了這項制作。用大的洞洞板搭建了數碼管部分的電路，主控M8、DS1302、SHT10及按鍵采用外接的開發板模塊。在這套東西上完成了大部分程序的開發。這里要說的是24L01的SPI接口沒有才用硬件的接口，而是用的模擬SPI，之所以這樣做，是為了單面PCB的設計方便，不至于受困于固定的線路，而是可以根據走線要求，選擇合適的引腳來用。

在洞洞板上搭建電路后快一個月的時間，發現了一個撓頭的問題，就是DS1302經常無故停振，盡管早就確認是因為連接主控和DS1302板直接的連線過長過亂，引起震蕩不穩定，還是采取了很多方法，試圖解決這個問題，但是最后還是失敗了。

本來打算就這樣亂糟糟的算了，反正離心目中的完美作品還差得遠，12月1日，開始設計PCB，板上的TM1638沒有直接焊接在板子上，而是用以前做的TM1638的貼片轉DIP板上安裝，這樣避免了用貼片的種種麻煩，畢竟這種芯片不像MCU，可以任意指定管腳功能。經過幾天的修改，卻始終沒有把它變成PCB板的動力，周末也就是12月6號，心血來潮，決定冒著沒有仔細核對線路而造成作品完全失敗的危險，把PCB板做出來！

正面

反面

家里的激光打印機自從更換了墨盒后，打印線路圖一直很不給力，要么有污漬，要么線路被搞亂，這次做的板尺寸大大超過了以往的板子，所以竟然浪費了10來張熱轉印紙，最后馬馬虎虎的成功了。本來一直有個困擾，自己腐蝕覆銅板的時候，無論做多小的板子，都得花上1個到2個小時的時間，讓人頭痛不已，今天決定采用水浴加熱的方法，以前也用過，只是溫度不高，怕碳膜脫落，這次把溫度提高了不少，竟然只花了半小時不到就腐蝕完成了，看來以前是太小心了！

         板子處理好后，檢查線路，補上斷點，鉆孔，裝插座，焊接，測試電源，插上芯片，一路順風，這次沒有好好的校對線路，盡然做到了僅漏掉一根VCC線（早期的PCB上是有的，后來不知何故沒了），以及一個最后加上去的貼片熔絲因為尺寸沒有好好檢查無法焊接上去，只好用線短接了，其他錯誤一個沒有，即使有，也可以用軟件來彌補，比如為了走線方便，在PCB上5號和6號數碼管的COM端沒有按順序接到TM1638上，這點是可以通過軟件來修補的，不算問題～～，整個板子只有一條跳線，干凈利索，在安裝TM1638模塊的時候，發現PCB設計的兩排插座間距太大了，這真的要歸咎于自己的粗心了，沒有仔細測量轉接板的尺寸，而是估計了一個就直接設計了，打印稿紙的時候竟也沒校對出來！

         12月7日，無法忍受掰開TM1638轉接板引腳，強制按在插座上的別扭狀態，重新設計了轉接板，乘熱打鐵，又設計了按鍵/SHT10板，設計的時候腦海里想得是這個必須是用雙面板才能實現的，實際打印出圖紙的時候，發現其實用單面板也是可以實現的！不過想想也算了，以前從沒做過雙面的，這次就當是試驗了，沒想到制作很成功，兩面孔只相差零點幾個毫米，基本重合，不爽之處也有，就是下面的引線插針應該設計在背面的，我卻習慣成自然設計到了正面，不過這個也算是問題～，板子左邊是3個按鍵，右邊是一個SHT10的位置。板子打磨好后，調試一次性成功！

這是基本完成的作品，整個做下來，消耗了好幾個積壓的芯片～～

至于外殼，可能要等下一次心血來潮了～～

ID:69240 · 發表于 2015-12-7 13:21

很棒，謝謝分享。。。整個過程，還有分析，棒棒

ID:171111 · 發表于 2017-5-1 18:29

謝謝樓主分享有程序嗎我也想做一個呢

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