Reloj digital analógico: 4 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

La razón para hacer este reloj fue porque mi reloj IKEA original ya no funcionaba y realmente me gustó la carcasa de este reloj. Me pareció un desperdicio tirar el reloj y decidí reutilizarlo para un reloj analógico / digital.

Podría haber hecho un reloj estándar, pero decidí hacer algo diferente. Como cualquier otro reloj, muestra la hora pero no de forma estándar. Usando 60 LEDs bicolor rojo / verde, el reloj muestra la hora. Los LED rojos se utilizan para mostrar las horas y los LED verdes muestran los minutos. Los segundos se indican mediante un LED amarillo (rojo + verde) que camina y un LED amarillo parpadeante en el centro del reloj.

Requiere algo de práctica saber leer el reloj. Dado que los LED se utilizan para mostrar tanto las horas como los minutos, se necesita una forma especial de presentar la hora. El tiempo se muestra como una barra de LED donde la barra más larga muestra las horas o los minutos. Si la barra más larga se presenta por horas, la barra más corta presenta los minutos en verde y la parte restante muestra las horas en rojo. Para que el reloj sea más legible en los casos en que las barras sean cortas, agregué un indicador de hora usando el LED rojo. Si los minutos se vuelven más grandes que las horas, las barras se intercambian, es decir, todos los minutos verdes anteriores se vuelven rojos para mostrar las horas y la parte restante mostrará los minutos, por lo que, de hecho, casi todo el verde se vuelve rojo y al revés.

Es un poco difícil explicar cómo funciona, así que mire el video. Debido a la multiplexación de los LED, parece que los LED parpadean en el video. Esto solo lo captura la cámara, no el ojo humano.

Como siempre, construí este proyecto alrededor de mi microcontrolador favorito, el PIC, usando el lenguaje de programación JAL pero también puedes usar un Arduino.

Paso 1: los diseños

En total, hice tres versiones diferentes del reloj antes de quedar satisfecho. Estas versiones se diseñaron de la siguiente manera:

1. Usando un cristal estándar de 20 MHz para el PIC. Con este diseño, el reloj estaba desincronizado 1 segundo después de un día de funcionamiento. Esto fue demasiado. Además, el tiempo se perdió cuando apagó el reloj, ya que no había batería de respaldo en el diseño.
2. Usando un módulo de reloj DS1302. Lo bueno de este módulo es que tiene una batería de respaldo para que el tiempo no se pierda cuando apagas el reloj. Cuando probé el reloj con este módulo, ¡el reloj no estaba sincronizado durante 7 segundos! después de un día. Creo que esto se debe a un cristal incorrecto o un diseño de PCB incorrecto.
3. Usando un módulo de reloj DS3231. Este módulo también tiene una batería de respaldo y es más preciso que el DS1302. El reloj funcionó bien con este módulo, así que lo usé para el diseño final. Por eso, el PIC ya no necesitaba un cristal.

El diseño completo está elaborado en tres diagramas esquemáticos:

1. Controlador de reloj usando el PIC
2. Conductor LED usando registros de turno
3. 60 LED de dos colores

Paso 2: componentes necesarios

Necesita tener los siguientes componentes para este proyecto:

• Un trozo de protoboard
• Microcontrolador PIC 16F1823
• 3 registro de desplazamiento 74HC595
• 1 matriz de transistores Darlington ULN2803A
• Zócalos IC: 1 * 14 pines, 3 * 16 pines, 1 * 18 pines
• Módulo de reloj DS3231
• 2 interruptores de botón
• Resistencias: 2 * 33k, 8 * 100 Ohm, 8 * 47 Ohm
• 1 condensador electrolítico 100 uF / 16V
• 4 condensadores 100 nF
• LED: 60 2 mm bicolor (rojo / verde), 1 5 mm amarillo
• Enchufe jack de 3 mm
• Adaptador de 5 Voltios, por ejemplo el que se usa para cargar un Smartphone. Asegúrese de que sea una verdadera fuente de alimentación de 5 voltios.
• Opcional: encabezados para conectar las partes externas a la placa de pruebas
• Pelacables y alambres Kynar
• Una carcasa para tu reloj.

Vea los diagramas esquemáticos sobre cómo conectar los componentes. Requiere bastante soldadura, especialmente para conectar los 60 LED. Los diagramas esquemáticos se incluyen en el archivo zip.

Paso 3: construcción del reloj

Eche un vistazo a las imágenes sobre cómo construyo el reloj. Comencé quitando las partes internas del reloj original, después de lo cual perforé 60 orificios de 2 mm para los LED bicolores en la placa frontal. Luego pinté la placa frontal de negro y agregué un trozo de plástico para cubrir el orificio donde estaban colocadas las manecillas originales del reloj. Ahora, un LED amarillo se encuentra en esa posición.

Luego monté los 60 LED, usé un poco de pegamento caliente para mantenerlos en su ubicación y los conecté con cables Kynar entre sí. Por último, pero no menos importante, monté la placa de pruebas con todos los componentes.

En la contraportada monté los dos pulsadores y el conector de alimentación. Olvídate del plato extra que pegué en la parte de atrás como se muestra en la imagen. Agregué eso porque en mi primer diseño los botones estaban ubicados allí, pero necesitaba moverlos porque tenía que agregar el módulo DS3231 y solo pude encontrar un lugar donde estaban esos botones cuando hice mi primer diseño.

Paso 4: el software

Como ya se mencionó, el software está escrito para un PIC16F1823 usando el lenguaje de programación JAL. El PIC funciona con un reloj interno de 32 MHz. Como se mencionó anteriormente, la sincronización del reloj la realiza el módulo de reloj DS3231.

El software realiza las siguientes tareas principales:

• Inicialización del módulo DS3231 mediante una interfaz I2C. El módulo generará una señal de 1 segundo que se conecta al pin de interrupción del PIC. El PIC usa esta interrupción de 1 segundo para leer la hora del módulo DS3231.
• Manejo de los 60 LED bicolores a través de los registros de cambio. En el diagrama esquemático se puede ver que los LED están conectados en una matriz de 16 por 8. Esto reduce la cantidad de cables necesarios para conectar todos los LED. Este diseño de matriz requiere que el PIC deba multiplexar los LED para poder encenderlos individualmente. La multiplexación de los LED se realiza de forma interrumpida donde la frecuencia de actualización es de 70 Hz, por lo que es invisible para el ojo humano.
• Manejo de los pulsadores. Se utilizan para configurar la hora, una para configurar las horas y otra para configurar los minutos. Es necesario presionar ambos botones para activar el modo de ajuste de la hora. Cuando se selecciona el modo de ajuste de la hora, el LED amarillo estará encendido continuamente. Después de 5 segundos de no usar los pulsadores, el reloj vuelve a la operación de hora normal y el LED amarillo comenzará a parpadear.

Vea el segundo video sobre cómo configurar la hora.

El archivo fuente JAL y el archivo Intel Hex para programar el PIC se adjuntan en el archivo zip. Si está interesado en utilizar el microcontrolador PIC con JAL, un lenguaje de programación similar a Pascal, visite el sitio web de JAL.

Diviértete construyendo tu propio proyecto y esperando tus reacciones.