Как видно из названия, главное предназначение данного устройства - узнавать текущее время и дату. Но оно имеет ещё множество других полезных функций. Идея его создания появилась после того, как мне на глаза попались полусломанные часы с относительно большим (для наручных) металлическим корпусом. Я подумал, что туда можно вставить самодельные часы, возможности которых ограничиваются только собственной фантазией и умением. В результате появилось устройство со следующими функциями:

1. Часы - календарь:

Отсчёт и вывод на индикатор часов, минут, секунд, дня недели, числа, месяца, года.

Наличие автоматической корректировки текущего времени, которая производится каждый час (максимальные значения +/-9999 ед., 1 ед. = 3,90625 мс.)

Вычисление дня недели по дате (для текущего столетия)

Автоматический переход на летнее и зимнее время (отключаемый)

• Учитываются високосные годы

2. Два независимых будильника (при срабатывании звучит мелодия)
3. Таймер с дискретностью 1 сек. (Максимальное время отсчета 99ч 59м 59с)
4. Двухканальный секундомер с дискретностью счета 0,01 сек. (максимальное время счета 99ч 59м 59с)
5. Секундомер с дискретностью счета 1 сек. (максимальное время счета 99 суток)
6. Термометр в диапазоне от -5°С. до 55°С (ограничен температурным диапазоном нормальной работы устройства) с шагом 0,1°С.
7. Считыватель и эмулятор электронных ключей - таблеток типа DS1990 по протоколу Dallas 1-Wire (память на 50 штук, в которой уже имеется несколько универсальных ”ключей-вездеходов”) с возможностью побайтного просмотра кода ключа.
8. Дистанционный пульт управления на ИК лучах (реализована только команда "Сделать снимок") для цифровых фотокамер "Pentax", "Nikon", "Canon"
9. Светодиодный фонарик
10. 7 мелодий
11. Звуковой сигнал в начале каждого часа (отключаемый)
12. Звуковое подтверждение нажатия кнопок (отключаемое)
13. Контроль напряжения батареи питания с функцией калибровки
14. Цифровая регулировка яркости индикатора

Может такая функциональность и избыточна, но мне нравятся универсальные вещи, ну и плюс моральное удовлетворение от того, что данные часы будут сделаны своими руками.

Принципиальная схема часов

Устройство построено на микроконтроллере АТmega168PA-AU. Часы тикают по таймеру Т2, работающему в асинхронном режиме от часового кварца на 32768 Гц. Микроконтроллер почти всё время находится в спящем режиме (индикатор при этом выключен), просыпаясь раз в секунду, чтобы добавить эту самую секунду к текущему времени и снова засыпает. В активном режиме МК тактируется от внутреннего RC осциллятора на 8 МГц, но внутренний прескалер делит её на 2, в итоге ядро тактируется от 4 МГц. Для индикации используется четыре одноразрядных светодиодных цифровых семисегментных индикатора c общим анодом и децимальной точкой. Так же имеется 7 статусных светодиодов, назначение которых следующее:
D1- Признак отрицательного значения (минус)
D2- Признак работающего секундомера (мигает)
D3- Признак включенного первого будильника
D4- Признак включенного второго будильника
D5- Признак подачи звукового сигнала в начале каждого часа
D6- Признак работающего таймера (мигает)
D7- Признак низкого напряжения батареи питания

R1-R8 - токоограничительные резисторы сегментов цифровых индикаторов HG1-HG4 и светодиодов D1-D7. R12,R13 – делитель для контроля напряжения батареи. Поскольку напряжение питания часов 3V, а белому светодиоду D9 требуется около 3,4-3,8V при номинальном токе потребления, то он светится не в полную силу (но её хватает, чтобы не споткнуться в темноте) и поэтому подключен без токоограничительного резистора. Элементы R14, Q1, R10 предназначены для управления инфракрасным светодиодом D8 (реализация дистанционного управления для цифровых фотокамер). R19, R20, R21 служат для сопряжения при общении с устройствами, имеющими интерфейс 1-Wire. Управление осуществляется тремя кнопками, которые я условно назвал: MODE (режим), UP (вверх), DOWN (вниз). Первая из них также предназначена для пробуждения МК по внешнему прерыванию (при этом индикация включается), поэтому она подключена отдельно на вход PD3. Нажатия остальных кнопок определяется при помощи АЦП и резисторов R16,R18. Если кнопки не нажимаются в течении 16 сек, то МК засыпает и индикатор гаснет. При нахождении в режиме “Пульт ДУ для фотокамер” этот интервал составляет 32 сек., а при включенном фонарике - 1 минуту. Также МК можно усыпить вручную, используя кнопки управления. При запущенном секундомере с дискретностью счета 0,01 сек. устройство не переходит в спящий режим.

Печатная плата

Устройство собрано на двухсторонней печатной плате круглой формы по размеру внутреннего диаметра корпуса наручных часов. Но при изготовлении я использовал две односторонние платы толщиной 0,35 мм. Такую толщину опять же получил отслоив её от двухстороннего стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Платы затем склеил. Все это делалось потому что, у меня не было тонкого двухстороннего стеклотекстолита, а каждый сэкономленный миллиметр толщины в ограниченном внутреннем пространстве корпуса часов очень ценен, да и отпала надобность совмещения при изготовлении печатных проводников методом ЛУТ. Рисунок печатной платы и расположение деталей находятся в прилагаемых файлах. На одной стороне размещены индикаторы и токоограничительные резисторы R1-R8. На обратной - все остальные детали. Имеются два сквозных отверстия для белого и инфракрасного светодиодов.

Контакты кнопок и держатель батареи выполнены из гибкой пружинящей листовой стали толщиной 0,2…0,3мм. и залужены. Ниже приведены фото платы с двух сторон:

Конструкция, детали и их возможная замена

Микроконтроллер ATmega168PA-AU можно заменить на ATmega168P-AU, ATmega168V-10AU ATmega168-20AU. Цифровые индикаторы - 4 штуки KPSA02-105 суперяркие красного цвета свечения с высотой цифры 5,08мм. Mожно поставить из этой же серии KPSA02-xxx или KCSA02-xxx. (только не зеленые – они будут слабо светиться) Другие аналоги подобных размеров с достойной яркостью мне неизвестны. У HG1, HG3 соединение катодов сегментов отличается от HG2, HG4, потому что мне так было удобнее для разводки печатной платы. В связи с этим для них в программе применена различная таблица знакогенератора. Используемые резисторы и конденсаторы SMD для поверхностного монтажа типоразмеров 0805 и 1206, светодиоды D1-D7 типоразмера 0805. Белый и инфракрасный светодиоды диаметром 3мм. На плате имеется 13 сквозных отверстий, в которые необходимо установить перемычки. В качестве температурного датчика применён DS18B20 c интерфейсом 1-Wire. LS1 – обычная пьезоэлектрическая пищалка, вставляется в крышку. Одним контактом она соединяется с платой при помощи пружинки, установленной на ней, другим соединяется с корпусом часов самой крышкой. Кварцевый резонатор от наручных часов.

Программирование, прошивка, фьюзы

Для внутрисхемного программирования на плате имеются только 6 круглых контактных пятачка (J1), так как полноценный разъем не уместился по высоте. К программатору их подключал, используя контактное устройство, сделанное из штыревой вилки PLD2x3 и напаянных на них пружинками, прижимая их одной рукой к пятачкам. Ниже прилагается фото приспособления.

Я использовал его, так как в процессе отладки приходилось много раз перепрошивать МК. При разовой прошивке проще подпаять к пятачкам тонкие провода, подключенные к программатору, а после снова отпаять. МК удобнее прошивать без батареи, но чтобы питание поступало либо от внешнего источника +3V, либо от программатора c таким же напряжением питания. Программа написана на ассемблере в среде VMLAB 3.15. Исходные коды, прошивки для FLASH и EEPROM в приложении.

FUSE-биты микроконтроллера DD1 должны быть запрограммированы следующим образом:
CKSEL3...0 = 0010 - тактирование от внутреннего RC осциллятора 8 МГц;
SUT1...0 =10 - Start-up time: 6 CK + 64 ms;
CKDIV8 = 1 - делитель частоты на 8 отключён;
CKOUT = 1 - Output Clock on CKOUT запрещен;
BODLEVEL2…0 = 111 - контроль напряжения питания отключён;
EESAVE = 0 - стирание EEPROM при программировании кристалла запрещено;
WDTON = 1 - Нет постоянного включения Watchdog Timer;
Остальные FUSE – биты лучше не трогать. FUSE–бит запрограммирован, если установлен в “0”.

Прошивка EEPROM прилагаемым в архиве дампом обязательна.

В первых ячейках EEPROM размещается начальные параметры устройства. В приведённой ниже таблице описывается назначение некоторых из них, которые можно менять в разумных пределах.

Небольшие пояснения по пунктам:

1 пункт. Здесь указывается величина напряжения на батарее, при которой загорится светодиод, сигнализирующий о её низком значении. Я поставил 2,6V (параметр - 260). Если нужно другое, например 2,4V, то надо записать 240($00F0). В ячейку по адресу $0000 заносится младший байт, соответственно в $0001 – старший.

2 пункт. Поскольку я не установил на плату переменный резистор для подстройки точности измерения напряжения батареи питания ввиду отсутствия места, то я ввел программную калибровку. Порядок калибровки для точного измерения следующий: изначально в данной ячейке EEPROM записан коэффициент 1024($400), необходимо перевести устройство в активный режим и посмотреть на индикаторе напряжение, и тут же замерить вольтметром реальное напряжение на батарее. Коэффициент коррекции (К), который необходимо выставить, вычисляется по формуле: K=Uр/Uи*1024 где Uр – реальное напряжение, измеренное вольтметром, Uи – напряжение которое, измерило само устройство. После подсчёта коэффициента ”K” его заносят в устройство (как это делается сказано в инструкции по эксплуатации). После калибровки у меня погрешность не превысила 3%.

3 пункт. Здесь задается параметр времени, через которое устройство перейдет в спящий режим, если кнопки не нажимаются. У меня стоит 16 сек. Если допустим надо, чтобы засыпало через 30 сек, то надо записать 30($26).

В 4 и 5 пунктах аналогично.

6 пункт. По адресу $0030 хранится код семейства нулевого ключа (dallas 1-Wire), затем его 48 битный номер и CRC. И так 50 ключей последовательно.

Настройка, особенности работы

Настройка устройства сводится к калибровке измерения напряжения батареи, как описано выше. Также необходимо засечь отклонение хода часов за 1 час, посчитать и внести соответствующее значение коррекции (процедура описана в инструкции по эксплуатации).

Устройство питается от литиевой батареи CR2032 (3V) и потребляет в режиме сна примерно 4 мкА, а в активном режиме 5…20 мА в зависимости от яркости индикатора. При ежедневном пятиминутном использовании активного режима батареи должно хватить примерно на 2….8 месяцев в зависимости от яркости. Корпус часов соединен с минусом батареи.

Считывание ключей проверялось на DS1990. Эмуляция проверена на домофонах ”МЕТАКОМ”. Под порядковыми номерами от 46 до 49(последние 4) прошиты (все ключи хранятся в EEPROM, их можно изменять перед прошивкой) универсальные ключи для домофонов. Ключ, прописанный под номером 49 открывал все домофоны ”МЕТАКОМ”, которые мне попадались, остальные универсальные ключи тестировать не довелось, их коды я взял из сети.

Дистанционное управление для фотокамер проверялось на моделях Pentax optio L20, Nikon D3000. Canon не удалось заполучить для проверки.

Инструкция пользователя занимает 13 страниц, поэтому я не стал её включать в статью, а вынес в приложение в формате PDF.

Архив содержит:
Схема в и GIF;
Рисунок печатной платы и расположение элементов в формате ;
Прошивка и исходники на ассемблере;

Список радиоэлементов

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:

// 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!

20 августа 2015 в 12:34

Самодельные электронные часы, элементная база - часть 1, измерение времени

• DIY или Сделай сам

Наверное, каждый гик, увлекающийся самодельной электроникой, рано или поздно приходит к идее сделать свои, уникальные, часы. Идея вполне неплоха, разберемся как и на чем их лучше сделать. В качестве отправной точки будем считать, что человек умеет программировать микроконтроллеры, понимает как переслать 2 байта по i2c или serial-порту, и может спаять вместе несколько проводов. В принципе, этого достаточно.

Понятно, что ключевая функция часов - измерение времени (кто бы подумал, да?). И делать это желательно максимально точно, здесь есть несколько вариантов и подводных камней.

Итак, какие доступные в «железе» способы измерения времени мы можем использовать?

Встроенный RC-генератор процессора

Самая простая идея, которая может придти в голову - это просто настроить программный таймер, и им отсчитывать секунды. Так вот, эта идея никуда не годится. Часы-то работать конечно будут, только вот точность встроенного генератора никак не регламентируется, и может «плавать» в пределах 10% от номинала. Вряд ли кому-то нужны часы, уходящие в месяц на 15 минут.

Модуль реального времени DS1307

Более правильный вариант, он же использующийся в большинстве «народных» изделий - это часы реального времени. Микросхема обменивается с микроконтроллером по I2C, требует минимума обвязки (кварц и пара резисторов). Цена вопроса около 100р за микросхему, или около 1$ на ебее за готовую плату с микросхемой, модулем памяти и разъемом для батарейки.

Схема из даташита:

Что не менее важно, микросхема выпускается в DIP-корпусе, значит припаять ее может любой начинающий радиолюбитель. Встроенная батарейка обеспечивает работу часов, даже если питание было отключено.

Казалось бы, все хорошо, если бы не одна проблема - невысокая точность. Примерная точность часовых кварцев - 20-30ppm. Обозначение ppm - parts per million, показывает число миллионных долей. Казалось бы, 20миллионных - это супер, однако для частоты в 32768Гц получается 20*32768/1000000 = ±0,65536Гц, т.е. уже полгерца. Путем несложных подсчетов видно, что генератор с такой разницей за сутки «натикает» лишних (или недостающих) 56тыс тактов, что соответствует 2 секундам в день. Кварцы бывают разные, некоторые пользователи писали и об ошибке в 5 секунд в день. Как-то не очень точно - за месяц такие часы уйдут как минимум, на минуту. Это уже приличная разница, заметная невооруженным глазом (когда любимый сериал бабушки начинается в 11.00, а часы показывают 11.05, разработчику таких часов перед родственниками будет неудобно).

Впрочем, поскольку температура в помещении более-менее стабильна, и частота кварца не будет сильно меняться, можно добавить программную коррекцию. Другой совет, даваемый на форумах, использовать часовой кварц от старых материнских плат, по отзывам, они там довольно точные.

Модуль реального времени DS3231

Мы не первые, кто задался вопросом точности, и компания Dallas пойдя навстречу пожеланиям, выпустила более совершенный модуль - DS3231. Он называется «Extremely Accurate Real Time Clock», имеет встроенный генератор с температурной коррекцией. Точность в 10 раз выше, и составляет 2ppm. Цена вопроса чуть повыше, но корпус микросхемы рассчитан под SMD-монтаж, паять не так удобно, зато можно купить на ебее готовую плату.

(фото с сайта продавца)

Точность в 6 секунд в месяц, это уже неплохой результат. Но мы пойдем дальше - в идеале, часы в 21 веке вообще не нужно подстраивать.

Радиомодуль DCF-77

Метод скорее экзотический, но для полноты картины его нельзя не упомянуть. Немногие знают, но сигналы точного времени передаются по радио еще с 70х годов. Передатчик DCF-77 расположен в Германии недалеко от Франкфурта, и на СДВ-частоте 77.5КГц передаются метки точного времени (да, у них уже 20 лет назад были настенные и настольные часы, которые не надо подстраивать).

Способ хорош тем, что схема имеет малое энергопотребление, так что сейчас производятся даже наручные часы с такой технологией. Готовую плату приема DCF-77 можно купить на ebay, цена вопроса 20$.

Многие часы и метеостанции имеют возможность приема DCF-77, проблема лишь в том, что до России сигнал практически не доходит. Карта покрытия с Википедии:

Как можно видеть, лишь Москва и Питер находятся на границе зоны приема. По отзывам владельцев, лишь иногда сигнал удается принять, что для практического применения конечно, не годится.

GPS-модуль

Если часы будут стоять недалеко от окна, то вполне реальный метод получения точного времени - GPS-модуль. Эти модули можно недорого купить на ebay (цена вопроса 10-15$). Например, Ublox NEO-6M, подключается напрямую к serial-пинам процессора, и выдает строки NMEA на скорости 9600.

Данные приходят примерно в таком формате " $GPRMC,040302.663,A,3939.7,N,10506.6,W,0.27,358.86,200804,*1A", и распарсить их даже для слабой Arduino труда не составляет. Патриоты кстати, могут приобрести более дорогой модуль Ublox NEO-7N, поддерживающий (по отзывам) как GPS так и «Глонасс».

Очевидно, что про разные часовые пояса GPS-модуль ничего не знает, так что их вычисление и смену летнего/зимнего времени, разработчику придется продумать самому. Другой минус использования GPS - относительно высокое энергопотребление (впрочем, некоторые модули можно отдельными командами переводить в «спящий режим»).

Wi-Fi

И наконец, последний (и самый очевидный на сегодняшний момент), способ получения точного времени - это брать его из Интернета. Здесь есть два подхода. Первый, и наиболее простой - использовать в качестве платы часов что-то типа Raspberry PI с Линуксом, тогда делать ничего не надо, все будет работать «из коробки». Если же хочется «экзотики» - то самым интересным вариантом является модуль esp8266.

Это недорогой (цена вопроса около 200р на ebay) WiFi-модуль может обмениваться с сервером по serial-порту процессора, при желании его можно также перепрошить (сторонних прошивок довольно много), и часть логики (например опрос сервера времени) сделать в самом модуле. Сторонними прошивками поддерживается куча всего, от Lua до C++, так что вариантов «размять мозги» вполне достаточно.

На этом тему измерения времени наверно можно закрыть. В следующей части мы поподробнее рассмотрим процессоры, и способы вывода времени.

Еще в юности мне хотелось собрать электронные часы. Мне казалось, что собрать часы, это было вершиной мастерства. В итоге я собрал часы с календарем и будильником на серии К176. Сейчас они уже морально устарели и мне захотелось собрать что-нибудь более современное. После долгих поисков по интернету (никогда не думал, что мне так трудно угодить;)) понравилась эта схема. Отличие от приведенной схемы в том, что не используется редкая микросхема ТРIC6В595 , а ее составной и более мощный аналог на микросхемах 74HC595 и ULN2003 . Исправления в схеме приведены ниже.

Схема электронных LED часов бегущая строка

Автор схемы уважаемый ОLED , прошивка тоже его. Часы индицируют текущее время, год, месяц и день недели а также температуру на улице и внутри дома бегущей строкой. Имеют 9 независимых будильников. Имеется возможность подстройки (коррекции) хода +- минуту в сутки, выбор скорости бега строки, смена яркости свечения светодиодов, в зависимости от времени суток.

При пропадании электричества, часы питаются либо от ионистора (емкости 1 Фарад хватает на 4 суток хода), либо от батарейки. Кому что по душе, плата рассчитана на установку того и другого. Имеют очень удобное и понятное меню управления (все управления производится всего двумя кнопками). В часах использованы следующие детали (все детали в СМД корпусах):

Микроконтролер АтМЕГА 16А

-
Сдвиговый регистр 74HC595

-
Микросхема ULN2803 (восемь ключей Дарлингтона)

-
Датчики температуры DS18B20 (устанавливаются по желанию)

-
25 резисторов на 75 Ом (типономинала 0805)

-
3 резистора 4.7кОм

-
2 резистора 1.5 кОм

-
1 резистор 3.6 кОм

-
6 СМД конденсаторов емкостью 0.1 мкф

-
1 конденсатор на 220 мкф

-
Часовой кварц на частоту 32768 герц.

-
Матрицы3 штуки марки 23088-АSR 60х60 мм - общий катод

-
Бузер любой на 5 вольт.

Плата печатная электронных LED часов бегущая строка

Для жителей Украины подскажу, матрицы есть в магазине Луганского радиомаркета. Преимущества часов перед другими аналогичными устройствами это минимум деталей и высокая повторяемость. Светодиодные часы начинают работать сразу после прошивки, если конечно отсутствуют косяки в монтаже. Прошивается микроконтроллер внутрисхемно, для этого на плате предусмотрены специальные выводы. Я прошивал программой Понипрог. Скрины фьюзов для программ понипрог и AVR приведены ниже, также выложены файлы прошивки на украинском и русском языке, кому что роднее.

Если Вам не нужны датчики температуры, то их можно не устанавливать. Часы автоматически распознают подключение датчиков, и если один или оба датчика отсутствуют, то устройство просто перестаёт отображать температуру (если отсутствует один датчик, то не отображается температура на улице, если оба - то не отображается температура вообще).

Самодельный корпус для LED часов

Для демонстрации работы часов приведено видео, оно не высокого качества, поскольку снималось фотоаппаратом, но уж какое есть.

Видеоролик работы часов

Собрано уже четыре экземпляра данных часов, дарю каждый на день рождения родственникам. И всем они очень понравились. Если вам тоже захотелось собрать эти часы и у вас возникли вопросы, милости прошу на наш форум. С уважением, Войтович Сергей (Сергей-7 8 ).

Обсудить статью ЧАСЫ ЭЛЕКТРОННЫЕ СВЕТОДИОДНЫЕ

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!