- Componentes necessários
- Diagrama de Circuito e Explicação
- Projeto e fabricação de PCB para o relógio digital
- Solicitando o PCB usando PCBGoGo
- Montagem do PCB
- Testando o relógio digital
Cada relógio digital possui um cristal para controlar o tempo. Este cristal não está apenas presente no relógio, mas também em todos os sistemas de computação em tempo real. Este cristal gera pulsos de relógio, que são necessários para cálculos de temporização. Embora existam algumas outras maneiras de obter pulsos de clock para maior precisão e frequência, a forma mais preferida é usar cristal para controlar o tempo. Aqui iremos DS3231 RTC IC para construir um relógio de parede digital baseado em Atmega16. O DS3231 RTC possui um cristal de alta precisão dentro dele, portanto, nenhum oscilador de cristal externo é necessário.
Neste projeto de relógio digital, dez displays de ânodo comum de 7 segmentos de 0,8 polegadas são usados para exibir a hora e a data. Aqui, sete visores de segmento são usados para mostrar hora, minuto, data, mês e ano. Nosso design de PCB também possui opções para exibir segundos e temperatura, que podem ser exibidos adicionando mais unidades de exibição.
Componentes necessários
- Microcontrolador ATmega16 AVR
- DS3231 RTC IC
- Ânodo comum Tela de sete segmentos de 0,8 polegadas (é maior do que a tela de tamanho comum (0,56 polegadas)
- Botão de apertar
- Célula botão 3v
- Regulador de tensão 7805
- Capacitor 1000uf
- Campainha (opcional)
- Transistores BC547 e BC557
- Capacitor 10uf
- Resistor de 100 ohms
- Resistor 1k
- Resistor de 10k
- Placa PCB
- Fios de ligação
- Burgstips
- Adaptador de alimentação
O usuário também pode usar o Atmega32, ele precisa ser configurado no compilador antes de gerar o hexadecimal.
Diagrama de Circuito e Explicação
Existem duas partes deste circuito digital de relógio de parede, uma é a parte do display que tem 5 pares de 7 segmentos em cinco placas PCB diferentes e a outra é a parte da unidade controlada que é responsável por buscar o tempo do chip RTC e enviar esses dados e hora para Display de 7 segmentos. Como usamos 10 telas de sete segmentos, não podemos conectar cada tela a uma porta IO separada. Portanto, aqui a técnica de multiplexação é usada para conectar vários sete segmentos usando menos pinos do microcontrolador.
Os pinos do LED a, b, c, d, e, f, g, h do display de sete segmentos estão conectados ao PORTB do atmega16 paralelo. Aqui, usamos 10 visores de sete segmentos, então precisamos de 10 pinos de controle que estão conectados em PORTD, PORTA e PORTC.
O RTC DS3231 com um cristal interno é conectado ao pino SDA e SCL do PORTC porque este chip funciona em comunicação I2C. O método de interface deste chip é o mesmo do DS1307. Usamos DS1307 com Arduino, Raspberry Pi e 8051 MCU. O mesmo código pode ser usado para DS3231 e DS1307.
Dois resistores pull-up de 10k são conectados na linha SDA e SCL. Uma célula tipo moeda 3v é usada para alimentar o chip RTC para controlar o tempo, mesmo quando a fonte de alimentação principal está desligada. Sempre que a energia voltar, o tempo começará a ser exibido no display de sete segmentos. Agora que temos alguns botões para ajustar o tempo na PORTA A, o processo completo é explicado no vídeo fornecido no final. Um regulador de tensão de 5v é usado para converter a tensão de entrada em 5v. Todas as conexões são mostradas no diagrama de circuito abaixo:
Para uma placa de display, dois displays de sete segmentos e 2 LEDs são usados. Portanto, aqui temos cinco painéis de exibição diferentes para exibir a hora em horas e minutos (HH-MM) e a data em DD-MM-AA.
Projeto e fabricação de PCB para o relógio digital
Para este projeto de relógio de parede baseado em Atmega16, projetamos dois PCBs. Um é para a unidade de controle que é usada para controlar todas as operações do projeto e a segunda parte é para exibir a hora e a data em sete visores de segmento. Parte da tela contém cinco pares de tela de sete segmentos de 0,8 polegadas. Então, ao juntar 5 peças, temos o Relógio Digital completo. Para multiplexar visores de 7 segmentos, a linha de dados dos 5 PCBs será conectada à mesma porta da unidade de controle e a linha de controle será conectada a um pino diferente da unidade de controle.
Abaixo estão as vistas superior e inferior dos layouts de PCB de uma placa de exibição que consiste em duas telas de sete segmentos:
Abaixo estão as vistas superior e inferior das PCBs da unidade de controle
Aqui, anexamos o arquivo Gerber para ambas as placas:
- Arquivo Gerber para unidade de controle baseada em Atmega16
- Arquivo Gerber para a placa de exibição de sete segmentos
Solicitando o PCB usando PCBGoGo
Existem muitos serviços de fabricação de PCB disponíveis online, mas como eu usei o PCBGoGo anteriormente em um de meus outros projetos, achei-o barato e sem complicações em comparação com outros fornecedores.
Aqui estão as etapas para solicitar PCB da PCBGoGo:
Etapa 1: Acesse www.pcbgogo.com, inscreva-se se esta for sua primeira vez. Então, na guia Protótipo de PCB, insira as dimensões de seu PCB, o número de camadas e o número de PCB que você precisa.
Etapa 2: Continue clicando no botão Citar Agora . Você será levado a uma página onde definir alguns parâmetros adicionais, se necessário, como o material usado, espaçamento entre pistas, etc. Mas principalmente os valores padrão funcionarão bem. A única coisa que devemos considerar aqui é o preço e o tempo. Como você pode ver, o Build Time é de apenas 2-3 dias e custa apenas US $ 5 para nosso PSB. Você pode então selecionar um método de envio preferido com base em sua necessidade.
Etapa 3: A última etapa é fazer o upload do arquivo Gerber e prosseguir com o pagamento. Para garantir que o processo está tranquilo, o PCBGOGO verifica se seu arquivo Gerber é válido antes de prosseguir com o pagamento. Dessa forma, você pode ter certeza de que seu PCB é amigável para a fabricação e chegará até você quando estiver comprometido.
Agora, o PCBGoGo levará cerca de 10 minutos a 1 hora para revisar seu arquivo Gerber. Após a conclusão da revisão, você pode prosseguir com o pagamento.
Montagem do PCB
Depois que a placa foi encomendada, ela chegou até mim depois de alguns dias através do correio em uma caixa bem etiquetada e bem embalada e como sempre a qualidade do PCB era incrível. Estou compartilhando algumas fotos dos painéis abaixo para você julgar.
Liguei minha haste de solda e comecei a montar a placa. Como as pegadas, pads, vias e silkscreen são perfeitamente do tamanho e formato corretos, não tive problemas para montar a placa. A prancha ficou pronta em apenas 10 minutos a partir do momento de desempacotar a caixa.
Algumas fotos da placa após a soldagem são mostradas abaixo.
Testando o relógio digital
O código completo é fornecido no final deste tutorial, basta conectar os PCBs conforme mostrado no diagrama de circuito e carregar o código no Atmega16. E você verá a hora e a data aparecendo nas telas de dez sete segmentos.
A hora e a data podem ser definidas usando os quatro botões na unidade de controle, conforme demonstrado no vídeo abaixo.