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又一個點陣時鐘開源設計

2022-11-18 | zip | 4.67 MB | 次下載 | 2積分

資料介紹

描述

這可能是一些讀者的想法,什么?另一個點陣時鐘

2014 年,我設計了我的第一個版本的精確時鐘,它結合了內部/外部溫度計。當時時鐘由 Arduino Mini 控制,并從 DCF 接收器接收時間。DCF77 是德國的本地時間發射器,但是使用該技術,設備的使用僅限于中歐。當我發現 ESP32 提供的出色選項后,我決定將設計更改為連接 WLAN 的 NTP 時鐘。該時鐘提供了一個 Web 界面,可以在其中配置本地時區以及要使用的 NTP 服務器。通過這種設計,時鐘可以在世界上任何有 WLAN 的地方使用,如果沒有 WLAN,您可以連接 GPS 接收器模塊進行同步。

我的項目特點
兩個溫度傳感器 DS18B20 或 DS18S20 通過電纜連接以測量內部和外部溫度
一個濕度傳感器 DHT22 用于測量內部濕度
一個 56x32 點的 LED 點陣顯示器,總共 1792 個 LED(28 個 Max7219 模塊)
日期字符串的可配置語言德語、英語或法語
以°F 或°C 為單位的可配置溫度顯示
內置 WLAN 接入點,用于所有設置(尤其是 WLAN)的
初始
配置

調試電路
12V 電源通過 DC 插孔 J1 連接到系統。它通過保險絲 F1 (1A) 為開關 DC/DC 轉換器供電需要使用開關穩壓器降壓轉換器,而不是線性穩壓器)以避免設備過熱。
穩壓器必須能夠在 5V 時提供至少 2、5A 的電流
在連接顯示器和 ESP 之前先測量正確的電壓,確保有 5V!5V 足以運行 28 Max7219、NodeMCU ESP32 和驅動 IC 7408。
NodeMCU 有一個內置穩壓器,在 MCU 的 pin1 上提供 3、3V,這用于運行 DHT22 濕度傳感器和兩個用于內部和外部溫度的單線傳感器。這兩者直接從數據線獲得功率(“寄生功率”)。對于外部傳感器,電纜長度至少為 10m。
寄生電源通過電阻器 R1 和 R2 提供。光電晶體管 SFH300 測量環境亮度并通過低通 R3/C1 將其反饋給 MCU 的 IO36。該晶體管是可選的,其他類型的光電晶體管也可以完成這項工作。您可以使用電位器根據需要調節亮度。
該電路中的 7408 用作電平轉換器和驅動器,用于向 Max7219 鏈發送信號它通常在沒有這樣的驅動程序的情況下工作,但只能達到一定長度的鏈條。在我的測試過程中,如果沒有它,我使用的 28 個模塊的鏈長度將無法工作。IO16 準備從外部 GPS 模塊接收 GPS 數據,以防沒有可用的 WLAN 或不應該使用 WLAN。這個是可選的。

顯示屏
有 28 個 LED 矩陣模塊 (8x8),由 28 個 Max7219 驅動 IC 控制。它們是菊花鏈式的,設置為四行,每行 7 個塊。最初我買了有 4 個塊的模塊并將它們連接起來(每行一個塊被切斷),但由于塊之間的空間,我對結果不滿意,所以我設計了自己的 PCB,它并排放置 7 個塊,沒有可以選擇組合其中的 4 個空格,這樣我的顯示現在就沒有空格了。

這也可以通過隨處可用的標準模塊來完成,也許有一家供應商的 LED 模塊并排放置。您將需要在每一行中切斷一個塊,因此您有四個備用 LED 塊以防萬一以后出現故障。接線是標準的,第一個接收數據的模塊位于右下位置,數據總是從右到左,從下到上流動。

軟件
對于軟件設計,我使用了 Visual Studio Code 下的免費 Platform IO。框架是 Arduino,但 VS Code IDE 比 Arduino IDE 更加用戶友好。網上有很多關于如何使用 Platform IO 和 ESP32 IDE 安裝 VS Code 的教程

當軟件啟動時,它會嘗試連接到顯示其 IP 地址的預配置 WLAN 幾秒鐘,直到它到達 NTP 服務器。首次啟動時未配置任何內容,因此 WLAN 訪問將失敗。在這種情況下,它會切換到接入點 (AP) 模式并充當 192.168.4.1 上的 WLAN AP,您可以使用智能手機或筆記本電腦連接到該 AP。AP 名為“MatrixClock”,密碼為 123456789。要打開配置網頁,請使用 Web 瀏覽器導航至顯示屏顯示的 IP 地址。該網頁允許您配置所需的內容,包括時鐘將連接到的 WLAN 設置。保存設置并單擊“重新啟動”。時間以較大的數字顯示,溫度、濕度和日期以較小的文本顯示。日期從右到左連續滾動顯示日期,月、年和星期幾。內部和外部溫度以及內部濕度交替來回切換,而過渡包括隨機動畫。顯示的時間、日期和溫度位置每 10 分鐘隨機變化一次。

硬件
正如我之前提到的,我制作了特殊的 PCB,可容納 7 個驅動器 IC 和 7 個矩陣 LED 塊。定義亮度的 Max7219 驅動器上的電阻被選為 39K,這是相當高的,例如,我的藍色模塊即使調整到最低水平也太亮了。

如果您使用預建模塊,您可能需要更改默認電阻(每個 LED 塊只有一個,易于定位)。光電晶體管“看”向觀察者的方向,環境光越多,亮度就會增加。

8x8 LED 模塊有不同顏色可供選擇,我能夠找到紅色、綠色和藍色,但不確定是否有其他顏色可用。重要提示:LED 模塊有兩種不同的引腳輸出。基本的區別是行和列引腳的位置以及陰極和陽極的位置。注意:如果您使用我的 PCB 而不是現成的模塊,請務必根據提供的原理圖使用正確的模塊。如果您使用錯誤的模塊,它將無法正常工作。

整個電路覆蓋在與 LED 相同顏色的大型有機玻璃下方。它安裝在一個手工制作的膠合板盒中,一個簡單的矩形背板,帶有四個側壁。NodeMCU 和 7408 與 5V 穩壓器和保險絲一起焊接在一塊面包板上。溫度傳感器通過 3、5 毫米插孔和電纜連接。在這個特定的時鐘中,我沒有包含 DHT22,但是我測試了它的功能并且它工作正常。

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