Будильник — несомненно, очень полезное устройство, без которого среднестатистическому человеку очень сложно проснуться в нужное время. Ещё 20 лет назад и часы и будильник были отдельными устройствами, которые 90% своей «техножизни» стояли в одном месте и служили одной цели. В наше же время, функцию часов и будильника взял на себя смартфон.
В этой онлайн-инструкции мы будем собирать светодиодный будильник на микроконтроллере STC15W408AS. Он уже запрограммирован, поэтому нам нужно только правильно спаять все компоненты, подать питание и будильник заработает. В качестве индикаторов в данном устройстве применяются семисегментные светодиодные индикаторы и 3мм светодиоды синего цвета показывающие секундный круг размещенные по кругу будильника.
Для питания будильника используется кабель Micro-USB. Он идет в комплекте.
Выводные элементы
Радиодеталь называют выводной если она крепится к печатной плате путём установки её контактов в отверстия и дальнейшего их припаивания (или с помощью накрутки). А процесс сборки плат с такими деталями называют сквозным монтажом, или на английском: THT — Through-hole Technology.
На заре электроники все радиодетали были выводными. Сейчас же такой способ монтажа применяется в основном для силовых элементов, которые работают с большими значениями напряжения и силы тока. В наше время вся электроника собирается поверхностным монтажом с помощью SMD элементов — это компактнее и дешевле в масштабах промышленного производства.
Но выводной монтаж всё ещё широко распространён среди DIY-энтузиастов. Ведь чтобы создать прототип устройства на макетной плате потребуется соединить различные модули, радиодетали и контроллеры, которые часто снабжены или штырьками или отверстиями под них.
А ещё сквозной монтаж отлично подходит для получения навыков пайки. И перед тем, как переходить к более сложным платам с SMD радиодеталями, следует обязательно научиться паять выводные платы! В этой инструкции мы покажем как собрать настоящий светодиодный будильник, схема которого состоит исключительно из выводных деталей.
Подготовка к работе
Для сборки устройства понадобится паяльник, немного припоя и флюс, жидкий или гелевый. Если чего-то не хватает, вы можете приобрести это у нас в магазине RobotClass:
В комплекте используются компоненты SMD-ф
Состав набора
- печатная плата;
- резисторы 330 Ом;
- резисторы 10 кОм;
- фоторезистор;
- терморезистор;
- транзистор биполярный;
- светодиоды 3мм синие;
- звукоизлучатель (зуммер);
- гнездо питания mini-USB;
- контроллер STC15W408AS;
- модуль времени DS1302;
- гнезда для чипов DIP-8, DIP-28тор;
- кварцевый резонатор;
- тактовые кнопки;
- 7-сегментный индикатор на 4 цифры;
- держатель батарейки CR1220;
- батарейка CR1220;
- держатель для трёх батареек AAA;
- корпус из оргстекла и набор крепежа.
1. Резисторы
Для удобства сборки начнем пайку с самых простых элементов платы — резисторов. Все резисторы в комплекте выводные. На каждом резисторе имеется цветовая маркировка, по которой можно определить их номинал. Либо можно проверить номинал при помощи омметра, который есть в составе любого мультиметра.
Ставим резисторы 330 Ом.
Теперь резисторы на 10 кОм.
2. Транзистор
В схеме есть всего один транзистор. Ставим его в гнездо с меткой Q1.
3. Фото- и терморезисторы
Припаиваем фоторезистор GM и терморезистор в гнездо RM. У них нет полярности, можно ставить любой стороной.
4. Кварцевый резонатор
Чтобы часы шли точно, необходим кварцевый резонатор с частотой 32768 кГц. Рядом припаиваем два керамических конденсатора C1 и C2. Все эти элементы неполярные, ставим их любой стороной.
5. Звукоизлучатель (зуммер)
Будильник не будет будильником, если не заставит хозяина проснуться рано утром. Для этого он должен издавать неприятный громкий звук. С этой задачей справится самый простой активный звукоизлучатель, он же — зуммер. У него есть полярность! Положительный контакт отмечен на корпусе зуммера плюсиком. Такой же плюсик есть на гнезде, в которое его необходимо установить.
5. Гнездо USB
Устройство питается напряжением 5В, которое подаётся через разъём USB-Mini. Припаиваем этот разъём на плату.
6. Держатель батарейки CR1220
В схеме будильника присутствует микросхема часов реального времени. Неотъемлемыми спутниками этой микросхемы являются кварцевый резонатор, который мы установили ранее, и независимый постоянный источник питания. В роли последнего выступает батарейка CR1220, держатель для которой мы и должны припаять на данном шаге.
7. Микросхемы
Припаиваем гнёзда (они же сокеты) для микроконтроллера и микросхемы часов реального времени. У гнезда с одного торца есть выемка, которую необходимо совместить с соответствующей выемкой, изображённой на маркировке гнезда.
Затем вставляем микросхемы, соблюдая это же правило — выемка к выемке. То есть выемка на торце микросхемы, должна совпадать с выемкой на гнезде.
8. Кнопки
Для настройки часов нам потребуется какой-то интерфейс. Припаиваем тактовые кнопки.
9. Индикатор
На этом монтаж элементов на заднюю сторону платы завершен. Веселая и быстрая часть пайки закончилась, начинается та которая долгая и рутинная. Переворачиваем плату!
Начнём со светодиодного семисегментного индикатора. Припаиваем его согласно маркировке на плате — точками вниз.
10. Светодиоды
Теперь припаиваем 60 светодиодов. «Часовой» диод должен быть красным.
Светодиоды припаиваем с особой аккуратностью и вниманием, так как перепаивания они не выдержат. Место анода на плате отмечено плюсиком. У светодиоды анод — это самый длинный вывод. Так что вставляем светодиод так, чтобы длинная нога вошла в отверстие с плюсиком.
Если все собрано успешно, можно подключить питание и проверить работу часов. Дисплей должен гореть, а на «циферблате» по очереди будет загораться каждый светодиод. Если какой-либо из светодиодов не загорается — значит он установлен неправильно и его нужно перепаять.
Настройка часов
Клавиша S1 используется для отображения даты, недели и года. Кнопка S2 используется для отображения температуры, будильника, минут и секунд.
Нажимаем S1 и S2 одновременно, чтобы переключить стиль отображения круглого светодиода.
Нажимаем и удерживаем кнопки S1 и S2 более пяти секунд, чтобы войти в состояние настройки. При этом, на дисплее должен отобразиться текст: Fur1, что означает раздел настроек №1. С помощью кнопки S1 переключаемся между разделами. Нажатием кнопки S2 осуществляется вход в соответствующий раздел настроек. Ниже приводится описание каждого раздела.
Fu-1: Установка времени. Жмём S1, чтобы изменить значение мигающего сегмента. S2 — чтобы перейти к следующей позиции. После перехода к последней позиции снова жмём S2, чтобы сохранить установленное время.
Fu-2: Установка даты. Жмём S2 для переключения на месяц, день и год. После переключения на год дисплей отображает «20XX». Последние две цифры мигают, а предыдущая «20» статична. После изменения года снова жмём S2 для сохранения настроек.
Fu-3: Установка будильника. Всё как в настройках обычного времени. Чтобы выключить будильник, нужно выставить на индикаторе «24» часа.
Fu-4: Установка ежечасного напоминания, режима отображения, регулировки яркости дисплея. Первая цифра дисплея отображает «I», что означает, что функция почасового напоминания включена, а вторая цифра дисплея указывает на режим отображения:
- 0 — отображать только время;
- 1 — отображать время и температуру в течение нескольких секунд на регулярной основе;
- 2 — отображать время, регулярно отображать дату и температуру;
- 3 — отображать только температуру.
Последние две цифры на индикаторе отвечают за яркость дисплея. Если там стоит «A», значит включена функция автоматической регулировки яркости.
Калибровка датчика температуры
Установим режим отображения 3 (отображать только температуру). Сохраняем настройку и выходим из режима настроек. Дисплей будет отображать только температуру. Теперь можно отрегулировать погрешность измерения термистора.
Жмём одну из кнопок и переходим в режим настройки коррекции. Нажимая кнопки S1 и S2 меняем величину коррекции в положительную и отрицательную сторону. При этом, значение коррекции температуры может быть отрицательным. Через некоторое время без нажатия кнопки происходит автоматическое сохранение данной настройки.
Fu-5: Установка музыки будильника. Вторая цифра дисплея показывает номер музыкальной дорожки, а последние две цифры — это настройка громкости.
