Witam w tym artykule przedstawię projekt minutnika kuchennego, który ma jedno proste zadanie poinformować nas o upłynięciu zadanego czasu. Do projektu została zaprojektowana płytka w celu ćwiczenia (koszt płytek z Chin jest znikomy), dlatego każdemu polecam projektować własne PCB, projekt jest wtedy zminimalizowany i bardziej estetyczny. Układ jest oparty o “gołą” ATMegę, ale to nic strasznego programuje się tak samo szybko jak Arduino.
Etap I zebranie wymagań
- własne PCB – ze względu na minimalizację
- zasilanie bateryjne – aby wyeliminować niepotrzebne układy stabilizujące zastosowano zasilanie z ogniwa 3.7V 18650,
- prosty interfejs użytkownika – enkoder obrotowy z przyciskiem w zupełności wystarczy
- wyraźny wyświetlacz – 4×7 segment
Etap II test na płytce stykowej
Ten etap miał na celu sprawdzenie czy multipleksowanie wyświetlaczy zdaje egzamin oraz przygotowanie podstaw pod końcowy soft. Użyłem Arduino Nano paru rezystorków i tranzystorków i w ten sam dzień już grało( początkowo alarmem była muzyczka z mario :)).
Etap III projekt płytki
Najważniejsza była minimalizacja, aby minutnik nie zastawiał połowy blatu. Na schemacie wersji 1.0 możecie zauważyć w lewym górnym rogu enkoder wraz z filtrami. Lewy dolny róg po prostu ATMega wraz z całą niezbędna pasywką. Pozostaje wyświetlacz z multipleksowaniem. Buzzer jest umieszczony w złym miejscu(zostało to poprawione w 1.1). Programowanie odbywa się przez USBASP lub arduinoISP. Został tylko jeden pin wolny, dlatego myślę że ATMega została w pełni wykorzystana.
W kolejnej wersji płytki dodałem rownież ładowanie ogniwa bezpośrednio na płytce przez gniazdo microUSB, bo zostało sporo miejsca oraz poprawiłem drobne błędy.
Etap IV zbiór komponentów i lutowanie
Elementy łatwo dostępne może poza kwarcem, który został wymieniony na inny.
Pozostało polutować płytkę, elementy zastosowane to 0603 lub 0805 i ATMega w wersji TQFP, więc raczej nic straszliwego dla kogoś kto już troszkę lutował SMD.
Etap V dopracowanie softu i testy
Od wersji softu z płytki stykowej wystarczyło zmienić numery pinów. Usunąć musiałem także tranzystor Q6 obciążenie musi być na kolektorze (bład przez przypadek wcześniej nie wyłapany). Kod to nic skomplikowanego, są komentarze myślę że sami wszystko z powodzeniem przeanalizujecie.
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 427 428 429 430 431 432 433 434 435 436 437 438 439 440 441 442 443 444 445 446 447 448 449 450 451 452 453 454 455 456 457 458 459 460 461 462 463 464 465 466 467 468 |
// segment macros #define A 5 #define B 8 #define C A3 #define D A1 #define E A0 #define F 6 #define G A4 #define DP A2 // common anodes macros #define GND1 7 #define GND2 9 #define GND3 10 #define GND4 A5 #define DOWN 0 #define UP 1 #define BUZZER 11 int minutes = 0; int seconds = 0; volatile boolean TurnUpDetected; //rotary encoder volatile boolean TurnDownDetected; unsigned long Watch, _micro; unsigned int Clock = 0, R_clock; boolean Reset = false, Stop = true, Paused = false, _type; volatile boolean timeFlag = false; unsigned long time; int timer=0; boolean timerStart=false; int i=0; // functions to display digits void setup() { pinMode(2, INPUT_PULLUP); pinMode(4, INPUT_PULLUP); pinMode(3, INPUT);//button attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2), setState, FALLING); pinMode(A, OUTPUT); pinMode(B, OUTPUT); pinMode(C, OUTPUT); pinMode(D, OUTPUT); pinMode(E, OUTPUT); pinMode(F, OUTPUT); pinMode(G, OUTPUT); pinMode(DP, OUTPUT); pinMode(BUZZER, OUTPUT); pinMode(GND1, OUTPUT); pinMode(GND2, OUTPUT); pinMode(GND3, OUTPUT); pinMode(GND4, OUTPUT); digitalWrite(DP, HIGH); Serial.begin(9600); } void digit0 () { digitalWrite(A, LOW); digitalWrite(B, LOW); digitalWrite(C, LOW); digitalWrite(D, LOW); digitalWrite(E, LOW); digitalWrite(F, LOW); digitalWrite(G, HIGH); } void digit1 () { digitalWrite(A,HIGH); digitalWrite(B, LOW); digitalWrite(C, LOW); digitalWrite(D, HIGH); digitalWrite(E, HIGH); digitalWrite(F, HIGH); digitalWrite(G, HIGH); } void digit2 () { digitalWrite(A,LOW); digitalWrite(B, LOW); digitalWrite(C, HIGH); digitalWrite(D, LOW); digitalWrite(E, LOW); digitalWrite(F, HIGH); digitalWrite(G, LOW); }; void digit3 () { digitalWrite(A,LOW); digitalWrite(B, LOW); digitalWrite(C, LOW); digitalWrite(D, LOW); digitalWrite(E, HIGH); digitalWrite(F, HIGH); digitalWrite(G, LOW); } void digit4 () { digitalWrite(A,HIGH); digitalWrite(B, LOW); digitalWrite(C, LOW); digitalWrite(D, HIGH); digitalWrite(E, HIGH); digitalWrite(F, LOW); digitalWrite(G, LOW); } void digit5 () { digitalWrite(A,LOW); digitalWrite(B, HIGH); digitalWrite(C, LOW); digitalWrite(D, LOW); digitalWrite(E, HIGH); digitalWrite(F, LOW); digitalWrite(G, LOW); } void digit6 () { digitalWrite(A,LOW); digitalWrite(B, HIGH); digitalWrite(C, LOW); digitalWrite(D, LOW); digitalWrite(E, LOW); digitalWrite(F, LOW); digitalWrite(G, LOW); } void digit7 () { digitalWrite(A,LOW); digitalWrite(B, LOW); digitalWrite(C, LOW); digitalWrite(D, HIGH); digitalWrite(E, HIGH); digitalWrite(F, HIGH); digitalWrite(G, HIGH); } void digit8 () { digitalWrite(A, LOW); digitalWrite(B, LOW); digitalWrite(C, LOW); digitalWrite(D, LOW); digitalWrite(E, LOW); digitalWrite(F, LOW); digitalWrite(G, LOW); } void digit9 () { digitalWrite(A, LOW); digitalWrite(B, LOW); digitalWrite(C, LOW); digitalWrite(D, LOW); digitalWrite(E, HIGH); digitalWrite(F, LOW); digitalWrite(G, LOW); } void showdigit (int digit) { switch (digit) { case 0: digit0 (); break; case 1: digit1 (); break; case 2: digit2 (); break; case 3: digit3 (); break; case 4: digit4 (); break; case 5: digit5 (); break; case 6: digit6 (); break; case 7: digit7 (); break; case 8: digit8 (); break; case 9: digit9 (); break; default: break; }; } // showing 4 digits void showdigits (int number) { // e.g. we have "1234" showdigit(number/1000); // segments are set to display "1" digitalWrite(GND1, HIGH); // first digit on, digitalWrite(GND2, LOW); // other off digitalWrite(GND3, LOW); digitalWrite(GND4, LOW); digitalWrite(DP, HIGH); delay (1); number = number%1000; // remainder of 1234/1000 is 234 digitalWrite(GND1, LOW); // first digit is off showdigit(number/100); //// segments are set to display "2" digitalWrite(GND2, HIGH); // second digit is on digitalWrite(DP, LOW); delay (1); // and so on.... number =number%100; digitalWrite(GND2, LOW); showdigit(number/10); digitalWrite(GND3, HIGH); digitalWrite(DP, HIGH); delay (1); number =number%10; digitalWrite(GND3, LOW); showdigit(number); digitalWrite(GND4, HIGH); digitalWrite(DP, HIGH); delay (1); }; void loop () { if(timerStart) { CountUpDownTimer(DOWN); timer++; showdigits(i); if (timer==10) { timer = 0; } } if (TimeHasChanged() && timerStart) { int screenMinutes = ShowMinutes(); int screenSeconds = ShowSeconds(); i=(screenMinutes*100)+screenSeconds; if(Clock==0) { playAlarm(); timerStart=false; } } if(!timerStart) { //Serial.println(minutes); showCurrentTime(); if(TurnDownDetected) { TurnDownDetected = false; if(seconds>0&&seconds<3600) seconds=seconds-30; if(seconds>=3600) seconds=seconds-60; SetTimer(0,0,seconds); } if(TurnUpDetected) { TurnUpDetected = false; if(seconds>=0&&seconds<3600) seconds=seconds+30; if(seconds>=3600) seconds=seconds+60; SetTimer(0,0,seconds); } if (digitalRead(3)==LOW && Clock!=0) { timerStart = true; time = micros(); StartTimer(); } } } void showCurrentTime() { showdigits(i); int screenMinutes = ShowMinutes(); int screenSeconds = ShowSeconds(); int screenHours = ShowHours(); if(screenMinutes<60) { i= (screenMinutes*100)+screenSeconds; } if(screenMinutes>=60) { i=(screenHours*100)+screenMinutes%60; } if (timer==10) { timer = 0; } } void setState() //encoder { if(digitalRead(4)) { TurnDownDetected = true; } else { TurnUpDetected = true; } } void playAlarm() // { for(int i=0;i<12;i++) { tone(11, 4000); //4kHz pwm sequention delay(100); noTone(11); delay(100); tone(11, 4001); delay(100); noTone(11); delay(700); } } boolean CountUpDownTimer(boolean Type) { _type = Type; static unsigned long duration = 1000000; // 1 second timeFlag = false; if (!Stop && !Paused) // if not Stopped or Paused, run timer { // check the time difference and see if 1 second has elapsed if ((_micro = micros()) - time > duration ) { _type == UP? Clock++ : Clock--; timeFlag = true; if (_type == DOWN && Clock == 0) // check to see if the clock is 0 Stop = true; // If so, stop the timer // check to see if micros() has rolled over, if not, // then increment "time" by duration _micro < time ? time = _micro : time += duration; } } return !Stop; // return the state of the timer } void ResetTimer() { if(_type) Clock = 0; else SetTimer(R_clock); Stop = false; } void StartTimer() { Watch = micros(); // get the initial microseconds at the start of the timer Stop = false; Paused = false; if(_type == UP) Clock = 0; } void StopTimer() { Stop = true; } void StopTimerAt(unsigned int hours,unsigned int minutes, unsigned int seconds) { if (TimeCheck(hours, minutes, seconds) ) Stop = true; } void PauseTimer() { Paused = true; } void ResumeTimer() // You can resume the timer if you ever stop it. { Paused = false; } void SetTimer(unsigned int hours, unsigned int minutes, unsigned int seconds) { // This handles invalid time overflow ie 1(H), 0(M), 120(S) -> 1, 2, 0 unsigned int _S = (seconds / 60), _M = (minutes / 60); if(_S) minutes += _S; Clock = (minutes * 60) + (seconds % 60); R_clock = Clock; } void SetTimer(unsigned int seconds) { // StartTimer(seconds / 3600, (seconds / 3600) / 60, seconds % 60); Clock = seconds; R_clock = Clock; Stop = false; } int ShowMinutes() { return Clock / 60; } int ShowSeconds() { return Clock % 60; } int ShowHours() { return Clock / 3600; } boolean TimeHasChanged() { return timeFlag; } // output true if timer equals requested time boolean TimeCheck(unsigned int hours, unsigned int minutes, unsigned int seconds) { return (hours == ShowHours() && minutes == ShowMinutes() && seconds == ShowSeconds()); } |
Testy
pobór prądu 90-130mA, co pozwala czas pracy na jednym ładowaniu ogniwa około 10-12h w najtańszej podrobionej wersji 18650
dokładność 0,25sekund na minutę zastosowanie lepszego kwarcu powinno to jeszcze poprawić.
Pare udogodnien:
– powyżej 60minut skok w ustawieniu o 1 minutę
– wyświetlanie w formacie hh:mm powyżej 1 godziny
Etap VI obudowa
Na obudowę jeszcze przyjdzie czas może ktoś z was z tym pomoże. Chętnie przekaże wolne płytki osobą, które pomogą z obudową lub są zainteresowane stworzeniem własnego minutnika. Na koniec krótki film z działania przepraszam za jakość nagrania.
Pozdrawiam.
Why in English?
@Polisz
What, source code? Seems like good practice.
izolator
Fajny projekt, choć mam parę uwag:
-bałbym się akumulatora “UltraFire” :)
-bardzo staniały małe wyświetlacze OLED na I2C, całkiem fajnie zastępują 7 segmentowe
co do ogniwa to masz racje kupione dobre 3 lata temu byle taniej :) OLED może być ciekawą alternatywą płytka bardzo by się uprościła, i znacząco można obniżyć pobór prądu dodając opcje ciagłego właczenia i np dorobić termometr.
Ja mam słabość do 7 segmentowych i uważam, że nic nie jest tak czytelne jak one. Też zauważyłem, że kod na pierwszy rzut oka bardzo elegancki. Wogóle w tym projekcie nie ma miejsca na bałagan :)
Co innego u mnie: https://youtu.be/yYBa_sB3w4E :) Ale może posłużyć za inspirację do tworzenia obudowy. Sklejka 5mm dobrze się nadaje do montażu elektroniki. Transfer druku na drewno poznałem tu na majsterkowie, ale na you-tube jest bardzo dużo materiału na ten temat. Ja do prostych grafik polecam aceton, wacik i łyżkę stołową.
Dominik bardzo ładna obudowa, odezwij się do mnie na priv po płytkę, może sie przyda do uprzątnięcia projektu. Pozdrawiam
Kurcze :D dobry projekcik !
Płytka sztosik + hehe :) powiedz proszę, gdzie w Chinach zamawiałeś płytki oraz ile miej więcej oczekiwałeś na ich dostarczenie?
I jeszcze na koniec jak z ich jakością ? Pytam dlatego że kiedyś zamawiałem płytki z ebay (nie pamiętam już sprzedawcy) i trochę rozczarowany byłem ich wykonaniem :(
zamawiałem na pcbway i na allpcb jakoś bardzo dobra z powodzeniem wykorzystywana w komercyjnych rozwiązaniach. Po 4 dniach roboczych od wgrania gerberów masz płytki, jęśli to nie jest jakiś wygórowany projekt wielowarstwowy.
Multipleksowanie powinno być w przerwaniu.
Multipleksowanie? Dlaczego? Generalnie reguła jest chyba taka żeby w przerwaniu było jak najmniej. Najlepiej tylko zmiana wartości zmiennej stanu.
Można to zrobić tak: w przerwaniu od timera (co kilkanaście milisekund) ustawiać flagę, w pętli głównej ją sprawdzać, i jeśli jest ustawiona, to multipleksować kolejną cyfrę
Dzięki, tak to brzmi rozsądnie.
Oczywiście, że multipleksowanie można dać do przerwania – jest to bardzo mały ułamek użycia procka, a czasem multipleksowanie jest o tyle kluczowe, że gdy sterujemy większym prądem zwłoka w przełączeniu może spowodować uszkodzenie wyświetlacza.
Ładnie pooptymalizować, ze w przerwaniu tylko wywalimy odpowiednie dane na porty, a ich wcześniejsza obróbka podczas zmiany wyświetlanych rzeczy i gitara
Witam prosiłbym o dopisanie do programu włączanie przekaźnika który byłby włączony na czas odliczania.
chętnie kupię płytkę
ok już nie potrzeba
Masz schemat na arduino i plytke prototypowa?
AREF należy odsprzegnąć kondensatorem 100nF do masy. Całość zyska na stabilności a pamiętając o takich szczegółach w najdrobniejszych nawet projektach wyrabia się dobre nawyki. Pozdrawiam!