Точные 7-сегментные часы на Arduino Pro Mini и DS1302 RTC

Компоненты и материалы

Arduino Pro Mini 328 5V/16MHz (SparkFun)	×1
Модуль RTC DS1302 (нужно снять разъем и кварц)	×1
Батарея CR1220 с держателем	×1
SMD конденсатор 0.1 мкФ 1206	×1
SMD конденсатор 10 мкФ 1206 керамический	×1
Тактильные кнопки 12 мм с накладками	×4
DC-DC понижающий преобразователь 3А (mini)	×1
7-сегментный индикатор 0.28″ общий катод 4-разрядный	×36
MAX7219 DIP	×18
Зуммер	×1
Машинные разъемы (male + female, 8 полос по 40 пинов)	×1 комплект
DC-разъем питания 5.5×2.1 мм	×1

Инструменты

• Паяльник
• 3D-принтер

Приложения

• Arduino IDE

О проекте

Автор увидел на Hackaday.io часы из массива 7-сегментных индикаторов (проект Frugha) и решил сделать компактную версию. Использование 0.28″ индикаторов вместо 0.56″ уменьшило размер в 4 раза. Программно добавлены: будильник, экран настройки времени/даты/будильника/мелодии/яркости/формата даты/шрифта.

Экран настройки

Управление 4 кнопками: SELECT (верхняя) — вход в меню/цикл пунктов (Time, Date, Alarm, Tune, Brightness, Date Format, Clock). ENTER (вторая) — выбор параметра для изменения (мигает). UP/DOWN (нижние) — изменение значения. При выходе в режим CLOCK настройки сохраняются в RTC и EEPROM.

Экран даты

Нажатие ENTER в режиме часов показывает дату на 5 секунд. Формат (DD-MM или MM-DD) и шрифт (квадратный/малый) настраиваются в меню.

Конструктивные решения

Для упрощения платы использованы 4-разрядные индикаторы вместо одиночных. Из-за малого размера 0.28″ драйверы MAX7219 вынесены на отдельную плату. Соединение плат — машинные разъемы (male/female). Файлы Eagle прилагаются для заказа печатных плат или самостоятельного изготовления (метод ЛУТ).

Платные колонки (6 шт.)

Каждая держит 6 индикаторов. Паять разъемы лучше от центра к краям, используя спичку для подъема гнезда. Тонкий паяльник, припой 0.5 мм. После пайки край индикаторов закрасить матово-черной краской — скрывает щели. Пронумеровать модули маркером для правильной установки в материнскую плату.

Материнская плата MAX7219 (18 чипов)

Разводка упрощена: соответствие сегментов/разрядов MAX7219 пинам индикаторов не соблюдалось, корректировка в прошивке. Рекомендация: сначала надеть гнезда на штырьки колонок, затем паять сборку — гарантирует точное совпадение. Нумерация колонок поможет при перестановке.

Плата микропроцессора (MPU)

Содержит Pro Mini, RTC, кнопки, конденсаторы, DC-DC, зуммер. Кнопки и SMD-конденсаторы с обратной стороны. FTDI-разъем Pro Mini распаян и припаян прямо к плате (DTR и VCC проводниками). Низкий профиль.

Корпус (3D-печать)

STL-файлы передней и задней частей. Слой 0.2 мм, брим, для передней — поддерживающие структуры только от стола. Колонки с материнской платой вставляются спереди (при слабом сцеплении — прокладка из малярного скотча). MPU-плата клеится термоклеем на заднюю стенку.

Программное обеспечение

Требуется библиотека MD_MAX72XX. Прилагается тестовый скетч Hardware_Test_V1 (зажигает все сегменты для проверки проводки) и основной Clock_V4. В коде: работа с RTC DS1302, TimeLib, EEPROM, кнопки с автоповтором, большие/малые/квадратные цифры на массиве 18×MAX7219 (24 колонки × 6 строк), мелодии будильника, настройка яркости, 12/24-часовой формат.

Файлы кода

• Clock_V4.ino — основной скетч
• Digits.h — таблицы сегментов для больших (6×6), малых (5×3) и квадратных (3×3) цифр, ASCII-таблица, карта разрядов
• Tunes.h — мелодии (скачивается отдельно)
• Button.h/.cpp — библиотека кнопок с дебаунсом и автоповтором
• Hardware_Test_V1.zip — тестовый скетч