Arduino DCF77 Analyzer Clock MK2 — точные часы с кольцом из 60 LED и декодером времени

Компоненты и материалы

Arduino Nano R3 (или UNO) — 2 шт. (один для декодера, второй для Super Filter)	×	2
DCF77-приёмник (например, PV Electronics / Conrad)	×	1
LED 3 мм — 120 шт. (2 кольца по 60) + 24 статусных = ~144 шт. (подбирайте по яркости)	×	~144
Модули MAX7219: 3 × Dot Matrix (для колец и статусных LED), 2 × 7-seg 0.56", 2 × 7-seg 0.39"	×	7 модулей
RTC DS3231 (с батареей CR2032, резистор зарядки R5 удалён)	×	1
JQ6500 — 2 модуля (тик-так и боец/часовые бои)	×	2
Динамики 3W 8Ω — пара	×	2
LM2596 (DC-DC 7-12В → 5В, ~1А)	×	1
Доплеровский радар RCWL-0516 или PIR (детекция присутствия)	×	1
Фоторезистор (LDR) — автояркость	×	1
Переключатели (7 шт.) — панель управления	×	7
Вероборды, разъёмы, провода, корпус (ретро или фоторамка)	×	1 комплект

О проекте

Продвинутые настенные часы, визуализирующие DCF77-временной код на двух кольцах по 60 LED (внутреннее — текущая минута в реальном времени, внешнее — декодированное время предыдущей минуты). Дополнительно: 24 статусных LED, два больших 8-разрядных 7-сегментных индикатора (время/дата), два маленьких (биты/ошибки/пульсы), звуковое сопровождение (секундные тики, четверть/часовые бои), Super Filter Удо Клейна для синтеза чистого сигнала и подстройки кварца.

Основа и отличия от оригинала Erik de Ruiter

• Два кастомных Arduino Uno на вероборде (вместо Uno + Mega).
• Дешёвые китайские модули MAX7219 (7-seg и Dot Matrix) — с модификациями для устойчивой работы в цепочке.
• JQ6500 вместо Adafruit Sound Board (один hardware-управляемый, второй — software).
• Третий Dot Matrix модуль вместо свободных пинов для статусных LED.
• PWM-яркость всех групп LED (кольца, большие 7-seg, маленькие 7-seg, Super Filter) — от одного LDR, 4 уровня интенсивности.
• Нет индикации температуры и номера недели.
• Super Filter: добавлены мониторные LED, убраны лишние режимы (остались только Synthesized / Inverted Synthesized), добавлен LED-тест при включении.
• Звук DCF77: «0» = 100 мс, «1» = 500 мс — легче различать по слуху.

Управление (7 переключателей на панели)

• Tick On/Off — питание JQ6500 тиков.
• Tick Volume (3-поз. нефиксирующий) — ADKey JQ6500.
• Chime Control: Off / 24/7 / Timer (05:15–23:00).
• Chime Volume (3-поз. нефиксирующий) — программный контроль + тестовый боец при переключении.
• DCF77 Sound On/Off — пьезо-излучатель воспроизводит принятые биты.
• Reset (нефиксирующий): Filter / Analyzer — перезапуск соответствующего MCU.
• DCF77 Source: Off / Analyzer (прямой сигнал) / Filter (синтезированный из Super Filter).

Схемы и монтаж

3 схемы: главная плата, Dot Matrix модули, 7-seg модули. Монтаж на веробордах с разъёмами. Все модули крепятся на деревянные бруски на обратной стороне циферблата (алюминий 1.5 мм, ~700 отверстий под LED). Циферблат — водяная декаль на крафте/акриле.

Ключевые модификации «железа»

MAX7219 7-seg модули — устранение ошибок в цепочке

• Добавить электролит 10µF параллельно 0.1µF у питания MAX7219 (на обратной стороне платы).
• Удалить защитный диод 1N4148 в цепи питания — заменить перемычкой (иначе падает напряжение на дальних модулях).

Контраст 7-seg

Нейтральный фильтр ND 0.9 (теплостойкий ацетат) над индикаторами — скрывает негорящие сегменты, работает для любого цвета LED.

Двоеточие на часах

В коде разряды 3 и 6 принудительно выставляются в «o» (маленькая о), сверху клеится чёрная лента с прорезями — получаются двоеточия.

Super Filter (Удо Клейн)

Активно обрабатывает входящий DCF77, через несколько минут синхронизируется, предсказывает сигнал, синтезирует исправленный выход даже при отсутствии сигнала. Подстраивает частоту кварца Arduino — удерживает точность днями без сигнала.

Состояния: Filter Synchronized (лучшее) → Filter Locked → Sync Lost <200ms → Sync Lost >200ms → Signal Dirty / Signal Bad.

Код

• DCF77 Decoder Code — для Arduino декодера (скачивается как ZIP).
• Super Filter Code — для Arduino фильтра (ZIP).
• Библиотека JQ6500_Serial — с патчем: в JQ6500_Serial.cpp после строки 263 добавить if(!responseBuffer && !bufferLength) return; (убирает ожидание ответа, иначе часы теряют такты).

Репозиторий автора: brewittoliver.org.uk

Корпуса: два варианта

1. Ретро — старый деревянный корпус напольных часов, латунный бेजель, восстановленный задний ящик.
2. Модерн — большая фоторамка, квадратный задний ящик, петлевое крепление циферблата, переключатели на торце.

Файлы проекта

• CAD (TurboCAD) + PNG 4000×4000 циферблата: turbocad_drawings.zip
• Звуки для JQ6500: bell.zip (бои 1-12, четверти 13-16, тест 17), tick_tock.zip (тик-так)
• Схемы (3 файла)