基于自制显示模块制作的桌面数字时钟
2024-12-196507
精华项目
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本文介绍了如何使用自制四位数字时钟显示模块、Arduino Uno主控板和其他传感器制作一个智能桌面数字时钟。该时钟不仅能够显示时间，还具备人体感应和自动调节亮度的功能。项目包括材料准备、硬件连接、程序设计和结构设计等步骤。通过这个项目，可以激发孩子对电子制作的兴趣，适合STEM教育场景。
 学习了PCB制作后，很多以前出于成本高、制作难度大等原因放弃的项目有了重启的机会。比如，以前曾想过制作一个较大的使用彩色LED点阵屏的数字时钟，终于在有了自己制作的专用四位数字时钟显示模块后完工了。  我用这块显示模块制作的桌面数字时钟，能显示时间信息，还与笔筒结合，有一定的收纳功能。作为创客作品，这个时钟的智能属性可不能少。它具有人体感应功能，当侦测到没有人时，会进入休眠状态，以达到节能的目的；当侦测到有人时，会进入显示状态，先显示年份，再显示月日，然后持续显示时间，直到人员离开。它还能根据环境光线强度，自动调节显示的亮度。  孪生版本 【演示视频】 制作过程 【材料准备】  1. 数字时钟显示模块 1块 2. Arduino Uno兼容主控板 1块 3. IO扩展板 1块 4. DS1307时钟模块 1个 5. 人体红外传感器 1个 6. 光线亮度传感器 1个 7. USB数据线 1条 8. 3P连接线 7条 【注：上述的数字时钟显示模块可用4块8*8LED点阵屏替代】 【硬件连接】  将IO扩展板安装到主控板上，然后将电子元器件连接到IO扩展板的引脚上。具体接法如下： 1. 显示模块共4路，分别连接D2、D3、D4、D5引脚。 2. 人体红外传感器连接到D12引脚。 3. 时钟模块连接到I2C引脚。 4. 光线传感器连接到A0引脚。 【程序设计】  本项目所有程序使用Mind+ V1.8.0 RC3.1编写。打开上传模式，并加载“Arduino UNO”、“WS2812RGB灯”和“实时时钟DS1307”等扩展模块。 （一）校准时间程序  使用DS1307时钟模块需要先对模块进行时间校准，编写上面的程序，修改为当前的时间上传到主控板。修改时间时，应考虑上传程序所需的时间。 （二）查看时间程序  为了检查时间是否设置成功，可以编写上面的程序上传到主控板。  打开串口调试窗口，查看显示时间与当前时间是否一致，如相差较大可继续使用校准时间程序进行调整。 （三）数字时钟程序 1. 主程序部分  2. 四个数字显示子程序S1、S2、S3、S4  建立4个自定义模块S1、S2、S3、S4，添加输入项为数字型。四个函数的功能相同，程序也一样，下面只展示其一个。  3. 年份显示子程序YEAR_DISPLAY  4. 月日显示子程序DATE_DISPLAY  5. 时分显示子程序TIME_DISPLAY  6. 显示亮度调节子程序BRIGHT_AD  7. 冒号闪烁子程序TWINKLE  8. 显示模块关闭子程序LED_OFF  【结构设计】  使用激光建模软件LaserMaker进行结构设计、图纸绘制。主要包括主结构件和外装饰件。结构件采用椴木板材料、装饰件采用亚克力材料。 【板件加工】  根据结构设计图纸和加工工艺方案，使用激光切割机将所需板件加工完成。 【组装】 1.组装盒体的前板、底板和左右侧板。  2.使用热熔胶将人体红外传感器固定到前板预定位置。  3. 使用螺栓螺母将光线传感器固定到预定位置。  4.使用螺栓螺母将数字显示模块、斜面椴木板、茶色亚克力板重叠紧固。  5.将紧固好的多层板件安装到盒体的斜面位置。  6.组装笔筒盒体。  7.装上顶板、插入笔筒。  8.装上背板。  9. 粘贴上其他装饰件。  |
