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[进阶] 快乐智造营 | 16 智能小闹钟

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本帖最后由怀若谷于 2021-8-11 10:37 编辑

本系列教程主要分享基于开源硬件和激光建模的创客作品的制作，每个作品涉及两三个电子模块的使用，让学习者能够轻松、扎实地掌握创客制作的知识和技能，并体会到智造的乐趣。

【目录】

08.快乐智造营 | 08 盆栽浇水提示器

图16-1

“智能小闹钟”，如图16-1所示，是一个具有闹钟功能的数字时钟，其智能在于通过上下翻转即可实现闹铃的开启与关闭，屏幕上显示的字也会随之翻转。通过该项目的学习，可以掌握DS1307时钟模块和数字倾角传感器的使用。

功能介绍：当按“闹钟开启”标志正向放置时，屏幕上会显示当前时间和闹铃时间；当当前时间与闹铃时间一致时，闹铃响起。如果需要关闭闹铃或者不需要开启闹钟时（比如周末），只需要将闹钟翻转，让“闹钟关闭”标志正向放置即可。

演示视频

v 16.2材料准备

图16-2

本项目所需要的硬件材料，如图15-2所示，分别为：

（1）DFRduino Uno R3       1块

（2）IO扩展板          1块

（3）数字倾角传感器    1个

（4）DS1307时钟模块    1个

（5）有源蜂鸣器       1个

（6）OLED显示屏       1个

v 16.3电子模块的使用
16.3.1  数字倾角传感器
   数字倾角传感器，是基于钢球开关的数字模块，其利用钢球的特性，通过重力作用使钢球向低处滚动，从而使开关闭合或断开。其属于数字输入设备，根据开关闭合或者断开的状态发出数字信号0或1。

图16-3

在与Arduino Uno主控板连接时，参照数字按钮模块，可连接到除D0、D1外的任一引脚，连接示例如图16-3所示，GND、VCC、数据三个引脚要分别对应。

图16-4

在编程软件Mind+中，可以使用【引脚操作】中【读取数字引脚（2）】积木来读取该传感器的的输入信号，如图16-4所示。在使用前时，需要通过串口打印等方式进行调试，以掌握其特性。

16.3.2 DS1307时钟模块
DS1307 RTC 实时时钟模块，采用高精度时钟晶振，可以实现时间设定、时间显示等功能。该款模块采用了IIC接口，是较常用的时钟模块之一。

图16-5

在与Arduino Uno主控板连接时，可直接连接到扩展板的IIC引脚，也可以将两根信号线连接到A4、A5引脚。连接示例如图16-5所示，GND、VCC、SCL、SDA四个引脚要分别对应。

图16-6

在编程软件Mind+中，DS1307时钟模块的积木有3个，如图16-6所示，需到【扩展】中的【功能模块】下找到【实时时钟DS1307】，然后选择添加才会在积木区出现。每次上传程序前，都要将时间调整为最新的时间。示例程序如图16-7所示，该程序执行的结果是将当前时间通过串口打印出来。

图16-7

v 16.4 项目制作
16.4.1 硬件搭建
将时钟模块和OLED显示屏连接到扩展板的IIC引脚、有源蜂鸣器连接到A0引脚、数字倾角传感器连接到D2引脚，如图16-8所示。

图16-8

16.4.2 编写程序
编程思路：（1）建立变量“闹钟开关”，用来记录当前闹铃是否开启状态，；（2）当倾角传感器输入信号为1时将变量“闹钟开关”设为1并将屏幕旋转至180°，否则将变量“闹钟开关”设为0并将屏幕旋转至0°；（3）在屏幕的第1行显示当前日期信息，第2行显示当前时间信息，第3行显示定时时间信息，第4行显示闹钟开关状态信息；（4）当变量“闹钟开关”的值为1且当前时间和定时时间一致时，蜂鸣器工作发出闹铃声；如变量“闹钟开关”的值为0，则蜂鸣器不发声，实现关闭闹铃。

根据编程思路，在Mind+软件中进行编程，示例程序如图16-9所示。编写好程序后，上传到主控板，进行初步调试。

图16-9

16.4.3 设计、加工结构件
使用制图软件进行结构的设计，设计图如图16-10所示。

图16-10

图纸设计好后，使用激光切割机进行切割。切割好的木板件如图16-11所示。

图16-11

16.4.4 装配调试

将切割好的木板和硬件进行组装，步骤如图16-12所示。

图16-12

（1）安装显示屏

（2）安装时钟模块等

（3）固定主控板

（4）组装面板和侧板

（5）装上背板

（6）通电测试

v 16.5 思维拓展
   本项目的定时时间是在程序中设置的，使用起来不太方便。如果增加数字按钮模块来设置定时时间，你打算怎么实现？

   闹铃的声音比较单调，你认为可以使用以前学过的哪些电子模块来替换以达到更好的效果？

   参考项目：起床困难户，你需要一款这样的智能闹钟

                     小鸟版智能闹钟来啦

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