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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】
05.快乐智造营 | 05 台灯09.快乐智造营 | 09 桌面温度计
10.快乐智造营 | 10 多功能测量仪
11.快乐智造营 | 11 遥控电风扇
12.快乐智造营 | 12 电子像素画板
13.快乐智造营 | 13 物品存放柜
14.快乐智造营 | 14 留言机
15.快乐智造营 | 15 音乐播放器
16.快乐智造营 | 16 智能小闹钟

v 16.1项目概述
快乐智造营 | 16 智能小闹钟qw1.jpg


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
快乐智造营 | 16 智能小闹钟qw2.jpg


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。

快乐智造营 | 16 智能小闹钟qw3.jpg

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。

快乐智造营 | 16 智能小闹钟qw4.jpg


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。

快乐智造营 | 16 智能小闹钟qw5.jpg


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。

快乐智造营 | 16 智能小闹钟qw6.jpg


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。

快乐智造营 | 16 智能小闹钟qw7.jpg


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。

快乐智造营 | 16 智能小闹钟qw8.jpg


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。

快乐智造营 | 16 智能小闹钟qw9.jpg


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。

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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。

快乐智造营 | 16 智能小闹钟qw11.jpg


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。

快乐智造营 | 16 智能小闹钟qw12.jpg


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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