Автор: vitalyadm
Опубликовано 09.08.2017
Создано при помощи КотоРед.

И снова здравствуйте дорогие друзья, надеюсь все вернулись из отпусков? Тогда можно и покошачить что-нибудь!

Как я и обещал в предыдущей статье «Часы + секундомер + будильник «МЕРКУРИЙ-401А». Начало.», продолжаем тему устройств типа «GPS часы» серии «МЕРКУРИЙ-40хА».

И так, давайте сначала о главном, почему же «мультичасы»? Дело всё в том, что когда последняя капля припоя была добавлена на плату, а программатор залил в последний микроконтроллер последний байт, я столкнулся с дилеммой, что же всё таки вышло))) Часы с функцией домашней метеостанции или же метеостанция с функцией часов. Но в виду того, что первая статься всё же относилась к серии часов, то ничего более креативного, кроме как «мультичасы» на ум так и не пришло. Ладно, утомил. И так, встречаем, GPS мультичасы «МЕРКУРИЙ 402-А»

Прежде чем мы перейдём к технической и теоретической части этого проекта, я просто обязан объяснить, почему, на мой взгляд, данное устройство имеет право как на существование, так и заслуживает внимания, пусть не отдельного, но внимания точно.

Во первых, в момент работы – устройство смотрится очень даже эффектно. А если готовое устройство разместить на неком дизайнерском объекте (из личного примера - ночник из флоппи дисководов 3,5”) то эффектность увеличивается многократно. Но тут дело фантазии.

Во вторых, устройство умеет отображать основной набор жизненно важных данных (это чуть позже), проще говоря - функционал.

В третьих, желаете кому- то сделать незабываемый подарок «от чистого сердца» - пожалуйста, вот вам готовое решение, 2 раза проверял сам лично и в обеих случаях оказывалось, это лучшее что когда либо в подарок получал человек, чес слово, восторга не было предела, главное правильно оформить и преподнести. ;)

В четвёртых, программная модель устройства позволяет настраивать часы как угодно и под любой «вкус и цвет» т.е. гибкость при использовании. Ну не зря же я потратил почти неделю вечеров на берегу моря попивая пенное придумывая все алгоритмы и разного рода красивости. Кстати, самое смешное, что идеи некоторых визуальных эффектов были честно украдены с нескольких аттракционов, которые, как правило, располагаются на набережной)))

В пятых, максимальная простота устройства, проще ну уже некуда.

И так. Пробежимся сначала по функционалу. (Давайте для упрощения, будем называть «то» или «иное» конкретным названием, чтоб не повторяться и не путаться, соответственно всё устройство «МЕРКУРИЙ 402-А» у нас будет именоваться «мультичасы»)

Что «умеют» мультичасы:
Отображение текущего времени, опорное время берётся со спутника через GPS приёмник
Отображение атмосферного давления
Отображение температуры воздуха с возможностью корректировки
Секундомер.

Для начала, я приведу вам блок схему, на которой объясню принцип действия и как работают мультичасы.

По своей сути мультичасы можно смело разделить на два блока. Первый блок- это блок на основе микроконтроллера ATmega328, который взаимодействует со всеми узлами устройства (GPS модуль, датчик атмосферного давления и температуры, LED индикатор, прочая мелочь) и передаёт команды управления на модуль «светодиодное кольцо» по средствам UART. (для сокращения назовём модуль «светодиодное кольцо» просто «кольцом»)

«Кольцо», на основе ATmega8, по сути оно является набором из 60 светодиодов, которые в зависимости от полученной команды светят в том или ином порядке, образуя тем самым вывод конкретной информации. Стиль свечения, разумеется, вы выбираете сами.

Посмотрим на узлы. Первый и скорее основной узел в работе часов - это конечно же GPS приёмник. Как в предыдущем устройстве, так и в этом, я использовал NEO-6M. Только вот ранее, я писал, что ошибся с выбором и переплатил за модуль, сами приёмники отличаются только «китайской» реализацией, на сей раз ошибку исправил, взял нужный.

Модуль атмосферного давления и температуры BMP180. Про него сказано, пересказано, потому просто покажу его и хватит.

Где их покупать? Знаете, у «алика».

Светодиодный индикатор SMA420561KX-2, общий катод!

Все остальные элементы, как и индикатор, покупаются в любом магазине радиодеталей.

Ах да, сразу то я не сказал. Есть конечно же и один минус этого устройства, это печатная плата. Изготовить такую в домашних условиях практически не реально, она как не крути должна быть двусторонней и поэтому если изготавливать её в домашних условиях- то выйдет или мутант размер метр на метр или «не очень красивое» нечто. Но не стоит унывать, снова на помощь идут нам браться китайцы, за относительно символическую денежку, они будут готовы сделать вам и выслать хорошие, красивые печатные платы. Лично я пользуюсь сервисом itead. Все исходники печатной платы, в том числе гербер фалы есть в архиве проекта.
Вроде с узлами, блоками и прочей теорией немного разобрались, переходим к принципиальным схемам.

Первой, по старшинству, рассмотрим схему основного блока на основе ATmega328

Схема разводки выводов МК на индикатор в увеличенном виде

Карта элементов основного модуля (верх)

Схема «кольца»

Схема разводки выводов МК групп светодиодов «на общий»

Карта элементов «кольцо» (низ)

1_D, 2_D и т.д. это «десятки». Т.е. 1_D, например, это светодиоды на кольце, отображающие с 1-й по 10- ю секунд и т.д.. Все значения кратные 10- ти, в моём исполнении, подсвечиваются зелёным. Каких- то ещё пояснений давать по схемам я смысла не вижу, всё очень просто. В любом случае, вы всегда можете обратиться на форум и задать интересующий вопрос. Системный выход «TX»- всё что принимает по UART МК кольца, он выдаёт обратно в системный «TX» выход, необходимо при отладке.

Чтож, с теорией, вроде, всё. Теперь переходим к монтажно - техническим вопросам. Для начала покажу, какие платы у меня получились.

Если кто- то очень внимательный обратил уже внимание, что шелкография списка опций меню немного с ошибкой, то да, да, я знаю)))) Невнимательность- главный враг. Собственно в остальном к качеству печатных плат у меня вопросов нет, всё на очень и очень высоком уровне. Теперь сам монтаж. Лично я советую собирать всё, как бы в обратном порядке. Сначала собирается кольцо, т.е. монтируются только те элементы, которые приведены на принципиальной схеме «кольцо» и ни компонентом более. Светодиоды берите как можно ярче, самые, самые яркие. Никаких узлов питания вы не монтируете, только светодиоды, резисторы «кольца» (см. схему), кварц МК и сам МК. Далее, прошиваете МК. После чего нужно будет проверить работоспособность модуля. ВНИМАНИЕ! Даже если вы всё правильно собрали, правильно прошили, то при подаче питания на модуль «кольцо» НИКАКИХ ПРИЗНАКОВ ЖИЗНИ подавать не будет. Т.к. оно является исполняющим модулем, соответственно индикация начинается ТОЛЬКО после получения той или иной команды. Поэтому, спаяли вы модуль, далее смотрим рисунок:

Соответственно, вам понадобится любой USB UART «переходник». Соединяете проводками пины USB UART с пинами указанными на рисунке, запускаете любую терминалку, открываете ваш COM USB UART на скорости 9600 и если всё ОК, то пишите команду в терминале «#SR:START<ER» без кавычек только. Если всё отлично, то увидите вы вот такое представление

Чтож, получилось? Идём далее, в таком случае собираем устройство полностью, прошиваем и радуемся.Заработало?! Ну и отлично!

Теперь расскажу про меню и управление мультичасами.
Если вы собрали устройство правильно, то после включения «кольцо» начнёт вести себя так, как на гифке выше, а на индикаторе начнут бегать сегменты в виде змейки. Сами же мультичасы «уйдут» в бесконечный цикл до тех пор, пока модуль сможет найти спутники, как только спутники будут найдены, мультичасы перейдут в рабочий режим. Можно и не дождаться спутников, а просто нажать любую кнопку, тогда будет выполнен переход в рабочий режим без первичной синхронизации, при этом синхронизация пройдёт уже в рабочем режиме, как только GPS модуль найдёт спутники и тогда, время автоматически скорректируется на правильное с учётом вашего часового пояса.
Теперь настройки. Переход в меню осуществляется кнопкой «МЕНЮ» ИЗ РАБОЧЕГО РЕЖИИМА!!! Листание пунктов меню по нажатию всё той же кнопки «МЕНЮ». Выход из настроек осуществляется автоматически, через 10 секунд, после последнего нажатия любой из кнопок. При нажатии любой из кнопок находясь в настройках, счётчик автовыхода- сбрасывается. Сами значения меняются при помощи кнопок «+» и «-»

Пункты настроек:
F1 – Стиль кольца (подробнее посмотрите на видео)
1 – Заполнение +
2 – Заполнение –
3 – Бегущая точка
4 – Бегущая точка с подсветкой десятков (кстати стиль этой индикации появился уже тогда, когда я заканчивал проект, поэтому о нём ничего не сказано на обратной стороне ПП, но сейчас в чертежах я всё подправил)
F2 – Значение кольца
1 – На кольце отображаются секунды
2 – На кольце отображается температура
F3 – Какие значения выводить на основном LED дисплее
1 – Только текущее время
2 – Время + температура
3 – Время + давление
4 – Время + температура + давление
5 – Только температура
6 – Только давление
F4 – Промежуток между показами значений на основном LED дисплее (если значение F3 = 2, 3, 4), задаётся в секундах
F5 – Ваш часовой пояс
F6 – Колл- во часов между синхронизациями времени по GPS (между синхронизациями питание GPS приемника отключается)
F7 – Время входа в «спящий режим»
F8 – Время выхода из «спящего режима»
F9 – Корректировка выводимой на дисплей температуры

Небольшое пояснение по пунктам F7 – F9.
F7 – F8, спящий режим. Дело в том, что на устройстве присутствует относительно большое колл- во светодиодов, поэтому если не хочется чтоб всю ночь это чудо вам светило в лицо и мешало спать (мало ли куда они направлены), то предусмотрена функция сна в установленное время F7 мультичасы полностью гаснут, на них ничего не горит и ничего не отображается, а когда наступит установленное время в пункте F8- то часы просыпаются и переходят в обычный рабочий режим. Если часы «спят», то «разбудить» их можно нажав любую из трёх кнопок. При значении F7 равном 0:00 и F8 равном 0:00, часы никогда не спят и всегда бодрствуют.
F9 – Ходят слухи, что датчик давления и температуры BMP180 весьма точен касаемо давления, а вот с температурой может и обмануть, не критично, но вроде как может, ВРОДЕ! Так это или не так - не знаю, но я решил перестраховаться и внёс ещё один пункт меню- корректировка, поэтому на дисплее отображается температура с учётом этой корректировки.
Секундомер. Переход в секундомер осуществляется нажатием кнопки «+» или кнопки «-» ИЗ РАБОЧЕГО РЕЖИМА! Выход из секундомера по нажатию любой из трёх кнопок. Максимальное время секундомера 23 часа 59 минут 57 секунд, на 58- й секунде, будет автоматический переход в рабочий режим.
Синхронизация по GPS производится как в спящем режиме, так и в режиме секундомер.

Всё. Вроде всё))) Если что забыл, то вы не забывайте про форум. И на последок пару фотографий и конечно же видео, кратко демонстрирующее работу девайса. Кстати, мерцание светодиодов на видео видно только на камеру, человеческий глаз конечно же не видит такой частоты, поэтому, реально никакого мерцания не видно. За видео не пинать, это исключительно ОЗНАКОМИТЕЛЬНОЕ видео и только для передачи общего смысла!

Краткая видео демонстрация работы мультичасов

Пишите, не забывайте! И до новых встреч, дорогие друзья!

Ссылка на ветку форума по часам серии "МЕРКУРИЙ 40х-А"

Файлы:
Файлы проекта
Анимация

Все вопросы в Форум.