【任性DIY】IV-11 NB-11荧光管电子时钟

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【任性DIY】IV-11 NB-11荧光管电子时钟 [复制链接]

 

之前发了个帖子，其中版主“dcexpert”提到论坛有个活动【任性DIY】，第一眼看到这个活动的时候就想弄个东西出来搞搞；但是一开始不知道搞什么好，慢慢的想了好几天；终于有个想法，就是DIY个时钟；因为时钟弄出来的有使用，没事可以放一边显示时间；但是觉得要是单单只有时钟是不是太单调了呢。于是就网上收索，淘宝浏览，参照一下大神们的神作；最后在结合一下自己的想法；最终决定做个”荧光管电子时钟”。时钟芯片采用高精度的芯片DS3231，因为这个芯片是内部集成有晶振的，外接备用电池就可以掉电保存了，此芯片还是采用IIC的方式读取数据的；相对来说比较简单吧。对于时钟来说，当然不能少了温度啦，就在上一个温度芯片DS18B20，此芯片也是简单的，采用单总线的方式，可以另外供电，也可以采用寄生电的方式（接个4.7K左右的电阻到VCC就可以了，DS18B20的pdf文档有介绍）；显示时钟就采用6个NB-11电子管来显示；在此就是简单的时钟显示功能，没有什么的，网上见多了，对吧。下面就介绍一下结合大神与我自己的想法增加的一些东西；首先电子管下面用10mm的RGB来照亮管子；再有就是星期没有显示的了，就增加了一个RGB，使用led的颜色来表示星期；再者，就是在管子的中间增加两个RGB来做“呼吸灯”；当然时钟嘛，不能少了闹钟，所以还有蜂鸣器，最后还增加了一个亮度检测电路，控制电子管显示的亮度，使它晚上的使用显示亮度低一点点；当时想的就这么多了。然后各种查阅资料，了解了NB-11电子管的驱动静态电压25-30VDC。
方案但是构想了2种：
驱动芯片：
1.采用电子管的专门驱动芯片，当时了解到的芯片是CS16312 ，这是一种 VFD 显示驱动电路，带有按键扫描功能（6×4 的键盘矩阵），具有多种显示控制模式（11 段×11 位～16 段×4 位）供选择；主要用于具有动态 VFD 屏场合，作为 MCU 与动态 VFD 屏的接口，主要用在 VCD、DVD、功放等整机上。由于这个是贴片封装的，不利于一般的电子爱好者用于DIY。所以就不选用了；
2.采用普通的74HC595串行芯片来控制数据，用ULN2803来驱动电子管，但是这样就有个问题了，电子管需要25-30VDC的电压，595使用的是5VDC电压，也就是说，要不就用25-30VDC的电压，然后使用降压芯片降压到5VDC给595供电，要不就用5VDC经过升压给ULN2803供电进行驱动电子管。后来了解到了有个常用的芯片，而且价格有会便宜的芯片MC34063，这个芯片可以组成很多电路，其中就有升压的电路，只要使用一些外围电路，也不难，就选用此方案了；
RGB控制芯片：
RGB控制芯片很多，但是选择一个SPI驱动方式，自带PWM的LPD6803D芯片；
主控制芯片：
主控制芯片有很多可以选择的，STC，STM8，STM32，MSP430等等，DIY就是需要简单点，一般的人都认识与会玩的，就选择了STC15W408AS芯片。


因此这个NB-11荧光管电子时钟的具体方案是：
595+2803+15W408AS+LPD6803D+MC34063+DS3231+18B20+NB-11+红外遥控；


做这个时钟打样了两次板子，第一次的时候出现了一点点问题，元器件的位置没有弄好，导致挨得太紧了，焊接时不好焊接，限流也没有做好，所以就再次修改了一下PCb文件，重新打样了一次；



这两张图片是第一次打样的板子做的图片，由于第二次做的时候把管子拆了，就这个样子。

在调试第一版的代码的时候，出现了温度显示的时候不正常，会是不是跳动几下。当时就在一边想怎么样解决一边修改PCB重新打样；











这些是第二次打样的板子与成品图；
这次PCB改进有：
1.增加了第一次PCB板子忘记画的RGB灯（用于显示星期）；
2.调节了元器件之间了距离（第一次导致焊接时太挤了，不好焊接）；
3.增加了一个控制LPD6803D贴片封装（了解到直插的贵了，还有点难购买）；
4.基本全部的器件都在丝印层上面标示了名称（方便焊接，不需要要看原理图就可以直接焊接对应的器件）；
5.修改了STC单片机的封装大小（第一次PCB的时候以为STC官网的封装是没有问题的，结果封装大了，放不下IC座）；
6.增加了每一个电子管的限流电阻；
7.修改了PWM输出的控制RGB的引脚；
8.板子颜色改为白色（第一次是蓝色）；


程序改进有：
1.使用PWM驱动中间两个呼吸灯（第一次PCB其中一个引脚不是同一组PWM输出引脚）；
2.采用中断方式读取DS18B20的数据，解决了前面的显示温度时的跳动，不正常现象；
3.控制右边的RGB颜色表示星期；
4.加入可自动来回显示时间、日期、温度或者选择其中显示；
5.加入遥控器操作声音；
6.管子底下的RGB灯可控显示方式与颜色（比如呼吸效果）；



最后附上最终的视频：

“电子管时钟呼吸效果+调节颜色”视频链接：

“电子管时钟光的亮度感应与显示”视频链接：

“电子管时钟显示模式”视频链接：

“电子管时钟温度感应与显示”视频链接：

“电子管时钟总体效果”视频链接：

dcexpert

效果很酷。

dcexpert

有没有考虑用micropython做一版，取代STC单片机。使用micropython，带有I2C和PWM，可以直接取代RGB和DS3231。如果用ESP8266，还可以通过wifi校准时间。

如果对温度要求不高，其实DS3231内部的温度传感器也是可以用的，当然精度比DS1820差一些。

lising

非常详细。

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dcexpert 发表于 2016-7-16 21:29
有没有考虑用micropython做一版，取代STC单片机。使用micropython，带有I2C和PWM，可以直接取代RGB和DS3231 ...

嗯嗯，最近刚好在玩ESp8266，但是还没有玩6，就先不上了；温度DS18B20精度是0.5°C的，觉得还是这个好点，DS3231的温度是内部的，跟环境温度有点不一样；当时还考虑过直接上STM32030的，便宜性能好，不过考虑到是DIY，就尽量使用直插的了。

johnrey

真是够任性的！！

tianshuihu

效果很赞，很任性啊

昂吉诃德

歪个楼，楼主，你这灯管子哪里买的

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昂吉诃德 发表于 2016-7-17 11:10
歪个楼，楼主，你这灯管子哪里买的

管子是淘宝购买的，贼贵了

lb8820265

任性，为何视频播放不了呢？

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lb8820265 发表于 2016-7-17 20:18
任性，为何视频播放不了呢？

什么情况？我需要怎么样弄链接，麻烦版主指点

lb8820265

xmb6954757 发表于 2016-7-17 21:24
什么情况？我需要怎么样弄链接，麻烦版主指点

已帮你弄好

xmb6954757

lb8820265 发表于 2016-7-17 23:06
已帮你弄好

非常感谢

lb8820265

现在将在帖子中添加视频方法传授与你，世界和平就靠你啦。
首先在优酷中播放视频，在下方分享按钮的下拉菜单中复制中间那个连接，如下图：
然后在发表帖子中点击视频，将链接粘贴在窗口中，如下图：

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lb8820265 发表于 2016-7-17 23:19
现在将在帖子中添加视频方法传授与你，世界和平就靠你啦。
首先在优酷中播放视频，在下方分享按 ...

好嘞，以后会的了

shinykongcn

效果很炫酷，赞赞赞。。。

mii

开源嘛？

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mii 发表于 2016-7-19 08:39
开源嘛？

关于源代码的话，毕竟是自己一手一脚弄出来的，暂时不考虑开源呢，兄弟