Напередодні дня народження одного постало питання про вибір подарунка. Друг - любитель різних незвичайний електронних пристроїв, виробів ручної роботи. Променад по магазинам результатів не приніс: гаджети неприємно дивували або банальністю, або дорожнечею. Вже зневірившись що-небудь знайти, кинув погляд на віджет бінарних годин Sony. І тут я зловив себе на думці: «Ти ж електронник зі стажем, і руки з того місця ростуть!» Зроби своїми руками бінарні годинник, буде кращим подарунком! Саме так народилася ідея виготовити нижчеописаний девайс.
Бінарні годинник призначений для представлення часу в двійковій-десятковому форматі, тобто години, хвилини і секунди розбиваються по десятковим розрядам і представляються в двійковому вигляді (см. Рис. Нижче)
До майбутніх годинах на етапі створення відразу були пред'явлені наступні вимоги:
- порівняно невеликі габарити як плати, так і пристрої в цілому;
- використання максимально доступних компонентів;
- презентабельний зовнішній вигляд корпусу.
В результаті була створена наступна схема:
Як МК використовується, можливо, трохи застарілий, але не менш популярний ATmega8A-AU. Як мікросхеми годин реального часу - доступна DS1307. Також паралельно лініях харчування поблизу МК і на вході харчування встановлені неполярний конденсатори 100 нФ і полярний (танталовий) на 47 мкФ. Всі резистори і конденсатори - в SMD-корпусах типорозміру 0805. З вивідних компонентів - лише світлодіоди, колодка для батарейки і кнопки настройки. Кнопки - будь-які без фіксації; для корпусного варіанту підійдуть кнопки з довгими "пімпочка", наприклад такі:
Резистори R1..R6, R14..R18 можуть варіюватися в досить широких межах. Габарити світлодіодів значення не мають, проте корпус і плата розраховані на 5 мм круглі світлодіоди. "Reserved port" - висновок на платі, який передбачений на платі для потенційного розширення функціоналу годин, наприклад, додавання динаміка.
Нижче представлена друкована плата пристрою:
Так як число різних зв'язків між світлодіодами та МК досить велике, а велике число "висячих" перемичок робити не хотілося, пристрій реалізовано на двосторонній ПП. Товщина склотекстоліти - 1,5 мм, габаритні розміри плати - 80 х 50 мм. Плата з органами управління (п'ятьма кнопками) виконана окремо і буде представлена нижче. На платі додатково знаходяться (не вказані в схемі): роз'єм для підключення живлення + програматора; додатковий отвори для підключення проводом харчування; резистор в ланцюзі скидання; п'ятачки для конденсаторів в ланцюзі годинного кварцу (про них буде сказано нижче).
Плата виготовлена на фрезерному верстаті з ЧПУ, що дозволило отримати практично заводське якість. Фото зібраної плати представлено нижче:
Так як прозорі світлодіоди мають дуже високою яскравістю, їх поверхня довелося обробити грубою тканиною типу "скотч-брайт" для додання матовості, що дозволило отримати більш тьмяний і розсіяне світло.
Плата з органами управління з'єднується основний за допомогою семіпроводного шлейфу (2 - харчування, 5 - кнопки); розмір - 68 х 22 мм.
Після складання плати і прошивки МК залишилося виконати останній пункт - створити гарний корпус для пристрою. Зважаючи на наявність фрезерного верстата з ЧПУ, було прийнято рішення вирізати стінки з склотекстоліти товщиною 1,5 мм і з'єднати їх між собою за допомогою пайки; передню панель - з алюмінію завтовшки приблизно 1 мм. Загальна довжина корпусу - 104 мм, висота (з ніжками і кнопками) - 77 мм, товщина - 25 мм. Розмітка корпусу з усіма отворами знаходиться в одному файлі з друкованою платою. Бічні, верхня і нижня стінки з'єднані один з одним за допомогою латунних стійок під гвинт М3:
Природно, попередньо біля стійок була видалена гвинтова частина. Різні стадії результату збірки представлені нижче (останнє фото було зроблено вже після остаточного складання, тому явно видно сліди фарби): 
Плата з кнопками кріпиться до верхньої панелі на дві стійки (з одного боку такої стійки - гладка поверхня, з іншого - гвинт М3) за допомогою гайок, для цього на платі передбачені отвори. Висота стійок компенсує висоту кнопок, тому над корпусом останні підносяться незначно:
Лицьова сторона передньої панелі була оброблена дрібнозернистої наждачкою, потім пастою ГОІ. Зворотний бік, навпаки, оброблена грубої наждачкою для кріплення до бічних стінок через 5 мм дерев'яні бруски за допомогою епоксидної смоли. У задній стінці передбачений micro-USB роз'єм для подачі живлення, а також отвір для потенційного динаміка; кришка кріпиться на вищезгадані латунні шестигранники за допомогою чотирьох гвинтів М3 х 15 мм.
Торцеві і задня стінка була пофарбовані автомобільною фарбою з балончика.
На нижній панелі передбачені отвори для кріплення ніжок, однак потім було вирішено використовувати гумові ніжки, закріплені на суперклей.
Зібраний корпус вийшов досить міцним, неодноразові випадкові падіння не порушили цілісність конструкції. Основна плата кріпиться до стінок корпусу за рахунок олова і латунних стійок. Таке рішення було прийнято в зв'язку з тим, що батарейка і роз'єм для програмування стають доступними шляхом зняття задньої кришки; тобто, зняття плати не має сенсу.
Фото пристрою в роботі показано нижче:
Правильне зібраний пристрій в налагодженні не потребує і починає працювати відразу. Налаштування часу здійснюється наступним чином:
- приблизно на 2,5 с необхідно затиснути кнопку "0" SEC / SET (знаходиться над секундами). Після цього лічильник секунд скинеться в нуль, годинник зупинять хід;
- потім за допомогою кнопок настройки часу необхідно встановити потрібний час;
- потім натиснути кнопку "0" SEC на 2,5 с; годинник відновлять свій хід з оновленим часом.
Зібране пристрій було успішно подаровано одному і служить уже понад рік, зауважень по роботі та неполадок виявлено не було.
У висновку хочеться описати наступну проблему (для досвідчених радіоаматорів). Не завжди годинні кварци бувають належної якості. Може вийти так, що частота вашого кварцу відрізняється від заявленої на кілька герц. Результатом такого відхилення є погана точність ходу: так, відхилення від «еталонної» частоти на 2 герца призводить до відставання в 5,27 секунд на добу, або дві з половиною хвилини на місяць.
Частоту годинного кварцу можна підлаштувати, шляхом установки послідовно або паралельно кварцу конденсатора ємністю в кілька пікофарад. Таким чином, автору вдалося знизити різницю частот до 0,1 Гц, що призводить до набагато меншою похибки - 7 секунд в місяць.
Питання, критику, побажання та пропозиції з задоволенням вислухаю в коментарях.
PS Файли з прошивкою і вихідним кодом, конфігурація FUSE-біт і проект в Proteus знаходяться в архіві.
список радіоелементів
Завантажити список елементів (PDF)