Reloj de pared digital en pcb con microcontrolador avr atmega16 y ds3231 rtc

Cada reloj digital tiene un cristal en su interior para realizar un seguimiento del tiempo. Este cristal no solo está presente en el reloj, sino que también está presente en todos los sistemas informáticos en tiempo real. Este cristal genera pulsos de reloj, que se necesitan para los cálculos de tiempo. Aunque hay otras formas de obtener pulsos de reloj para una mayor precisión y frecuencia, la forma más preferida es usar cristal para realizar un seguimiento del tiempo. Aquí, DS3231 RTC IC para construir un reloj de pared digital basado en Atmega16. DS3231 RTC tiene un cristal de alta precisión en su interior, por lo que no se necesita un oscilador de cristal externo.

En este proyecto de reloj digital, se utilizan diez pantallas de ánodo común de 7 segmentos de 0,8 pulgadas para mostrar la hora y la fecha. Aquí se utilizan pantallas de siete segmentos para mostrar la hora, los minutos, la fecha, el mes y el año. Nuestro diseño de PCB también tiene opciones para mostrar los segundos y la temperatura, que se pueden mostrar agregando más unidades de visualización.

Componentes requeridos

1. Microcontrolador ATmega16 AVR
2. DS3231 RTC IC
3. Ánodo común Pantalla de siete segmentos de 0,8 pulgadas (su pantalla de tamaño más grande que el común (0,56 pulgadas)
4. Presionar el botón
5. Pila de botón 3v
6. Regulador de voltaje 7805
7. Condensador 1000uf
8. Zumbador (opcional)
9. Transistores BC547 y BC557
10. Condensador 10uf
11. Resistencia de 100 ohmios
12. Resistencia de 1k
13. Resistencia de 10k
14. Placa PCB
15. Cables de puente
16. Burgstips
17. Adaptador de fuente de alimentación

El usuario también puede usar Atmega32, debe configurarse en el compilador antes de generar hexadecimal.

Diagrama de circuito y explicación

Hay dos partes de este circuito de reloj de pared digital, una es la parte de visualización que tiene 5 pares de 7 segmentos en cinco placas PCB diferentes y otra es la parte de la unidad controlada que es responsable de obtener el tiempo del chip RTC y enviar esos datos y tiempo a Display de 7 segmentos. Como hemos utilizado 10 pantallas de siete segmentos, no podemos conectar cada pantalla con un puerto IO separado. Entonces, aquí la técnica de multiplexación se usa para conectar múltiples siete segmentos usando menos pines del microcontrolador.

Los pines LED a, b, c, d, e, f, g, h de la pantalla de siete segmentos están conectados al PORTB de atmega16 paralelo. Aquí hemos utilizado 10 pantallas de siete segmentos, por lo que necesitamos 10 pines de control que están conectados en PORTD, PORTA y PORTC.

El RTC DS3231 que tiene un cristal interno está conectado al pin SDA y SCL de PORTC porque este chip funciona en la comunicación I2C. El método de interfaz de este chip es el mismo que el del DS1307. Hemos utilizado DS1307 con Arduino, Raspberry Pi y 8051 MCU. Se puede usar el mismo código para DS3231 y DS1307.

Dos resistencias pull-up de 10k están conectadas en la línea SDA y SCL. Se utiliza una celda de moneda de 3v para alimentar el chip RTC y realizar un seguimiento del tiempo incluso cuando la fuente de alimentación principal está apagada. Siempre que vuelva la energía, el tiempo comenzará a mostrarse en la pantalla de siete segmentos. Ahora tenemos algunos pulsadores para configurar la hora en el PUERTO A, el proceso completo se explica en el video que se encuentra al final. Se utiliza un regulador de voltaje de 5v para convertir el voltaje de entrada a 5v. Todas las conexiones se muestran en el diagrama de circuito a continuación:

Para una placa de visualización, se utilizan dos pantallas de siete segmentos y 2 LED. Así que aquí tenemos cinco paneles de visualización diferentes para mostrar la hora en horas y minutos (HH-MM) y la fecha en DD-MM-AA.

Diseño y fabricación de PCB para el reloj digital

Para este proyecto de reloj de pared basado en Atmega16, hemos diseñado dos PCB. Una es para la unidad de control que se utiliza para controlar todas las operaciones del proyecto y la segunda parte es para mostrar la hora y la fecha en pantallas de siete segmentos. La parte de la pantalla contiene cinco pares de pantallas de siete segmentos de 0,8 pulgadas. Entonces, al ensamblar 5 piezas tenemos el Reloj Digital completo. Para multiplexar pantallas de 7 segmentos, la línea de datos de los 5 PCB se conectará al mismo puerto de la unidad de control y la línea de control se conectará a un pin diferente de la unidad de control.

A continuación se muestran las vistas superior e inferior de los diseños de PCB de una placa de pantalla que consta de dos pantallas de siete segmentos:

A continuación se muestran las vistas superior e inferior de los PCB de la unidad de control

Aquí se adjunta el archivo Gerber para ambos tableros:

• Archivo Gerber para unidad de control basada en Atmega16
• Archivo Gerber para tablero de visualización de siete segmentos

Pedido de la PCB mediante PCBGoGo

Hay muchos servicios de fabricación de PCB disponibles en línea, pero como usé PCBGoGo anteriormente en uno de mis otros proyectos, lo encontré barato y sin complicaciones en comparación con otros proveedores.

Estos son los pasos para pedir PCB de PCBGoGo:

Paso 1: Ingrese a www.pcbgogo.com, regístrese si esta es su primera vez. Luego, en la pestaña Prototipo de PCB ingrese las dimensiones de su PCB, el número de capas y el número de PCB que necesita.

Paso 2: Continúe haciendo clic en el botón Cotizar ahora . Se le llevará a una página donde establecer algunos parámetros adicionales si es necesario, como el material utilizado, el espaciado de pistas, etc. Pero la mayoría de los valores predeterminados funcionarán bien. Lo único que tenemos que considerar aquí es el precio y el tiempo. Como puede ver, el tiempo de construcción es de solo 2-3 días y solo cuesta $ 5 para nuestro PSB. Luego, puede seleccionar un método de envío preferido según sus necesidades.

Paso 3: El paso final es cargar el archivo Gerber y proceder con el pago. Para asegurarse de que el proceso sea fluido, PCBGOGO verifica si su archivo Gerber es válido antes de proceder con el pago. De esta manera, puede estar seguro de que su PCB es fácil de fabricar y le llegará según lo comprometido.

Ahora PCBGoGo tardará entre 10 minutos y 1 hora en revisar su archivo Gerber. Después de completar la revisión, puede continuar con el pago.

Montaje de la PCB

Después de que se ordenó la placa, me llegó después de algunos días a través del servicio de mensajería en una caja bien embalada y bien etiquetada y, como siempre, la calidad de la placa fue increíble. Estoy compartiendo algunas fotos de las tablas a continuación para que las juzgue.

Encendí mi varilla de soldadura y comencé a ensamblar la placa. Dado que las huellas, las almohadillas, las vías y la serigrafía tienen perfectamente la forma y el tamaño correctos, no tuve problemas para ensamblar la tabla. El tablero estuvo listo en solo 10 minutos desde el momento de desembalar la caja.

A continuación se muestran algunas imágenes de la placa después de soldar.

Prueba del reloj digital

El código completo se proporciona al final de este tutorial, simplemente conecte los PCB como se muestra en el diagrama del circuito y cargue el código en Atmega16. Y verá que la hora y la fecha aparecen en las diez pantallas de siete segmentos.

La hora y la fecha se pueden configurar utilizando los cuatro botones de la unidad de control, como se muestra en el video que se muestra a continuación.