Последние комментарии

Наручные часы на Atmega328 и OLED дисплее

Наручные часы на Atmega328 и OLED дисплее

Главным стимулом создания этого проекта был вопрос - как много я смог бы втиснуть с точки зрения аппаратного и программного обеспечения в наручные часы, устройство которое не больше по размерам, чем его дисплей. OLED -дисплей был выбран из-за того, что его толщина только 1,5 mm, ему не требуется подсветка (каждый пиксель производит свой собственный свет), но главным образом потому, что он выглядит очень круто.

Первоначально для часов планировалось использовать дисплей 0,96", но это оказалось слишком сложно, чтобы воплотить в нем все свои идеи. Решение увеличить размер экрана до 1,3" было правильным.

Аппаратная реализация

В аппаратной части часы содержат микроконтроллер Atmel ATmega328P, 2,5 V регулятор напряжения Torex, часы реального времени DS3231M(RTC), 1.3" 128x64 монохромный OLED дисплей, 2 светодиода (красный и зеленый), зуммер, 3-х позиционный переключатель для навигации, питание от 150 mAh LiPo аккумулятора, который можно заряжать через USB и 2-х печатных плат(хотя одна используется только для монтажа OLED дисплея).

Принципиальная схема часов

Принципиальная схема часов

ATmega328P использует свой внутренний генератор 8 МГц и работает от 2,5 V линейного регулятора. Ее ток потребления составляет около 1,5 mА при активной и 100 nА в режиме сна.

DS3231M является отличным прибором, который выпускается в небольшом 8-ми контактном корпусе и включает в себя встроенную температурную компенсацию MEMS резонаторов с точностью ± 5 ppm (± 2 минуты 40 секунд в год). В обвязке только фильтрующий конденсатор и несколько дополнительных подтягивающих резисторов. Питание RTC подключено не к выводу VCC, а к выводу Vbat, для того чтобы уменьшить ток потребления с 100 uА до 2,5uA. К сожалению, этот чип очень трудно заполучить по разумной цене, если вы не в США. Я получил необходимое количество DS3231M в качестве образцов.

Для зарядки аккумулятора используется Microchip MCP73832 вместе с некоторыми дополнительными компонентами для распределения нагрузки, где батарея может заряжатся без вмешательства в остальную часть часов.

Вы могли заметить, что на схеме светодиоды напрямую связаны с микроконтроллером без резисторов. Внутренние MOSFET микроконтроллера имеют сопротивление около 40 Omh, напряжение с 2,5 V падает до 2 V, что достаточно для питания светодиодов. Мне хотелось использовать синий светодиод, но у него большое падение напряжения, что потребовало бы увеличить напряжение питания до 3 V и ставить некоторые дополнительные резисторы и MOSFET.

Поскольку микроконтроллер работает от 2,5 V чтобы измерить напряжение батареи нужно понизить этот сигнал перед тем как подключить его к АЦП. Для этого используется делитель напряжения. Однако, делитель напряжения подключен параллельно батарее и через него будет постоянно протекать ток 350 uA, а это огромная трата энергии. В этой версии проекта добавлен P-MOSFET, чтобы делитель был включен только при необходимости.

2,5 V регулятор используется марки Torex XC6206, в первую очередь я выбрал его из-за своего крошечного ток покоя, всего 1 uA. Почему выбран линейный регулятор, а не импульсный? КПД у импульсного стабилизатора не менее 80% при нагрузке 2 mА, но с нагрузками 100 uА его эффективность падает до менее чем 50%. Так как потребление устройства в спящем режиме составляет 2-3 uA, импульсный стабилизатор показал себя невероятно плохо по сравнению с линейным регулятором. Эффективность 2,5 V линейного регулятора составляет до 60% с 4,2 V на  входе и до 83% с 3 V на входе.

Нижняя сторона платы

Верхняя сторона платы под дисплеем

Программное обеспечение

Итак, мы имеем в нашем распоряжении хороший OLED-дисплей и 32 КB флеш памяти микроконтроллера, конечно же, мы можем иметь больше, чем просто время и дату?

Почти все анимировано

Много времени было потрачено на оптимизацию кода визуализации, который включает в себя копирование растровых изображений с флэш в кадровый буфер оперативной памяти и отправки кадра по SPI на OLED. Конечный результат был способен поддерживать 100 FPS почти во всех областях с частотой генератора микроконтроллера 8 МГц. Однако, поскольку кадр анимации длится определенное время, чтобы сократить расход энергии, частота кадров ограничена до 60 FPS.

Некоторые из основных анимированных кадров:

- CRT анимация при входе и выходе из спящего режима (по аналогии с анимацией Android CRT).
- Цифры главных часов имеют эффект Ticker.
- Меню имеет анимированные прокрутки влево/вправо, при входе в текущее меню, при навигации по меню выше или ниже.

Будильники

- Активация до 10 будильников.
- Количество будильников ограничено только количеством доступных EEPROM и RAM.
- У каждого будильника настраиваются часы, минуты и в какие дни недели он должен быть активным.

Будильники

Игры

Побег

АвтомобильDodge

Приложения

Фонарик. Включаетвсе пикселиOLEDи

светодиоды, а также имеетрежим

стробоскопа

 

 

Стопкадр

Некоторые возможности:

- 3 канала регулировки громкости для:

Основного режима;
Будильника;
Почасового сигнала.

Регулировка громкости

- Режим ожидания
- Регулировка яркости дисплея
- Анимация

Вы же не собираетесь, от этого отказываться, или может g shock купить спб ?

Энергосбережение

В активном режиме микроконтроллер пытается уйти в режим сна при каждой возможности. В режиме сна контроллер просыпается на миллисекунду чтобы посмотреть нуждается устройство в обновлении, если нет, то он возвращается в режим сна, это обычно занимает менее 100 us, если дисплей не нуждается в обновлении. В этом режиме ток потребления может быть примерно от 0,8 мА до 2 мА, в зависимости от того, как долго высвечивается кадр.

В режиме сна микроконтроллер отключает OLED дисплей и уходит в спящий режим, где его разбудит только нажатие кнопки, сигнал от RTC или при подключении к USB. В этом состоянии микроконтроллер потребляет ничтожные 100 nА.

В спящем режиме общий ток потребления часов 6 uA. В активном режиме ток может варьироваться от 2 мА до более чем 70 мА, средний ток потребления 10 mA.

Общее потребление тока, емкость аккумулятора: 150mAh

Минимальный
(В режиме сна)
Нормальный
(Индикация главных часов)
Высокий
(Фонарик)
6uA
2.85 years
10mA
15 hours
64mA
2 hours, 20 minutes

Если часы находятся в активном режиме в среднем 1 минуту в день (с 5-секундный тайм-аутом сна и проверкой времени 12 раз в день), то они должны работать около 1 года 4 месяцев на одной зарядке. (30 дней, если часы просыпаются на 1 минуту в час).

Потребление тока для отдельных компонентов

Компонент Потребление тока
ATmega328P (сон/активный) 100nA / 1.5mA
OLED (сон/активный) 500nA / 8.5mA
DS3231M RTC 2.5uA
Диод Шоттки (D1) (ток обратной утечки) 1uA
Регулятор (ток покоя) 1uA
Другие (MOSFET и конденсаторы и т.п. утечки) 1uA
Всего (сон/активный) 6.1uA / 10mA

Дальнейшее совершенствование проекта

- Программирование через USB.
На данный момент используются 4 провода для SPI программирования, при частом подключении к разъему программирования, боюсь что он расшатается.

- Добавить другой метод измерения заряда батареи.
На данный момент уровень заряда батареи определяется ее напряжением, это не очень точный метод получения оставшегося заряда батареи.

- Поддержка различных микроконтроллеров.
Текущая прошивка использует примерно 28 KB из 32 KB свободного места памяти  ATmega328P, при использовании других микроконтроллеров с большим объемом памяти, необходимо будет добавить больше возможностей, например калькулятор. Тем не менее, ATmega328P имеет самое большое количество памяти для AVR в 32 контактных TQFP корпусах, чтобы иметь больше памяти я должен был бы использовать 44 контактный AVR. ATmega1284 выглядит очень интересно.

- Импульсный стабилизатор, регулятор подкачки заряда или может быть гибридное решение?
Линейный регулятор который используется в данный момент не является особо эффективным, импульсный регулятор, кажется, не очень хорош при низком токе. Может есть возможность использования регулятора подкачки заряда или гибридное решение - линейным регулятор для неактивного режима и импульсный стабилизатор для активного режима?

Может кто знает?

Фотогалерея проекта

Автор: Zak Kemble

Архив для статьи "Наручные часы на Atmega328 и OLED дисплее" HOT
Исходный код(Си), файлы прошивки микроконтроллера, схема и макет печатной платы Eagle 6
File Size 279.08 KB Download 3 155 Download

Печать E-mail

Комментарии  

+3 #1 Александр_ 29.11.2013 12:11
Просто восхищен.
По питанию посмотрите в сторону TPS62730. Или используйте один аккум на 1.2В + SPV1040.
Сообщить модератору
-21 #2 HWman 02.01.2014 21:10
Автор, юзай МК от Texas Instruments
Сообщить модератору
+2 #3 makc1806 24.02.2015 02:04
Geek часы , уже хочу себе такие! Автору - респект за оч. прямые руки. Корпус оч. нужен, как приятно смотритя новенький уголочек OLED, и каким он будет через год :cry:
И рубашки, кофты... Вопрос - как платку так четко сделали, заказывали где-то?
Сообщить модератору
+9 #4 Igor futa 27.02.2015 15:25
Просто шикарний годинник.
Планую повторити, єдине що використаю більш доступну DS1307 і LM1117, з відповідним редагуванням АЗ і ПЗ.
Велике ДЯКУЮ за опенсорс.
Сообщить модератору
+8 #5 MOZOK 10.03.2015 11:41
Лучше использовать ds1339u там и адреса совпадают , и будильники есть. разве что температуру не меряет. а насчет lm1117 , так она прожорливая. Думаю можна что-то получше найти.
Сообщить модератору
-1 #6 igor futa 25.03.2015 14:11
Хто небудь знає де копати прошивку, щоб підключити sh1106 ? Некоректно відображається інфа.
Вичитав . що там розмір буфера 132х64 замість 128х64, тобто треба посунути його. на область ОЛЕД.
Декілька днів копаю. найти не можу...
Сообщить модератору
0 #7 igor futa 04.04.2015 13:56
Проблема виявилась у відсутності автоматичного переадресування в наступний рядок , після закінчення попереднього, під час відображення.
Через це , вся картинка збивалась у один рядок.
Також було невідцентроване зоображення, через більший розмір буферу. та всі баги пофіксено, якщо комусь треба прошивка з підтримкою sh1106 Пишіть
З радістю поділюсь.
Сообщить модератору
+2 #8 igor futa 04.04.2015 13:56
Поправочка, Пишыть на
Сообщить модератору
0 #9 Makc_ 15.11.2015 08:02
Где купить такой джойстик?
Сообщить модератору
0 #10 AntonChip 15.11.2015 16:22
Цитирую Makc_:
Где купить такой джойстик?

например тут aliexpress.com/.../...
Сообщить модератору
+1 #11 Andrii Vladyka 12.06.2016 21:45
Класного качества у Вас плата получилась. Можно у Вас заказать такую плату?
Сообщить модератору

Избранное "Устройства на AVR"

Предлагаемое устройство собрано на микроконт­роллере. Оно имеет меньшие габариты и более простую конструкцию, что позволит установить его на моделях автомобилей или других электрофицированных игрушках.

Схема устройства показана на рисунке. Его основа — микроконтрол­лер AT90S1200. Линии порта В ...

Основой предлагаемого читателям устройства послужили исходные коды прошивки микроконтроллера набора NM3311 МАСТЕР КИТ. Видимо, после того как фирма ATMEL сняла с производства микропроцессор AT90S2313, руководство МАСТЕР-КИТ посчитало нецелесообразным хранить в коммерческой тайне исходные коды ...

В этой статье рассматривается схемотехническое решение, устройство и конструкция DDS генератора (генератор с прямым цифровым синтезом формы сигнала) на микроконтроллере ATmega16 фирмы Atmel. В приборе, кроме синтеза сигнала различной формы и частоты, реализуется возможность регулировки амплитуды и ...

Еще несколько лет назад прямые цифровые синтезаторы частоты (Direct Digital Synthesizers или DDS) были диковинкой с очень ограниченной областью применения. Их широкое использование сдерживалось сложностью реализации, а также недостаточно широким диапазоном рабочих частот.

Один инструмент, который отсутствовал в моей домашней лаборатории - это фунциональный генератор. Эти приборы, как правило дорогие, а возможности купить его у меня не было. Я подумал, что стоит попробовать самому собрать этот прибор. Я нашел довольно распространенный DDS чип(прямой цифровой синтез) ...

Основная идея проекта - исследовать силу гравитации. Игрушка сделана из половины мячя для пинг-понга. По окружности светится красная точка, которая всегда остается вверху. При вращении игрушки в любом направлении, как вы хотите - красная точка всегда будет подниматься снова. Видео показано ниже:

...

“SignALL” – GSM сигнализация (далее по тексту “устройство”), предназначена для охраны помещений, таких как квартиры, дачи, гаражи и т.д. в составе мобильного телефона Siemens. Отличительной особенностью данного уcтройства является то, что оно в отличие от других подобных схем, оно является ...

Увидев несколько устройств в сети, которые управляют светодиодами в зависимости от нагрузки на процессор, я решил создать свою собственную схему, так как другие выглядят не очень совершенно. Изначально планировал чтобы девайс общался с ПК по шине USB при помощи TTL последовательного ...

Контроллер работает со светодиодными лентами RGB, которые сейчас очень популярны и ими легко декоративно выделить потолки, лестницы, зеркала и полки в ванных комнатах, кухнях и т.д. Система управления разделена на две части: контроллер, основанный на микроконтроллере ATtinny2313 и питающий/силовой ...

Этот контроллер способен управлять отдельным RGB светодиодом или светодиодной лентой используя пульт дистанционного управления стандарта RC5. Устройство построено на базе распространенных компонентов: микроконтроллер Attiny2313 фирмы Atmel, инфракрасный приемник TSOP1736, стабилизатор LM7805, кварц ...

Ночник сделан из корпуса старого китайского светильника, быстросменяющиеся световые эффекты и быстрое перемигивание светодиодов было заменено на плавный перебор цветов радуги. Плата заменена на новую, и был использован RGB светодиод, управляет которым микроконтроллер Attiny2313. При ...

Термометр является HID-устройством (Human Interface Device). Термометр собран на популярном и относительно недорогом микроконтроллере ATtiny2313 (AT90S2313), непосредственно измерением температуры занимается интегральный термометр DS18B20 (или DS18S20).

С помощью описанного ниже простого прибора автолюбитель сможет за несколько минут проверить и отрегулировать начальную установку угла опережения зажигания на своем автомобиле, а также проверить работоспособность центробежного и вакуумного регуляторов.

Появление в продаже мощных светодиодов, ...

Автономные системы охраны получили достаточно широкое распространение в нашей стране из-за простоты и дешевизны. Классическая простейшая автономка представляет из себя вандалоустойчивый ящик с сиреной, скрытно устанавливаемый тумблер или кнопку для отключения сирены и дверной магнитоконтактный ...

Это мультиметр предназначен для измерения напряжения и тока в блоках питания. Шунт от 0,05 Ома до 2 Ом должен быть включен последовательно с нагрузкой. Может питаться от измеряемого напряжения основного блока питания в пределах 12-30 Вольт.

  • "Бегущий огонь" с автореверсом

    Предлагаемое ...

  • 8-ми канальная система инфракрасного дистанционного управления
    8-ми канальная система инфракрасного ...

    Основой ...

  • DDS генератор на ATmega16
    DDS генератор на ATmega16

    В этой статье ...

  • DDS генератор на Atmega48
    DDS генератор на Atmega48

    Еще несколько лет ...

  • DDS генератор сигналов на AT90USB162 и AD9833 управляемый по USB
    DDS генератор сигналов на AT90USB162 и AD9833 ...

    Один инструмент, ...

  • Gravitron
    Gravitron

    Основная идея ...

  • GSM сигнализация + Touch Memory на Attiny2313
    GSM сигнализация + Touch Memory на Attiny2313

    “SignALL” – GSM ...

  • RGB индикатор загрузки процессора компьютера на Attiny45
    RGB индикатор загрузки процессора компьютера на ...

    Увидев несколько ...

  • RGB контроллер на Attiny2313 с управлением на энкодере
    RGB контроллер на Attiny2313 с управлением на ...

    Контроллер работает ...

  • RGB контроллер с дистанционным управлением на Attiny2313
    RGB контроллер с дистанционным управлением на ...

    Этот контроллер ...

  • RGB ночник на Attiny2313
    RGB ночник на Attiny2313

    Ночник сделан из ...

  • USB-термометр на ATtiny2313
    USB-термометр на ATtiny2313

    Термометр является ...

  • Автомобильный стробоскоп
    Автомобильный стробоскоп

    С помощью ...

  • Автономная охранная система на базе Touch Memory
    Автономная охранная система на базе Touch Memory

    Автономные системы ...

  • АмперВольтметр на Atmega8
    АмперВольтметр на Atmega8

    Это мультиметр ...

Избранное "Устройства на MICROCHIP"

Таймер предназначен для отработки выдержки времени от 0 до 9999 секунд, с точностью 1 секунда. Во время отсчета показания индикатора уменьшаются и в любой момент можно посмотреть сколько еще секунд осталось до окончания заданного интервала.

С целью упрощения индикация и установка производится ...


Этот проект представляет собой 3-х канальную инфракрасную (ИК) дистанционную систему управления. Эта система работает на 12-bit  SIRC - сигналах, которые используются в пультах дистанционного управления фирмы Sony.


Часто при проверке цифровых сигналов или при отладке своих устройств необходим логический анализатор, тем более что все больше устройств разрабатывается на микроконтроллерах. Здесь рассматривается простое решение логического анализатора, который может использоваться для большинства цифровых ...


В этой статье представлена схема 4-х разрядного счетчика на PIC16F88 который имеет следующие характеристики:
- прямой и обратный счет
- сброс результата счета
- свободный счет или удержание при достижении заданного значения
- заданное количество разрядов
- сигнал на выходе контроллера при ...

Терморегулятор CH-1000 предназначены для управления системами регулирования температуры в пределах от - (минус) 50 до + 120 °С. Регулятор может использоваться как в системах отопления, так и в системах охлаждения с управлением компрессором. Регуляторы выпускаются в без корпусном исполнении ...

Описываемый ниже прибор позволяет в широких пределах измерять частоты электрических колебаний, а также ёмкость и индуктивность электронных компонентов с высокой точностью. Расширен предел измерения ёмкости до 10000мкФ.  Так же имеется встроенный генератор фиксированных частот до 1МГц.

Устройство предназначено для измерения малых сопротивлений, индуктивности, емкости и ЭПС конденсаторов. Функционально, схему можно разбить на 8 основных модулей:
- L/C генератор
- Блок источников стабильного тока (50mA/5mA/0.5mA)
- Блок, отвечающий за разряд испытуемого конденсатора
- Блок ...

Это проект полноцветного светодиодного индикатора уровня, который управляется по USB с компьютера на Windows 7 или Vista. Проект преследует несколько целей:

Во-первых, он показывает, как читать аудиоинформацию от машины на Windows и передавать эти данные через USB к устройству.
Во-вторых, он ...

Этот проект представляет собой RGB контроллер, который может быть настроен через соединение USB. Цвет подключенных светодиодов (общий анод) зависит от выбранного режима работы:

- Медленное изменение цвета (около 40 минут);
- Быстрое изменение цвета (около 2 минут);
- Изменение цвета по температуре ...

Все активнее светодиоды входят в нашу жизнь. Всё эффективнее становится светодиодное освещение. Всё ниже опускаются цены. Всё больше появляется возможностей получения сочных цветов, простоты в управлении. Всё чаще можно увидеть светодиоды в оформлении и декоративном освещении.

В этой статье мы ...

Power Pic RGB с дистанционным инфракрасным управлением это устройство, которое генерирует цвета с использованием RGB светодиода и может управляться с помощью любого инфракрасного пульта дистанционного управления протокола Sony SIRC.

Эта третья версия проекта Power Pic RGB, цель которой управлять ...

Светодиодные RGB - светильники используются для создания декоративной подсветки. Источниками света в них служат 3 светодиода красного, зеленого и синего цвета. Смешение цветов создает неповторимую световую картину с тысячами оттенков. Светодиоды являются энергосберегающими источниками света, и их ...

В устройстве предусмотрен ручной и автоматический режим индикации. Когда переключатель SA1 разомкнут действует автоматический режим, при этом цвета меняются с достаточно большой задержкой. Если SA1 замкнут работает ручной режим, где поворотом ручки потенциометра R4 выбирается подходящий цвет ...

24 светодиода, расположенные по кругу создают несколько световых эффектов. Управляет всем микроконтроллер PIC16F628. Скорость перемигивания светодиодов можно изменить путем смены кварца на разные частоты. Схема устройства представлена ниже. Также можно посмотреть видео работы автомата.

Предлагаемое автоматическое зарядное устройство (ЗУ) предназначено для зарядки батареи аккумуляторов номиналь­ным напряжением 12 В и емкостью 1 ...10 А-ч, но при небольшой доработке его можно применить для зарядки аккумуляторных батарей с другими напряжением и емкостью.

В ЗУ применен ...

  • 0-9999 секундный таймер на PIC12F683
    0-9999 секундный таймер на PIC12F683

    Таймер ...

  • 3-х канальная система инфракрасного дистанционного управления на PIC12F629
    3-х канальная система инфракрасного ...

    Этот проект ...

  • 4-канальный логический анализатор на PIC микроконтроллере
    4-канальный логический анализатор на PIC ...

    Часто при ...

  • 4-х разрядный счетчик импульсов на PIC16F88
    4-х разрядный счетчик импульсов на PIC16F88

    В этой статье ...

  • CH-1000 - терморегулятор с датчиком температуры DS18B20
    CH-1000 - терморегулятор с датчиком температуры ...

    Терморегулятор ...

  • FLC– метр/генератор на PIC16F628
    FLC– метр/генератор на PIC16F628

    Описываемый ниже ...

  • LCF - метр PIC18F2520+Nokia 3310LCD
    LCF - метр PIC18F2520+Nokia 3310LCD

    Устройство ...

  • RGB индикатор уровня на PIC18F2550
    RGB индикатор уровня на PIC18F2550

    Это проект ...

  • RGB контроллер с USB интерфейсом на PIC18F2550
    RGB контроллер с USB интерфейсом на PIC18F2550

    Этот проект ...

  • RGB контроллер с дистанционным управлением на PIC12F683
    RGB контроллер с дистанционным управлением на ...

    Все активнее ...

  • RGB контроллер с ИК ДУ на PIC12F629/675/683
    RGB контроллер с ИК ДУ на PIC12F629/675/683

    Power Pic RGB с ...

  • RGB светильник на PIC12F629
    RGB светильник на PIC12F629

    Светодиодные RGB - ...

  • RGB светильник на PIC12F675
    RGB светильник на PIC12F675

    В устройстве ...

  • Автомат световых эффектов на PIC16F628
    Автомат световых эффектов на PIC16F628

    24 светодиода, ...

  • Автоматическое зарядное устройство для АКБ 1-10 А-ч
    Автоматическое зарядное устройство для АКБ 1-10 ...

    Предлагаемое ...

Авторизация