該項(xiàng)目使用 Arduino 處理器控制 1958 年的老式研磨有機(jī)玻璃數(shù)字顯示屏，用于顯示時(shí)間和溫度。電路由 USB 連接器的 5VDC、Arduino 電源的 9VDC 或使用降壓調(diào)節(jié)器電路板的 12VDC 供電。該項(xiàng)目自 2022 年建成以來(lái)一直由 12V 太陽(yáng)能電池持續(xù)運(yùn)行。DS3231 實(shí)時(shí)時(shí)鐘非常穩(wěn)定，只需在夏令時(shí)發(fā)生變化時(shí)調(diào)整時(shí)間即可。

　　該顯示屏顯然是早期數(shù)字電壓表的一部分，根據(jù)左側(cè)數(shù)字上的 +/- 和 AC 符號(hào)可知。它是從一家剩余電子產(chǎn)品經(jīng)銷商處購(gòu)買的，沒(méi)有附帶任何電子設(shè)備。該結(jié)構(gòu)由一個(gè)鋁制框架組成，帶有銑削通道，可容納成堆的有機(jī)玻璃片。數(shù)字、小數(shù)點(diǎn)和其他符號(hào)被銑削到有機(jī)玻璃片上。當(dāng)光線通過(guò)鋁制框架上的孔照射到有機(jī)玻璃片的側(cè)面時(shí)，各個(gè)數(shù)字就會(huì)亮起。顯示屏的外觀類似于大型霓虹 NIXIE管。最初，顯示屏?xí)尚⌒桶谉霟艋蚰藓鐭粽樟?。?shù)字高 1 英寸，顯示屏正面約為 8 英寸 x 3 英寸。
　　該顯示屏由 100% 的難得金屬 制成，是獨(dú)一無(wú)二的設(shè)備。有一家名為 Lixie Labs的小公司 過(guò)去曾生產(chǎn)過(guò)類似的顯示屏。不幸的是，該公司似乎不再有數(shù)字庫(kù)存。有數(shù)控銑床的雄心勃勃的人可以生產(chǎn)所需的數(shù)字板并制作自己的顯示屏。
　　總共有 24 位信息從 Arduino 微控制器串行移位到控制 LED 顯示屏的接口板。接口板使用三個(gè) 74HC595 移位寄存器/鎖存器 IC，它們控制四個(gè) 74LS145 解碼器/驅(qū)動(dòng)器 IC，用于驅(qū)動(dòng) 40 個(gè)獨(dú)立數(shù)字。6 位 75492 驅(qū)動(dòng)器 IC 控制四個(gè)小數(shù)點(diǎn)和 +/- 符號(hào)。這里可以使用更常見(jiàn)的 ULN2003 IC，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊_排列更改。如果建造者想要使用第三個(gè)移位寄存器的所有 8 個(gè)輸出，也可以使用 8 位 ULN2803。原始電壓表應(yīng)用中的 AC 符號(hào)未使用。
　　顯示屏的 LED 是超亮的 505nM 水綠色部件。之所以選擇它們是因?yàn)樗鼈兞炼雀?，顏色好看。也可以使用不同顏色?LED，但它們應(yīng)該是超亮類型的。LED 通過(guò) 100 歐姆和 120 歐姆限流電阻驅(qū)動(dòng)，這些電阻將工作電流設(shè)置在 15mA 左右。如果您想驅(qū)動(dòng)紅色或橙色等低壓 LED 顏色，則應(yīng)增加這些電阻的值。小數(shù)點(diǎn)和 +/- 符號(hào)以較低的電流水平驅(qū)動(dòng)，因?yàn)榉?hào)位于顯示屏的前面，需要的亮度稍低一些。
　　接口板的 5V DC 電源來(lái)自 Arduino 的 5V 總線，一些旁路電容器用于消除移位寄存器電路的故障。1N4001 二極管連接在接口板的 5V 總線和接地線上，當(dāng)電源引腳與 Arduino 連接不正確時(shí)，它可以防止反極性施加到接口芯片上。接口板上安裝了可選的紅色 LED 和限流電阻器作為電源指示器。
　　Dallas DS3231 I2C 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片通過(guò) SCL 和 SDA 引腳連接到 Arduino 的 I2C 總線。時(shí)鐘芯片還需要連接到 Arduino 的 +5V 和接地引腳。Adafruit 出售一款不錯(cuò)的 DS3231 分線板 ，其中包括一個(gè)小型鋰電池座。
　　這是該項(xiàng)目的Arduino 源代碼 。需要將幾個(gè)額外的庫(kù)下載到 Arduino 開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中以支持溫度傳感器。這些包括：SPI、OneWire 和 DallasTemperature。DS3231 時(shí)鐘芯片需要 Adafruit RTClib 和 BusIO 庫(kù)。
　　接口板是使用 IC 插座和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)焊接接線在穿孔原型板上構(gòu)建的。大多數(shù)連接都使用繞線，+5V 和接地總線使用 22 號(hào)鍍錫總線線。接口板和 LED 陣列之間的連接使用彩虹帶狀電纜完成。接口板和 Arduino 之間的連接使用絞合線和針頭完成。在連接所有 LED 之前，測(cè)試接口板非常重要，這樣可以最大限度地減少電纜彎曲，從而避免 LED 針腳折斷。
　　單個(gè) LED 安裝在顯示屏組件的孔中，并用熱熔膠固定。五個(gè)公共 LED 陰極總線連接在一起，并通過(guò)另一條帶狀電纜帶回接口板。焊接 LED 引腳時(shí)務(wù)必使用散熱器，因?yàn)?LED 對(duì)過(guò)熱極為敏感。
　　使用螺紋支架和 4-40 機(jī)械螺釘將 Arduino 和接口板固定在空白 PC 板上。使用熱熔膠將空白 PC 板固定在顯示器組件的背面。
　　用于放置顯示屏的木箱目前處于規(guī)劃階段。將切割三塊木料作為底部和側(cè)面。將切割一塊透明的有機(jī)玻璃作為頂部，以便可以看到 LED 的背面。背面將添加一塊薄木片或電路板材料以保護(hù)電子設(shè)備。
　　時(shí)鐘和溫度計(jì)的操作是全自動(dòng)的，只需打開(kāi)電源并觀察其運(yùn)行即可。打開(kāi)電源后，軟件會(huì)通過(guò)小數(shù)點(diǎn)和減號(hào)運(yùn)行一個(gè)簡(jiǎn)短的動(dòng)畫(huà)序列，然后顯示溫度傳感器的數(shù)量。之后，它進(jìn)入主顯示循環(huán)。主循環(huán)交替顯示時(shí)間和溫度，也可以選擇顯示一系列隨機(jī)數(shù)。軟件會(huì)自動(dòng)找出連接了多少個(gè)溫度傳感器，然后顯示每個(gè)傳感器，然后再循環(huán)顯示時(shí)間。隨機(jī)數(shù)只是為了展示顯示器功能的視覺(jué)效果，數(shù)字會(huì)隨機(jī)跳動(dòng)幾秒鐘，形成一場(chǎng)漂亮的 3D 燈光秀。
　　一旦設(shè)置好，實(shí)時(shí)時(shí)鐘應(yīng)能保持?jǐn)?shù)年的準(zhǔn)確時(shí)間。如果軟件檢測(cè)到實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片的電池電量耗盡，它會(huì)將時(shí)鐘設(shè)置為最近一次編譯的時(shí)間。
　　有三個(gè)時(shí)間設(shè)置按鈕連接到 Arduino 的數(shù)字輸入引腳 5、6 和 7。輸入引腳均有 4.7K 上拉電阻連接到 +5V，按下按鈕時(shí)，每個(gè)輸入引腳接地。要設(shè)置小時(shí)，請(qǐng)按下引腳 5 上的按鈕，等待 2 位數(shù)字顯示開(kāi)始遞增，當(dāng)小時(shí)正確時(shí)松開(kāi)按鈕。引腳 6 上的按鈕以與小時(shí)設(shè)置相同的方式設(shè)置分鐘。引腳 7 上的按鈕將秒數(shù)保持在零，松開(kāi)按鈕后計(jì)數(shù)恢復(fù)。要準(zhǔn)確設(shè)置時(shí)間，請(qǐng)將分鐘向前調(diào)整一分鐘，然后按住秒數(shù)歸零按鈕，直到參考時(shí)間達(dá)到 0 秒。
　　項(xiàng)目擴(kuò)展
　　無(wú)需更改軟件即可將多個(gè)溫度傳感器添加到設(shè)備中。只需將額外的 DS18B20 溫度 IC 與第一個(gè)傳感器并聯(lián)即可。每個(gè) DS18B20 都有一個(gè)唯一的序列號(hào)，并將在軟件中顯示不同的索引號(hào)，從 0 開(kāi)始。
　　遠(yuǎn)程溫度傳感器應(yīng)使用屏蔽線進(jìn)行連接，以防止附近的雷擊和其他噪聲破壞數(shù)據(jù)甚至損壞 Arduino。屏蔽線應(yīng)在控制器側(cè)接地，在傳感器側(cè)保持浮置。
　　第三個(gè) 74HC595 移位寄存器上有兩個(gè)未使用的位，它們可用于直接驅(qū)動(dòng)兩個(gè) LED 以指示攝氏溫度或華氏溫度或內(nèi)部/外部溫度。這兩個(gè)額外的位還可以驅(qū)動(dòng) 2 到 4 線解復(fù)用器 IC（例如 74HC139 或 74HC155 的一半），以點(diǎn)亮四個(gè) LED 中的一個(gè)或三個(gè) LED 中的一個(gè)，并關(guān)閉第四個(gè)狀態(tài)的 LED。三個(gè) LED 可用于指示內(nèi)部/外部溫度和 PM（時(shí)間）。
　　通過(guò)在設(shè)置函數(shù)中將單位變量設(shè)置為 0 或 1，可以輕松修改傳感器軟件以顯示華氏度或攝氏度的溫度。通過(guò)讀取 Arduino 數(shù)字 I/O 引腳之一上的開(kāi)關(guān)或跳線的狀態(tài)，可以輕松更改代碼以選擇任一刻度。