如何制作一个大数字钟？

今年是比较勤快的一年，实现了多个尘封多年的想法，大数字钟、数字收音机、卫生间排风扇控制器、家庭传感器网络，以及发光底座等制作，其中家庭传感器网络是最大的一个，从去年开始，到现在基本完成，是基于Arduino的多节点系统。而大数字钟差不多就是今年最后一个完成的了。这里从最后一个开始逐一记录今年的DIY活动。

大数字钟其实是完成了主机板部分，外壳还没开始设计，但是已经可以正常使用了。这个制作的想法去年已经有了，今年中旬买了6个1.5寸共阴的数码管，算是作为一个开始。构想如下：

1、仍然打算自己制作PCB，不准备去打板，鉴于手工状态下只能做单面的，因此在电路上要下一番功夫，就是说数码管连线才用S形的走线方式，这样才不至于出现大团的交叉线，当然程序上也要做一番改变了，码表不再是用常用的软件能生成了，只能自己一个一个的计算出来。

2、贪图点方便，用国产的TM1638数码管驱动模块，只需要3根数据线，能调整亮度，具有恒流功能，这个芯片早在前年就已经买来，准备用在钟控收音机上了（现在变成了两个项目）。不再需要在程序里不停扫描，也不需要接一堆三极管或者74LS593之类芯片来驱动了，线路上简单了很多。数码管之所以用1.5寸的，因为大尺寸的数码管笔划都是多个LED串联而成的，1.5寸的是2串，3.4伏电压可以驱动，再大就是3串4串了，驱动电压要高于5v，而我的电源是5V的，而且家用的1.5寸的也已经够大了。

3、RTC芯片仍然采用DS1302，原因简单：家里还有好几个这种芯片还没消化完，虽然只值块把钱，竟然也舍不得扔掉。

4、主控用Mega8，原因跟DS1302相同，而且是DIP封装的，尽管手里还有若干片贴片的M8。

5、RTC后备电源用3.6V的镍氢电池组，原因还是因为手里有2个，买了多年一直没用上。

6、电源具有两种接口，一种是MIN-USB接口，另一种是从太阳能电池接入12V电源，降压到5V，原本是可以用7805的，但是线性的稳压效率太低，发热巨大，所以决定才用LM2596S-ADJ开关稳压芯片，原因还有一个，也是多年前买了好几个，从来没有用过～～。

7、这条是跟其他数字钟最不同的，就是上面还搭载了一个温湿度计，而且是可以上传到网络上的，用SHT10采集数据，用24L01发送到网络主机，然后上传到网络，可以在远程查看温湿度数据。因为用到了24L01，它还具有另外一个功能：可以从别的节点接收GPS校时信号，实现自动校时功能！！

8、还有零碎的功能：可以随环境光亮度，动态调整数码管亮度、可以用任意遥控器控制显示内容。

2个多月前，用面包板验证了S形走线的可行性。

11月11日那天，正式启动了这项制作。 用大的洞洞板搭建了数码管部分的电路，主控M8、DS1302、SHT10及按键采用外接的开发板模块。在这套东西上完成了大部分程序的开发。这里要说的是24L01的SPI接口没有才用硬件的接口，而是用的模拟SPI，之所以这样做，是为了单面PCB的设计方便，不至于受困于固定的线路，而是可以根据走线要求，选择合适的引脚来用。

在洞洞板上搭建电路后快一个月的时间，发现了一个挠头的问题，就是DS1302经常无故停振，尽管早就确认是因为连接主控和DS1302板直接的连线过长过乱，引起震荡不稳定，还是采取了很多方法，试图解决这个问题，但是最后还是失败了。

本来打算就这样乱糟糟的算了，反正离心目中的完美作品还差得远，12月1日，开始设计PCB，板上的TM1638没有直接焊接在板子上，而是用以前做的TM1638的贴片转DIP板上安装，这样避免了用贴片的种种麻烦，毕竟这种芯片不像MCU，可以任意指定管脚功能。经过几天的修改，却始终没有把它变成PCB板的动力，周末也就是12月6号，心血来潮，决定冒着没有仔细核对线路而造成作品完全失败的危险，把PCB板做出来！

正面

反面

家里的激光打印机自从更换了墨盒后，打印线路图一直很不给力，要么有污渍，要么线路被搞乱，这次做的板尺寸大大超过了以往的板子，所以竟然浪费了10来张热转印纸，最后马马虎虎的成功了。本来一直有个困扰，自己腐蚀覆铜板的时候，无论做多小的板子，都得花上1个到2个小时的时间，让人头痛不已，今天决定采用水浴加热的方法，以前也用过，只是温度不高，怕碳膜脱落，这次 把温度提高了不少，竟然只花了半小时不到就腐蚀完成了，看来以前是太小心了！

板子处理好后，检查线路，补上断点，钻孔，装插座，焊接，测试电源，插上芯片，一路顺风，这次没有好好的校对线路，尽然做到了仅漏掉一根VCC线（早期的PCB上是有的，后来不知何故没了），以及一个最后加上去的贴片熔丝因为尺寸没有好好检查无法焊接上去，只好用线短接了，其他错误一个没有，即使有，也可以用软件来弥补，比如为了走线方便，在PCB上5号和6号数码管的COM端没有按顺序接到TM1638上，这点是可以通过软件来修补的，不算问题～～，整个板子只有一条跳线，干净利索，在安装TM1638模块的时候，发现PCB设计的两排插座间距太大了，这真的要归咎于自己的粗心了，没有仔细测量转接板 的尺寸，而是估计了一个就直接设计了，打印稿纸的时候竟也没校对出来！

12月7日，无法忍受掰开TM1638转接板引脚，强制按在插座上的别扭状态，重新设计了转接板，乘热打铁，又设计了按键/SHT10板，设计的时候脑海里想得是这个必须是用双面板才能实现的，实际打印出图纸的时候，发现其实用单面板也是可以实现的！不过想想也算了，以前从没做过双面的，这次就当是试验了，没想到制作很成功，两面孔只相差零点几个毫米，基本重合，不爽之处也有，就是下面的引线插针应该设计在背面的，我却习惯成自然设计到了正面，不过这个也算是问题～，板子左边是3个按键，右边是一个SHT10的位置。板子打磨好后，调试一次性成功！

这是基本完成的作品，整个做下来，消耗了好几个积压的芯片～～

至于外壳，可能要等下一次心血来潮了～～