時鐘使用由Arduino控制的2個電子機(jī)械時鐘運(yùn)動來顯示日和月。第三個石英控制機(jī)芯顯示時間潮低潮或高潮。

日歷是全自動的，并考慮到閏年以及夏季和冬季時間的變化。

時鐘所有4個季度和每小時鐘聲都有完整的威斯敏斯特鐘聲。

時鐘是獨(dú)立的，不需要主時鐘。

它有一個內(nèi)置的解碼器，用于DCF77“原子鐘”。

輔助LCD顯示屏顯示時間，日期以及DCF77信號和解碼器信息。

請?jiān)诖颂幉榭次业娜諝v時鐘網(wǎng)頁。

步驟1：

時鐘設(shè)計(jì)圍繞一個12英寸（300毫米）的英文辦公室撥號時鐘盒，我沒有動靜地從Ebay上撿起來。

金屬表盤被剝掉，重新粉刷并用我自己的表盤設(shè)計(jì)重新標(biāo)記了

橡木表盤環(huán)繞被剝?nèi)?，拆開了然后將它漂白以減輕顏色。

我安裝了鉸鏈和一個鎖扣，因此表盤可以打開可以訪問內(nèi)部的控件/電子設(shè)備。

圖1和圖2顯示了安裝在背板上的時鐘組件。

圖3顯示了表盤后面的空背框。

圖4顯示了安裝在表盤背面的3個時鐘動作。 30秒的日間機(jī)芯直接用螺栓固定在表盤上。月份和潮汐運(yùn)動安裝在擰到木制表盤環(huán)繞的條上。

這可以隱藏固定螺母。

步驟2：連接

Chimes fig 1 adafruit Audio FX Sound Board

時鐘通過adafruit Audio FX Sound Board + 2x2W發(fā)出季度小時和小時放大器

主板上有16MB的存儲空間，因此您可以存儲長達(dá)15分鐘的高質(zhì)量壓縮音頻。如果你使用單聲道而不是立體聲，那就加倍了

內(nèi)置大容量存儲USB - 將任何微型USB線插入聲卡和計(jì)算機(jī)，你可以直接拖放文件，就好像它是一個USB密鑰

壓縮或未壓縮音頻 - 使用壓縮的Ogg Vorbis文件獲取更長的音頻文件或未壓縮的WAV文件

高質(zhì)量聲音-44.1KHz 16位立體聲。解碼硬件可以處理任何比特/采樣率和單聲道或立體聲

11觸發(fā)器 - 最多連接11個按鈕或開關(guān)，每個按鈕或開關(guān)可以觸發(fā)音頻文件播放

立體聲線路輸出 - 在線路級別左右聲道均有突破，因此您可以隨時連接任何類型的立體聲或有源揚(yáng)聲器

五種不同的觸發(fā)效果 - 通過更改文件名稱，您

此時鐘可以使用2種不同的鈴聲選項(xiàng)

選項(xiàng)1小時鈴聲是從4英寸長鐘鐘和鐘琴的四分鐘鐘聲。選項(xiàng)2小時鐘是手鈴和長鐘鐘的組合，而QT鐘則是手鈴。

每個音符都是單獨(dú)采樣，然后在Audacity中放在一起，為鐘聲制作音樂的每個部分。

對于每種類型，總共有六個編鐘樣本al，每季度四個，小時鐘兩個。四分之一的鐘聲分段組成，并提供威斯敏斯特式的鐘聲。

選項(xiàng)1（Glockenspiel）見上面的zip文件夾

有分段

第1節(jié)注釋FAGC Quarter Chime T01.wav

第2節(jié)注釋CGAF Half Chime T02.wav

第3節(jié)注釋AGFC Three Quater Chime T03.wav

第4節(jié)注釋CGAF Full Chime T04.wav

Quarter過去的時間播放第1節(jié)

半小時播放第1節(jié)然后第2節(jié)

小時過去一小時播放第1，2節(jié)然后第3節(jié)。

全部小時播放第1，2，3節(jié)然后播放第4節(jié)。

請注意，整小時響鈴在59分49秒播放，因此它可以在小時開始播放小時之前播放。修改第843行至第49行的代碼，例如if（minutes == 59 && seconds == 49 && chimepwr == 1）//允許完整的威斯敏斯特鐘聲在小時鐘聲開始之前響起49個老鐘聲

小時鐘包括兩個樣本都是單個鐘聲。第一個樣本持續(xù)不到一秒鐘，然后結(jié)束時鐘聲消失。小時短T06.wav

第二個樣本持續(xù)9秒，包含完整的單個鈴聲，因?yàn)樗?。小時長T05.wav

在一個真正的鐘表中，錘子撞到鈴鐺，導(dǎo)致鈴聲響起。通常它會輕輕地消失，但如果時鐘再次敲擊鐘聲，例如如果它超過1點(diǎn)鐘鳴響，那么鈴聲會停止消失并再次大聲響起。

為了模擬這個效果，除了最后一個鐘聲之外，最后一個鐘聲都是短暫的鐘聲，最后9秒的鐘聲響起鈴聲響起。

選項(xiàng)2（手鈴）見上面的zip文件夾

有部分

第1節(jié)注釋FAGC Quater Chime T01.wav

第2節(jié)注釋CGAF Half Chime T02.wav

第3節(jié)注釋AGFC Three Quater Chime T03.wav

第4節(jié)注釋CGAF Full Chime T04.wav

小時過去小時播放第1節(jié)

小時過半播放第1節(jié)然后第2節(jié)

小時過去小時播放第1，2節(jié)然后第3節(jié)。

Full Hour播放第1，2，3節(jié)然后播放第4節(jié)。

請注意，整小時響鈴在59分47秒播放，因此它可以在小時開始播放小時之前播放。修改第843行到第47行的代碼，例如if（minutes == 59 && seconds == 47 && chimepwr == 1）//允許完整的威斯敏斯特鐘聲在小時鐘聲開始之前響起49個老鐘聲

小時鐘包括兩個樣本都是單個鐘聲。第一個樣本持續(xù)不到一秒鐘，然后結(jié)束時鐘聲消失。小時短T06.wav

第二個樣本持續(xù)9秒，包含完整的單個鈴聲，因?yàn)樗АＰr長T05.wav

在一個真正的鐘表中，錘子撞到鈴鐺，導(dǎo)致鈴聲響起。通常它會輕輕地消失，但如果時鐘再次敲擊鐘聲，例如如果它超過1點(diǎn)鐘鳴響，那么鈴聲會停止消失并再次大聲響起。

為了模擬這個效果，除了最后一個鐘聲之外，最后一個鐘聲都是短暫的鐘聲，最后9秒的鐘聲響起鈴聲響起。

按下“測試音按鈕”時，還會播放測試波形文件。這允許您設(shè)置音量而無需等待時鐘敲擊。 T00.wav

小時編鐘序列

小時。

1點(diǎn)鐘 - 長鳴聲

2點(diǎn)鐘 - 短鈴聲然后長鈴聲

3點(diǎn)鐘 - 短鈴聲，短鈴聲然后長編鐘

4點(diǎn) - 短鈴，短鈴，短鈴，然后是長鈴。等。

第3步：控制面板

除了主板上的Arduino復(fù)位開關(guān)外，控制面板還包含控制日歷時鐘的開關(guān)。

有關(guān)每個開關(guān)的詳細(xì)信息，請參見上面的表4。

步驟4：LCD顯示器

時鐘背板上安裝了4x20 LCD顯示器。

顯示器用于監(jiān)控DCF77庫和一些基本時鐘功能?？刂泼姘迳系拈_關(guān)用于打開和關(guān)閉顯示屏，通常僅在打開時鐘時保持打開狀態(tài)。

顯示屏顯示以下信息。

第1行

時間和日期。請注意，日期為英國格式dd/mm/yyyy

第2行

第1節(jié)在3個狀態(tài)之間旋轉(zhuǎn)

1顯示下一個計(jì)算的閏年

2 DCF77庫設(shè)置的石英調(diào)諧頻率

3以Hz為單位的石英晶體精度。

注意這不是時鐘精度，但DCF77信號應(yīng)該損失石英晶體精度。 DCF77庫通過將其與DCF77信號進(jìn)行比較，自動調(diào)整Arduino石英晶體頻率。

第2節(jié)時區(qū)和夏季/冬季時間指示器

第3行

第1節(jié)顯示是否在開機(jī)時禁用了鐘聲。由于聲卡在電源恢復(fù)時默認(rèn)為全音量，因此在開機(jī)時會禁用響鈴。我不想在停電后半夜被滿卷鐘聲吵醒。通過按控制面板上的“Chime On”開關(guān)啟用鐘聲。一旦開啟，它們一直持續(xù)到斷電并恢復(fù)。如果需要，控制面板上有一個手動“揚(yáng)聲器開/關(guān)”開關(guān)。

第2節(jié)顯示DCF77庫狀態(tài)“Sync‘d”，“Locked”，“Dirty”或“Fail”

第4行

第1部分以百分比顯示信號匹配。該庫預(yù)測信號應(yīng)該是什么，并將其與輸入的DCF77信號進(jìn)行比較。

Secton 2顯示月份電機(jī)邏輯的狀態(tài)。

步驟5：撥號

圖1帶有bezal的表盤可以安裝時鐘動作

圖2用Turbo Cad設(shè)計(jì)的空白表盤

日歷時鐘表盤是使用Turbo Cad設(shè)計(jì)和繪制的。

然后將最終設(shè)計(jì)作為巨型貼紙打印在A3 Lazertran噴墨紙上。

首先擦掉原來的表盤，去除所有舊油漆和刻字。然后涂上一層白色（白色在舊鐘表中看起來很糟糕）。然后將表盤貼紙應(yīng)用于空白刻度盤，然后在干燥時，在頂部噴涂3層丙烯酸清漆。這使得貼花背景變得清晰，因此可以通過頂部的刻度字體看到白色表盤。

步驟6：日間運(yùn)動控制

日間運(yùn)動是30秒的奴隸運(yùn)動。這些機(jī)芯適用于辦公室和工廠的時鐘，并由主時鐘每30秒步進(jìn)一次。

我在這個時鐘中使用Synchronome機(jī)芯圖1，因?yàn)樗o湊。

圖2和3大多數(shù)30秒的從動裝置的工作方式與較大的根特型機(jī)芯相同。

零件和操作如下。

A是主棘輪，有120個牙齒

B操作電磁鐵

C電樞

D電樞桿

E驅(qū)動棘爪，它移動棘輪 - 驅(qū)動彈簧通常使驅(qū)動棘爪與棘輪嚙合，并且電樞遠(yuǎn)離電磁鐵

G后吸桿，當(dāng)銜鐵被吸引時，可防止棘輪移動，這可能是由于振動或帶有外露表盤的時鐘 - 手上的風(fēng)壓力

H動量停止，這可以防止棘輪出現(xiàn)問題g每個脈沖移動一個以上的齒，并且用棘爪E將棘輪鎖定在脈沖之間

J限制銜鐵行程的行程極限停止，

當(dāng)電磁鐵B被來自主時鐘的脈沖激勵時，電樞C被吸引，棘爪E抵抗彈簧F的壓力向右推進(jìn)，并落入棘輪A上的下一個齒。當(dāng)脈沖停止時，春天F驅(qū)動爪子！ E向前，棘輪旋轉(zhuǎn)一個齒，相當(dāng)于表盤半分鐘。 ’分鐘‘手附著在。棘輪還通過一系列減速比為12比1的齒輪驅(qū)動’小時‘手。

工作電流運(yùn)動的工作電流為250 mA。電磁鐵的電阻在7.5到10歐姆之間，它們可以在電路中連接而不參考極性。

分針驅(qū)動用于指示月份的日期。這只手直接連接到由時鐘電機(jī)棘輪驅(qū)動的120齒輪。因此，在原始時鐘中，120 x 30秒脈沖將分鐘驅(qū)動1小時。

圖4 120齒輪被放大并疊加在時鐘顯示屏上，以顯示每顆牙齒與月中的日期的關(guān)系。每個月最多有31天，所以120個牙齒除以31，得到3.87個牙齒，可以移動1天的手段。這顯然是不可能的，因此時鐘設(shè)計(jì)為每天移動3手牙齒。這一個月最多使用3x31天或93顆牙齒。在每個月末，添加額外的脈沖以將日期移動到該月的第1天。由于每個月的天數(shù)變化，Arduino微控制器在每個月結(jié)束時計(jì)算出來，需要多少額外的脈沖才能將日期移動到當(dāng)月1日。

圖5顯示了多少額外的

這可以在圖6中看到。將日手從1天移動到下一個需要3個脈沖所以需要脈沖從每個月末開始回到第1天。

例如，在31個月結(jié)束時，將發(fā)送額外的30個脈沖以在該月的第1天停止日期。

步驟7：月份撥號

圖1月份表盤

月份指針由Lavet型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動。

電機(jī)來自石英鐘表機(jī)芯，石英控制板切出。電機(jī)需要非常低的電流來驅(qū)動它，并且可以通過微調(diào)電阻直接從Arduino輸出驅(qū)動。電阻器用于調(diào)節(jié)電動機(jī)的電流，使其工作時不會過度驅(qū)動。

圖2通過將極性反轉(zhuǎn)到驅(qū)動線圈來驅(qū)動電機(jī)，這使得永磁體齒形轉(zhuǎn)子（下面的紅色）轉(zhuǎn)動180°。每次驅(qū)動電機(jī)極性反轉(zhuǎn)時，齒形轉(zhuǎn)子將繼續(xù)沿相同方向轉(zhuǎn)動。

Arduino的2個輸出引腳用于驅(qū)動電機(jī)，1個引腳始終與另一個相反。

月份指針指針連接到秒齒輪。這個輪子每60個極性變化一次，并且由于一年中有12個月，時鐘電機(jī)需要步進(jìn)5次（60個牙齒/12個月），以便在月經(jīng)表盤上移動月份1個月。

請注意代碼總是發(fā)送6個脈沖，因?yàn)榈谝粋€脈沖將被忽略，因?yàn)闃O性不會改變。在6個脈沖結(jié)束時，兩個Arduino引腳都設(shè)置為“低”，因此在下個月之前沒有電流通過驅(qū)動線圈。

在初始設(shè)置時，月份手可由2個開關(guān)控制，“stepmonth 1”和“stepmonth 5”。這是一個單中心關(guān)閉鎖定開關(guān)。 “stepmonth 1”開關(guān)每秒對單個電機(jī)施加一次交替脈沖，并保持開啟直到手開始移動。如果開關(guān)保持在月份，則電動機(jī)將繼續(xù)步進(jìn)，直到開關(guān)移動到中心關(guān)閉位置。 “stepmonth 5”開關(guān)每秒一次向蛾馬達(dá)施加5個交替脈沖。要使用將開關(guān)移至開啟位置并等待月份指針開始移動，然后返回中心關(guān)閉位置。然后月份將提前1個月然后停止。要設(shè)置月份指針，首先使用“stepmonth 1”開關(guān)將指針設(shè)置為一個月，然后使用“stepmonth 5”開關(guān)逐步執(zhí)行整個月，直到顯示正確的月份。

第8步：月運(yùn)動修改

UTS石英鐘運(yùn)動哈克

我使用U.T.S.運(yùn)動無花果在我的大多數(shù)時鐘中都是1，因?yàn)樗鼈冑|(zhì)量很好，有一個安全的分針固定，并且可用于大手的高扭矩型號。

如果你沒有U.T.S.然后你應(yīng)該能夠找到一種修改它的方法，因?yàn)樗鼈兌挤浅Ｏ嗨?。唯一不能使用的是“靜音”動作，掃描秒針，因?yàn)樗鼈儾灰蕾囉?秒脈沖來驅(qū)動它們。通過將薄螺絲刀向下滑入圖2中機(jī)箱頂部和底部可見的插槽，小心地將機(jī)芯分開，然后松開鎖定卡舌。圖3移除了頂部和底部的箱子部分。圖4然后可以將石英PCB和電機(jī)部分作為一部分提起，留下空殼和電池座部分。將電池端子拉出并丟棄。圖5現(xiàn)在可以修改上一步中移除的石英PCB和電機(jī)部分。圖6用鋒利的刀將軌道從集成電路（黑色斑點(diǎn)）切割到其中一個驅(qū)動線圈。焊接到驅(qū)動線圈的電線并將它們送入空電池槽。圖7使用一小塊vero板19個孔×4個條帶構(gòu)成石英電機(jī)驅(qū)動接口電路。該電路具有保護(hù)齊納二極管x2 @ 8.3v，用于設(shè)置Lavett電機(jī)驅(qū)動電流的10K預(yù)設(shè)電阻，一個On/Off開關(guān)和一對PCP連接器，用于將電路連接到Arduino電路板的驅(qū)動輸出。圖8顯示了Vero板的后部和切割軌道的位置。圖9最后將電線從電機(jī)線圈焊接到Vero板，然后將外殼重新卡在一起。用少量熱熔膠將Vero板粘貼到位。

步驟9：潮汐時鐘

潮汐時鐘顯示低潮或高潮的時間。由于潮汐時間受到許多變量的影響，潮汐時鐘使用現(xiàn)成的潮汐時鐘模塊，只需連接潮汐手。

使用在互聯(lián)網(wǎng)上找到當(dāng)?shù)睾I的潮汐時間，然后設(shè)置時鐘運(yùn)動的調(diào)節(jié)輪。

步驟10：原理圖

圖1顯示原理圖和圖2 Arduino Uno連接

原理圖也可以在這里看到

步驟11：Vero Board布局

Arduino和音效板的組件安裝在vero板上。然后將其安裝在鐘表的背板上。電路板上安裝了一個反極性保護(hù)二極管

，這將使輸入電壓降低幾分之一伏。電路板顯示5.6伏連接，但需要調(diào)低電壓，以便在連接Arduino和音板之前電源電壓為5伏或更低。

步驟12：測試

由于時鐘是全自動的，因此無需手動設(shè)置時間和日期。所有測試都是通過將DCF77格式的虛擬無線電時間和日期代碼發(fā)送到時鐘來完成的。

幸運(yùn)的是，用于解碼此時鐘DCF77信號的DCF77庫的設(shè)計(jì)者Udo Klein也設(shè)計(jì)了一個DCF77用于Arduino的無線電代碼生成器。

使用發(fā)生器下載Udo的代碼并通過串口對Uno進(jìn)行編程。

一旦電路板被編程，就將1K電阻連接到引腳3和一個小環(huán)路連接到Gnd引腳。在您正在測試的設(shè)備的DCF77天線周圍纏繞一次導(dǎo)線。加載終端程序或只是從Arduino接口打開串行監(jiān)視器。將波特率設(shè)置為115200并按Enter鍵。您應(yīng)該在串行監(jiān)視器上看到以下內(nèi)容

正在運(yùn)行

輸出D3

到設(shè)定目標(biāo)時間使用以下格式之一

簡單模式： sYY.MM.DD hh：mm.ss

擴(kuò)展模式： x ：YY.MM.DD hh：mm.ss w sbtl

當(dāng)前時間設(shè)置（YY.MM.DD hh：mm.ss w sbtl）w =工作日，s =夏季，b =備用天線，t = timzone更改預(yù)定，l =閏秒預(yù)定09.01.01 00:52:03 4 8001

這為您提供了如何設(shè)置時間的基本說明在Uno上的日期和日期已準(zhǔn)備好設(shè)置為您設(shè)備上的時間和日期。

作為測試我的日歷從6月30日到7月1日踩踏的示例，我發(fā)送此命令“x16.07.01 06： 30:00 1 1000“設(shè)定日期和時間至2016年7月1日06:30:00。我的時鐘設(shè)置為GMT，因此當(dāng)它解碼時，它將設(shè)置為05:30。在1月1日的所有月份欄上，日歷設(shè)定為在06：00而不是午夜（由于時鐘運(yùn)動的噪音）進(jìn)行校正。

請記住，一旦您將命令發(fā)送到DCF77發(fā)生器，時鐘就會從您設(shè)置的時間開始，所以當(dāng)您的時鐘解碼時，它將在幾分鐘后開始。這就是為什么我把它設(shè)置為05:30而不是06:00。這使我的日歷時鐘時間能夠解碼準(zhǔn)備好在06:00進(jìn)行時間和日期的信號。

這是另一個例子

觸發(fā)GMT的閏秒（CET需要一小時休息）

發(fā)送x15.01.01 00:45:00 1 0001

輸出

正在運(yùn)行

輸出D3

當(dāng)前時間設(shè)置（YY.MM.DD hh：mm.ss w sbtl）

w =工作日，s =夏令時，b =備用天線，t = timzone更改預(yù)定，l =閏秒預(yù)定15.01.01 00:45:00 1 232001

設(shè)置目標(biāo)時間使用以下格式之一

簡單模式： sYY.MM.DD hh：mm.ss

擴(kuò)展模式： x：YY.MM.DD hh：mm.ss w sbtl

當(dāng)前時間設(shè)置（YY.MM.DD hh：mm.ss w sbtl）

w =工作日，s =夏令時，b =備用天線， t = timzone更改預(yù)定，l =閏秒預(yù)定15.01.01 00:45:00 1 232001

這實(shí)際設(shè)置我的時鐘（設(shè)置為GMT）一旦解碼到12月31日23:45 2015加上幾分鐘的解碼時間。

我在主時鐘上使用它來檢查注入的閏秒被檢測到并傳遞到我的1秒從時鐘上。

更多示例

x15.01.01 00:45:00 1 0001 = 23:52:00 2015/12/12 gmt + 0觸發(fā)閏秒

x14.03.30 01:50:00 1 0010 = 00:45:00 30/03/14 gmt + 0觸發(fā)時鐘+1小時

x14.10.26 02:50:00 1 1000 = 02： 45:00 26/10/14 gmt + 1觸發(fā)時鐘返回

x21.03.01 05:20:00 1 1000 = 21.03.01 05:20:00 1 49000 2月28日之后沒有閏年觸發(fā)在06：00hrs

x16.02.28 06:20:00 1 1000 = 05:20 28 feb 2016閏年步驟到29

x16.03.01 06:30:00 1 1000 = 05:30 01 2016年3月閏年步驟從29到01

x16.07.01 06:30:00 1 1000 = 05:30 2016年7月1日步驟從30到01

x14.03.30 23:30:00 1 0000 = 22:30 2014年3月30日

x14.03.30 01:30:00 1 0000 = 00:30 2014年3月30日

x14 .03.30 13:30:00 1 0000 = 12:30 2014年3月30日

步驟13：代碼

代碼v18 for Udo Klein的v3庫