VFD-Clock v3_mp3

Die Idee:

VFD ClockHierbei handelt es sich um ein Projekt was recht klein begonnen hat, als ich eine VFD-Anzeigeröhre (Vacuum Fluorescent Display) in die Finger bekommen habe. Sofort war ich fasziniert von dem filigranen Glaskolben und machte mich gleich dran eine kleine Ansteuerung, damals noch mit einem Atmega8 Mikrocontroller zu bauen. Nach ersten Misserfolgen brachte ich sie zum leuchten. Was kann man nun damit anzeigen? Natürlich - 8 Stellen HH.MM.SS - Es sollte eine Uhr werden. Schnell darauf war auch ein erstes Design entwickelt - eine Kombination aus Plexiglas und Alu. Man sollte möglichst viel Elektronik sehen können und dazu das kalte Licht der Anzeigeröhre. Somit war das Projekt VFD-Uhr geboren. Welches mich bis heute nicht losgelassen hat, denn es sind mir immer wieder Verbesserungsideen gekommen, wodurch es mittlerweile zu einem etwas komplexeren Projekt geworden ist.

Projekthistorie

Version Änderungen
v1.0 Grundmodell Uhr einstellbar über Taster
v1.1 DCF77 empfang und Datumsfunktion
v1.2 Wecker/Eieruhrfunktion als Weckton ein Piezosummer
v1.3 statt Piezosummer einen Lautsprecher, 8Bit Sounds via PWM
------- --komplett neues Layout-- (mit Atmega 16@8Mhz)--
v2.0 SD CARD Unterstützung; mehrere 8Bit Sounds auf de Karte
v2.1 wav-Files können gelesen werden (stark komprimiert)
------- --komplett neues Layout-- (mit Atmega 32@16Mhz)--
v3.0 - onBoard mp3-Decoder Chip (VS1003b von VSLI) zusätzlich zum internen Lautsprecher Line-out über 3,5mm Klinke
- Lautstärke einstellbar
- Shuffle mode / Repeat one / Repeat all

Zur Schaltung

Der Mikrocontroller ist mit dem MP3 Chip bis ans Limit beschaltet, sodass sogar die Taster für die Menüfunktionalitäten über einen Dezimal/Binärwandler (74HC148D) eingelesen werden, um Portpins zu sparen. Aber auch Softwareseitig bleibt nicht mehr viel Spiel bei (nahezu) gleichzeitigem Displaymultiplexing (1kHz), MP3 Datenstrom (bis zu 320 kBit/s), einlesen aller Tasterzustände sowie deren softwareseitige Entprellung und der Auswertung des DCF77 Signals. Ein Timer musste für die Generierung einer Zufallszahl geopfert werden, da kein Portpin am ADC mehr frei war um sich darüber etwas Rauschen für eine Zufallszahl einzufangen. Die SD-Card, sowie der VD1003b sind über SPI mit dem Mikrocontroller verbunden, wobei der VS1003b noch ein paar zusätzliche Portpins für Steuerleitungen benötigt. Die VFD Röhre benötigt ca. 25-30V Spannung. Zur Generierung wurde eine MC34063 Schaltregler als Step-up-Converter verwendet. Aufgrund des Schaltreglers hab ich mich dazu entschieden, das DCF77 Modul nicht in die Uhr direkt zu integrieren, sondern als Peripherie über ein 2m langes Kabel anzuschließen, da diese Empfangsmodule extrem empfindlich auf Störungen reagieren. Die Heizspannung, aber auch die Versorungungsspannung für den Step-Up von 5V für die Röhre wird direkt am 7805 eingangsseitig der Schaltung abgegriffen. Die Spannung von 3.3V für die digitalen Komponenten werden über einen Low-Drop Regler erzeugt. Der MP3-Chip benötigt zusätzlich noch mal 2.5V für den Analogteil des Chips, die ebenfalls über einen Low-Drop Regler erzeugt werden. Für den internen Lautsprecher ist auf einem kleinen Addon-Board noch ein TDA7052 Verstärker-IC und die Klinkenbuchse für den Line-out.
Schaltplan der VFD Clock

Bedienung

Die „Menüstruktur“ zur Bedienung der Uhr stellt sich wie folgt dar:

Taster 1 Taster 2 Taster 3 Taster 4/5 Taster 6/7
Uhrzeit Play/Pause Modus (Shuffle/Repeat) Track+/- Vol+/-
Datum Play/Pause Modus (Shuffle/Repeat)Track+/- Vol+/-
Timer Start/Stop Reset Minute+/- Sekunde+/-
Welcker (De)Aktivieren Sleep Stunde+/- Minute +/-
Taster 1 3sec. gedrückt schaltet Beleuchtung der Röhre an/aus
  • Die SD Karte muss FAT16 oder FAT32 formatiert werden und die MP3 Files können direkt ohne Verzeichnis auf der Karte gespeichert werden
  • Falls sich noch andere Dateien auf der Karte befinden sollten, kann im Sourcecode in der config.h ein dediziertes Musik-Verzeichniss angegeben werden.
  • keine SDHC Unterstützung

Bildergalerie

VFD-Clock Rückseite VFD-Clock im Dunkeln


VFD-Clock Frontal VFD-Clock von oben

Video

Nachbau

Durch den MP3 Chip ist das Layout auch sehr dicht geworden, sodass ich ein Selberätzen der Platine nicht mehr empfehlen kann. Falls Du die Uhr nachbauen möchtest, einfach mal per Mail bei mir melden, ich habe noch ein paar Platinen in der Bastelkiste liegen.

Leider unterstützt die Uhr momentan noch keine SDHC Speicherkarten, also ist bei 2Gb Musik erstmal Schluss. Vielleicht gibt es irgendwann, wenn ich viel Zeit habe noch ein Update auf einen Stack, der das unterstützt.

Hier liegen Layout, Schaltplan, Sourcecode zum Download bereit:

Hardware + Software v3.0 vfd_clock_v3.0_mp3.zip
Softwareupdate v3.7.3 (18.08.2014) software_v3.7.1.zip

Gehäuse

Mittlerweile gibt es für das Gehäuse der Uhr ein 3D Modell mit entsprechenden 2D Ableitungen als ~.dxf zum Lasern des Plexiglases. Die notwendingen Files für ein Nachbau des Gehäuses sind als ~.dxf (2D) und ~.stp (3D) hier zu finden:


CAD Modell Gehäuse Laserteile updated 21.08.2014


Datenblätter:

Ähnliche Projekte:

* http://www.maltepoeggel.de/?site=iw18

* http://www.mikrocontroller.net/topic/218807




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