CH32V003 Matchbox Clock – Đồng hồ nhị phân cỡ hộp diêm cảm ứng

Đồng hồ kích thước hộp diêm, điều khiển bằng chạm

(CH32V003 là một con chip mới, nếu bạn thích bản dùng Arduino Mini thì xem ở đây: https://www.thingiverse.com/thing:6302260)

Đồng hồ nhị phân (binary clock), dùng 16 LED WS2812B sắp xếp dạng ma trận 4x4 để hiển thị giờ theo mã nhị phân.

Chạm lên mặt trên, CH32V003 sẽ nhận ngắt đánh thức từ cảm biến chạm TTP223, thoát sleep, đọc chip RTC PCF8563 rồi hiển thị giờ lên chuỗi WS2812. Chờ 2 giây, nó tắt nguồn cấp cho WS2812 và quay lại sleep mode để tiết kiệm pin. Ở chế độ này, dòng tiêu thụ khoảng 20 uA, nghĩa là pin có thể chạy khoảng 30000 giờ làm việc (về lý thuyết là nhiều năm) chỉ với một lần sạc.

Màu của WS2812 có thể chỉnh tự do trong chương trình Arduino; mặc định là đỏ cho 1, vàng cho 2, xanh lá cho 4, xanh dương (tím) cho 8 theo trọng số nhị phân. Để đọc giờ, bạn cộng các trọng số theo chiều dọc.

Display: Ma trận 16 LED WS2812B mắc nối tiếp có bán trên Aliexpress. Nối 3 dây: Gnd, Vcc, DI (data). Tụ 470uF giúp làm phẳng các đỉnh dòng. Đặt tấm display sao cho pad hàn hướng lên trên.

CH32V003 module: Chip CH32V003F4P6 được hàn lên PCB adapter 20 chân, module chạy xung nội 24Mhz. Chân Vcc/GND có hàn tụ 100nF + 470uF. Lập trình bằng WCH-LinkE, cần 3 dây: Vcc, 3V3 và SWIO tại chân PD1. Khác với AVR Arduino, chip này không cần bootloader.

TTP223: Hàn jumper A (output active low). Gỡ LED hoặc điện trở của LED. Không dùng pin header vì không gian hạn chế. Có thể mua ở đây: https://www.aliexpress.com

PCF8563 clock module: Dựng trên PCB SOP8, module rất nhỏ.

TP4056: Gỡ/thay điện trở 1k2 bằng 6k8. Đặt mua module TP4056 nhỏ nhất có thể. Không dùng pin header vì không gian hạn chế. Có thể mua ở đây: https://www.aliexpress.com

Lắp ráp: In các chi tiết 3D. Dùng dây đồng tráng men 0.25mm để đi dây. Trong vỏ, thứ tự là WS matrix, rồi tới board CH32 và board đồng hồ. Có một hốc để đặt TTP223 và nút nhấn tactile 6x6mm. Xem hình.

Khoang pin trong thiết kế này dành cho pin 37x50x7mm. Bạn có thể dùng loại pin Li-Ion khác; in 3D một hộp cho pin bằng wedge assembly của mình hoặc đơn giản là dán pin vào vỏ đồng hồ. Khoan hoặc nung một lỗ để luồn dây sang phần Arduino.

Những gì mình rút ra từ dự án này: dùng điều khiển thanh ghi (direct register control), trộn code MounRiver Studio vào Arduino (chạy được), chế độ tiết kiệm điện chỉ dùng 10–20 uA, ngắt theo chân (pin interrupt), điều khiển WS2812B không cần library. Tránh dùng Arduino pinMode() vì sẽ đẩy dòng ở powersave lên tới 100uA. Lệnh kiểu GPIOC->OUTDR &= ~(1 << 3); chạy nhanh hơn kiểu GPIO của MounRiver như GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_3, Bit_RESET).

Category: Electronics