IN-16 Nixie Tube 真空管 萬年曆 數位時鐘

長久以來,一直想做個值得紀念的東西,想來想去還是只有電子鐘兼具觀賞與實用,雖然30幾年前做過VFD數字鐘,但已一段時間未接觸套件,一時也沒個頭緒.......為此只好上網找資訊,不找還好,一找竟然發現幾年前有過一波真空管時鐘熱潮,當時沒跟上真是遺憾,不過沒關係,自己想辦法做。

從構想開始到實際畫電路圖、張羅零件,到現在程式寫好測試完成,整整花了一個月時間,由於越來越懶連萬用板試做也省掉了,直接Layout送廠製板,還好事先小心注意,初步設計的電路圖與Layout都沒出錯,一次就達到成品階段,電路規模不大當然也是因素之一。


廢話不多說,先來看照片啦

主控制板,大小只有120 X 51 mm
顯示板
▲插好件的主控制板

▲測試完成,正常工作中





影片

為了方便操作,軟體也花了些時間做選項設定,讓硬體更有彈性,也更具有實用價值,軟體功能大致如下:
1. 顯示、設定年、月、日、時、分、秒。
2. 時間、日期顯示切換。
3. 可選擇12或24小時制顯示格式。
4. 自動日期顯示,並具進場、出場顯示效果,可選擇於第15秒或第45秒顯示,或兩者都顯示。
5. 可設定夜間模式時段,日夜間時段可分別設定顯示亮度、氖燈動作模式、LED背光有無。
6. 顯示器有 高亮度、中亮度、低亮度、OFF 四段可選擇。
7. 氖燈可設定為 不亮、恆亮、閃動 三種動作模式,具有4段亮度調節。
8. LED背光可設定ON-OFF,具有4段亮度調節。
9. 時間、日期與設定條件都具有斷電保持機能,復電後不必重新校整。
10. 多項人性化設計,以方便操作。

這軟體花了1星期寫好,一個小小時鐘要考慮的還真多,主要是在人性化與方便性部分花比較多時間,基於89C2051 2K BYTE FLASH ROM的限制,好幾次回過頭去精簡已寫好的程式碼,真怕預期的功能若寫不下那就糗大了,最後還好沒寫滿。

在定義主控板規格時考慮很多,主要是在泛用性上:

1. 所有零件以容易取得為原則,非必要不使用SMD元件,最後的結果是全部都是插孔式零件。

2. 備份電源可以是最常見的CR2032或金電容,而金電容預留兩種常見腳位,這樣就有三種備份電源方案可選擇,實際試做起來還是裝CR2032比較放心,畢竟電量比較有「凍頭」,拔插頭放個一年半載也不必怕沒電,而且CR2032與電腦主機板共用,來源取得沒問題。

3. 為了能配合各種Nixie數字管,採用主控板與顯示板分離設計,不同尺寸、型號的Nixie管可以搭配不同的顯示板,目前先做IN-16顯示板一種,顯示板甚至用萬用板來做也可以,四個固定螺絲孔與連接器都在整數0.1英吋位置上,萬用板孔洞直接對應沒問題。遇到管子比較大的,如IN-14、IN-18,顯示板還可以往固定孔左右兩邊延伸,這樣就可以共用主控制板。或是搭配IN-12A或IN-12B這類有管座數字管也沒問題,直接將顯示板省掉以20P杜邦線組(或20P排線)銜接出來配線,這些考量幾乎已涵蓋所有Nixie數字管。

4. 指令開關、電源接頭另設有連接器以供外接,如此可以增加外殼搭配的方便性。

5. 高壓調整VR可裝側調或上調式,以適應不同外殼型態需求。

6. 升壓電感預留兩種外型尺寸,共有3種電感腳位可選擇,減少電感取得難度。

其實整個設計時程花在搜尋資訊與定義規格的時間比較多,當雛形定下來實際動手反而比較快。


ysc 於2011/10/29

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