用 Arduino UNO 制作柏林时钟 – DIY LED 矩阵时钟
组件与物料
| 组件 | 数量 | 备注 |
|---|---|---|
| Arduino UNO | 1 | |
| MAX7219 LED 驱动芯片 | 1 | 常用于 LED 矩阵模块 |
| RTC 实时时钟模块 (DS1307) | 1 | |
| 5mm 黄色 LED | 13 | 小时/分钟指示 |
| 5mm 红色 LED | 11 | 可用 RGB LED 替代 |
| 电阻 10kΩ | 1 | MAX7219 电流设定 |
项目介绍
柏林时钟 (BerlinUhr / Mengenlehreuhr) 诞生于 1975 年，是世界上第一款数字时钟。它用四行灯光以集合论方式显示时间：
- 第 1 行 (红) – 5小时制，每灯代表 5 小时
- 第 2 行 (红) – 单小时，每灯代表 1 小时
- 第 3 行 (黄) – 5分钟制，每灯代表 5 分钟 (共 11 灯)
- 第 4 行 (黄) – 单分钟，每灯代表 1 分钟
- 顶部圆灯 – 每秒闪烁一次
例如：2盏5小时灯 + 3盏单小时灯 + 6盏5分钟灯 + 2盏单分钟灯 = 13:32。
电子电路设计
- Arduino 通过 I2C (A4=SDA, A5=SCL) 读取 DS1307
- 4 根信号线驱动 MAX7219：DataIn=D12, CLK=D11, LOAD=D10
- 板载 LED (D13) 作为秒闪烁指示
- MAX7219 引脚连接：
Pin 4,9 → GND; Pin 19 → VCC;
Pin 18 (ISet) 接 68kΩ 电阻限流;
Pin 1 (DIN) ← D12; Pin 12 (LOAD) ← D10; Pin 13 (CLK) ← D11 - MAX7219 输出端：DIG0~4 驱动 5 行 LED 共阴，SEG A~G+DP 驱动列共阳 (通过 LedControl 库发送字节)
LED 排布与接线
原理图展示 LED 矩阵共阴/共阳接法。秒指示 LED 直连 D13 并串联 220Ω 电阻。
代码逻辑
- 使用
LedControl库驱动 MAX7219 readTime()从 DS1307 读取 BCD 编码时间并转十进制printTime()将时分转换为柏林时钟编码：
vijfuren = hour/5(5小时位数)
eenuren = hour%5(单小时位数)
vijfmin = minute/5(5分钟位数，需拆分两字节)
eenminuut = minute%5(单分钟位数)digitaal()将 0~11 映射为 8 位列模式 (荷兰语变量名)- 主循环每秒翻转 D13 LED，每分钟更新显示
代码
完整代码已内嵌，依赖 LedControl 库 (GitHub: wayoda/LedControl)。
原理图
Fritzing 面包板布局图与原理图，展示 MAX7219 与 LED 矩阵的详细接线。
制造工艺
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