該項目使用 Arduino 處理器控制 1958 年的老式研磨有機玻璃數(shù)字顯示屏，用于顯示時間和溫度。電路由 USB 連接器的 5VDC、Arduino 電源的 9VDC 或使用降壓調(diào)節(jié)器電路板的 12VDC 供電。該項目自 2022 年建成以來一直由 12V 太陽能電池持續(xù)運行。DS3231 實時時鐘非常穩(wěn)定，只需在夏令時發(fā)生變化時調(diào)整時間即可。

　　該顯示屏顯然是早期數(shù)字電壓表的一部分，根據(jù)左側數(shù)字上的 +/- 和 AC 符號可知。它是從一家剩余電子產(chǎn)品經(jīng)銷商處購買的，沒有附帶任何電子設備。該結構由一個鋁制框架組成，帶有銑削通道，可容納成堆的有機玻璃片。數(shù)字、小數(shù)點和其他符號被銑削到有機玻璃片上。當光線通過鋁制框架上的孔照射到有機玻璃片的側面時，各個數(shù)字就會亮起。顯示屏的外觀類似于大型霓虹 NIXIE管。最初，顯示屏會由小型白熾燈或霓虹燈照亮。數(shù)字高 1 英寸，顯示屏正面約為 8 英寸 x 3 英寸。
　　該顯示屏由 100% 的難得金屬 制成，是獨一無二的設備。有一家名為 Lixie Labs的小公司 過去曾生產(chǎn)過類似的顯示屏。不幸的是，該公司似乎不再有數(shù)字庫存。有數(shù)控銑床的雄心勃勃的人可以生產(chǎn)所需的數(shù)字板并制作自己的顯示屏。
　　總共有 24 位信息從 Arduino 微控制器串行移位到控制 LED 顯示屏的接口板。接口板使用三個 74HC595 移位寄存器/鎖存器 IC，它們控制四個 74LS145 解碼器/驅(qū)動器 IC，用于驅(qū)動 40 個獨立數(shù)字。6 位 75492 驅(qū)動器 IC 控制四個小數(shù)點和 +/- 符號。這里可以使用更常見的 ULN2003 IC，并進行適當?shù)囊_排列更改。如果建造者想要使用第三個移位寄存器的所有 8 個輸出，也可以使用 8 位 ULN2803。原始電壓表應用中的 AC 符號未使用。
　　顯示屏的 LED 是超亮的 505nM 水綠色部件。之所以選擇它們是因為它們亮度高，顏色好看。也可以使用不同顏色的 LED，但它們應該是超亮類型的。LED 通過 100 歐姆和 120 歐姆限流電阻驅(qū)動，這些電阻將工作電流設置在 15mA 左右。如果您想驅(qū)動紅色或橙色等低壓 LED 顏色，則應增加這些電阻的值。小數(shù)點和 +/- 符號以較低的電流水平驅(qū)動，因為符號位于顯示屏的前面，需要的亮度稍低一些。
　　接口板的 5V DC 電源來自 Arduino 的 5V 總線，一些旁路電容器用于消除移位寄存器電路的故障。1N4001 二極管連接在接口板的 5V 總線和接地線上，當電源引腳與 Arduino 連接不正確時，它可以防止反極性施加到接口芯片上。接口板上安裝了可選的紅色 LED 和限流電阻器作為電源指示器。
　　Dallas DS3231 I2C 實時時鐘芯片通過 SCL 和 SDA 引腳連接到 Arduino 的 I2C 總線。時鐘芯片還需要連接到 Arduino 的 +5V 和接地引腳。Adafruit 出售一款不錯的 DS3231 分線板 ，其中包括一個小型鋰電池座。
　　這是該項目的Arduino 源代碼 。需要將幾個額外的庫下載到 Arduino 開發(fā)系統(tǒng)中以支持溫度傳感器。這些包括：SPI、OneWire 和 DallasTemperature。DS3231 時鐘芯片需要 Adafruit RTClib 和 BusIO 庫。
　　接口板是使用 IC 插座和點對點焊接接線在穿孔原型板上構建的。大多數(shù)連接都使用繞線，+5V 和接地總線使用 22 號鍍錫總線線。接口板和 LED 陣列之間的連接使用彩虹帶狀電纜完成。接口板和 Arduino 之間的連接使用絞合線和針頭完成。在連接所有 LED 之前，測試接口板非常重要，這樣可以最大限度地減少電纜彎曲，從而避免 LED 針腳折斷。
　　單個 LED 安裝在顯示屏組件的孔中，并用熱熔膠固定。五個公共 LED 陰極總線連接在一起，并通過另一條帶狀電纜帶回接口板。焊接 LED 引腳時務必使用散熱器，因為 LED 對過熱極為敏感。
　　使用螺紋支架和 4-40 機械螺釘將 Arduino 和接口板固定在空白 PC 板上。使用熱熔膠將空白 PC 板固定在顯示器組件的背面。
　　用于放置顯示屏的木箱目前處于規(guī)劃階段。將切割三塊木料作為底部和側面。將切割一塊透明的有機玻璃作為頂部，以便可以看到 LED 的背面。背面將添加一塊薄木片或電路板材料以保護電子設備。
　　時鐘和溫度計的操作是全自動的，只需打開電源并觀察其運行即可。打開電源后，軟件會通過小數(shù)點和減號運行一個簡短的動畫序列，然后顯示溫度傳感器的數(shù)量。之后，它進入主顯示循環(huán)。主循環(huán)交替顯示時間和溫度，也可以選擇顯示一系列隨機數(shù)。軟件會自動找出連接了多少個溫度傳感器，然后顯示每個傳感器，然后再循環(huán)顯示時間。隨機數(shù)只是為了展示顯示器功能的視覺效果，數(shù)字會隨機跳動幾秒鐘，形成一場漂亮的 3D 燈光秀。
　　一旦設置好，實時時鐘應能保持數(shù)年的準確時間。如果軟件檢測到實時時鐘芯片的電池電量耗盡，它會將時鐘設置為最近一次編譯的時間。
　　有三個時間設置按鈕連接到 Arduino 的數(shù)字輸入引腳 5、6 和 7。輸入引腳均有 4.7K 上拉電阻連接到 +5V，按下按鈕時，每個輸入引腳接地。要設置小時，請按下引腳 5 上的按鈕，等待 2 位數(shù)字顯示開始遞增，當小時正確時松開按鈕。引腳 6 上的按鈕以與小時設置相同的方式設置分鐘。引腳 7 上的按鈕將秒數(shù)保持在零，松開按鈕后計數(shù)恢復。要準確設置時間，請將分鐘向前調(diào)整一分鐘，然后按住秒數(shù)歸零按鈕，直到參考時間達到 0 秒。
　　項目擴展
　　無需更改軟件即可將多個溫度傳感器添加到設備中。只需將額外的 DS18B20 溫度 IC 與第一個傳感器并聯(lián)即可。每個 DS18B20 都有一個唯一的序列號，并將在軟件中顯示不同的索引號，從 0 開始。
　　遠程溫度傳感器應使用屏蔽線進行連接，以防止附近的雷擊和其他噪聲破壞數(shù)據(jù)甚至損壞 Arduino。屏蔽線應在控制器側接地，在傳感器側保持浮置。
　　第三個 74HC595 移位寄存器上有兩個未使用的位，它們可用于直接驅(qū)動兩個 LED 以指示攝氏溫度或華氏溫度或內(nèi)部/外部溫度。這兩個額外的位還可以驅(qū)動 2 到 4 線解復用器 IC（例如 74HC139 或 74HC155 的一半），以點亮四個 LED 中的一個或三個 LED 中的一個，并關閉第四個狀態(tài)的 LED。三個 LED 可用于指示內(nèi)部/外部溫度和 PM（時間）。
　　通過在設置函數(shù)中將單位變量設置為 0 或 1，可以輕松修改傳感器軟件以顯示華氏度或攝氏度的溫度。通過讀取 Arduino 數(shù)字 I/O 引腳之一上的開關或跳線的狀態(tài)，可以輕松更改代碼以選擇任一刻度。