Liz：Alex是我十歲的兒子。最近他和我合作完成了一個(gè)學(xué)校布置的作業(yè)。這是一個(gè)很成功的作業(yè)，同時(shí)作為父母的我們也給予他很好的指導(dǎo)，因此我想在這里與大家分享這次經(jīng)歷。

以下是Alex的分享：

我媽想要一個(gè)數(shù)字時(shí)鐘，而我也需要完成我的作業(yè)。所以我花了兩個(gè)月把閑置的樹莓派小電腦做成了數(shù)字時(shí)鐘，一石二鳥，請叫我機(jī)智のboy。

爸爸給我提供了來自戰(zhàn)斗民族俄羅斯的一些數(shù)碼管和芯片，還買了一個(gè)170V的電池來當(dāng)數(shù)碼管的電源。我需要做的第一件事情就是測試這些原材料。

首先我把數(shù)碼管，芯片和電源安裝在了電路板上。芯片有ABCD四個(gè)輸入端口，這些端口用來指示亮哪一個(gè)燈。比如在二進(jìn)制里7表示為0111，所以我們需要把ABC設(shè)置為顯示，D設(shè)置為不顯示，（A=1, B=2, C=4 and D=8）來表示數(shù)字7。我測試的時(shí)候用一個(gè)跨線電纜使四個(gè)接口為0V（不顯示數(shù)字）或5V（顯示數(shù)字）。

在測試完第一個(gè)數(shù)碼管和芯片后，我在樹莓派電腦上編了一個(gè)程序進(jìn)行第二次測試。我用4個(gè) GPIO管腳連接到引腳A、B、C和D芯片。這個(gè)程序會(huì)從數(shù)字0到9循環(huán)，然后在二進(jìn)制中用“high”和“l(fā)ow”的邏輯判斷來實(shí)現(xiàn)打開或關(guān)閉管腳的目的。

一旦這個(gè)程序順利運(yùn)行，那么接下來測試所有的芯片和數(shù)字時(shí)鐘數(shù)碼管就會(huì)變得so easy。每個(gè)部分都正常運(yùn)行，但有一個(gè)數(shù)碼管除外（測試時(shí)出現(xiàn)了3和9同時(shí)亮起的問題），所以我把這個(gè)數(shù)碼管用來表示小時(shí)的第一位，因?yàn)樾r(shí)的第一位只需要顯示數(shù)字1（采用12小時(shí)計(jì)時(shí)法）。

關(guān)于程序

當(dāng)樹莓派電腦啟動(dòng)時(shí)，我的數(shù)字時(shí)鐘程序也會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)。

我用geany編輯器在c盤寫好了數(shù)字時(shí)鐘的程序。

然后我打開管腳0，這也意味著用轉(zhuǎn)換器打開了高壓電源。

接著我測試了時(shí)鐘，讓時(shí)鐘的小時(shí)部分從1到12顯示，分鐘部分從0到59顯示。

開始循環(huán)時(shí)，我是這樣做的：

• 和電腦對照時(shí)間（電腦連接互聯(lián)網(wǎng)以確保時(shí)間準(zhǔn)確）

• 小時(shí)的數(shù)字會(huì)在1和23之間循環(huán)，所以當(dāng)小時(shí)大于12時(shí)，我會(huì)減去12.

• 然后我將小時(shí)數(shù)和分鐘數(shù)都以二進(jìn)制表示。也就是說，用2整除十進(jìn)制整數(shù)，可以得到一個(gè)商和余數(shù)；再用2去除商，又會(huì)得到一個(gè)商和余數(shù)，如此進(jìn)行，直到商為0時(shí)為止，然后把先得到的余數(shù)作為二進(jìn)制數(shù)的低位有效位，后得到的余數(shù)作為二進(jìn)制數(shù)的高位有效位，依次排列起來。

• 這樣一來，我們就得到了所有數(shù)字的二進(jìn)制。然后我們就可以用1和0所代表的高低接口來表示了。（比如7，我們就可以表示為低高高高，因?yàn)樗亩M(jìn)制寫法是0111 。）

• 如果你是條小懶蟲，下面是我為你準(zhǔn)備的完整表格，你可以參照。

  
  

• 接下來我們用C語言來寫入代碼：

#include       /* These are libraries */
#include
#include
#include

// turns a pin on or off
void nixiePin(int p, int v){

 if (p != -1) {
   digitalWrite(p, v);
 }
}


// converts to binary and sends values to 4 pins
void nixiePins(int p1, int p2, int p4, int p8, int v){

 nixiePin(p1,v&1);
 nixiePin(p2,v&2);
 nixiePin(p4,v&4);
 nixiePin(p8,v&8);
}


// splits the time into digits
void nixieTime(int h,int m, int s) {

 nixiePins( 1, -1, -1, -1, h/10);  /* quotient of hour / 10  */
 nixiePins( 2,  3,  4,  5, h%10);  /* remainder of hour / 10 */
 nixiePins( 6,  7, 21, -1, m/10);  /* quotient of minute / 10*/
 nixiePins(22, 23, 24, 25, m%10);  /* remainder or min / 10  */
}


// makue sure all the digits work
void testClock(void){
 int i;
 
 for (i=1; i<=12; i++) {
    nixieTime(i,0,0);
    delay(250);
 }
 for (i=1; i<=59; i++) {
    nixieTime(12,i,i);
    delay(250);
 }
}


// set up the pins we will use
void initPin(int p) {
 pinMode(p, OUTPUT);
 digitalWrite(p, LOW);
}


// this is the main part of the program
int main (void) {          
 time_t now;         /* its a variable that holds time info */
 struct tm *ntm;     /* it is a variable */
 int i;
 
 wiringPiSetup();    /* set up pins 0-7 and 21-29 to use  */
 for (i=0; i <=7;i++) {
   initPin(i);
 }
 for (i=21; i <=29;i++) {
   initPin(i);
 }
 digitalWrite(0, HIGH);            /* turn on high voltage power */
 testClock();                      /* test all the digits */

 while (1) {                       /*starts and infinite loop */
   now=time(NULL);                 /* ask the computer for the time */
   ntm=localtime(&now);            /* it formats the time */
   if (ntm->tm_hour > 12) {        /* if hour is more than 12 - 12 */
     ntm->tm_hour = ntm->tm_hour-12;
   }

   /* it tells it to write that number to the nixie tubes*/
   nixieTime(ntm->tm_hour,ntm->tm_min,ntm->tm_sec);  

   delay (1000);   /* wait for 1 second */
 }

 return(0);
}

電路板

爸比幫我焊接了一個(gè)塑料板，電路板上面接有四條數(shù)碼管，每個(gè)對應(yīng)了一個(gè)芯片（黃線就是了）。

黑色線用于接地線，紅色線為5V和12V的電線，而每個(gè)芯片則對應(yīng)了一條地線和一條5V線。

不過，數(shù)碼管要求在170V的高壓下工作，所以我們還需要接一個(gè)高壓電源，這里我們用的是綠色線。而且，我們還得外加一個(gè)2毫安的電阻，防止電流過大燒毀了我們的作品。

此外，我還加了一個(gè)晶體管和兩個(gè)電阻，以限制電流。這將等同于電源開關(guān)，用于控制高壓電源。

我還加了一個(gè)USB端口，用于連接地線和5V線，作為供樹莓派的電源。

外殼

以上步驟完成后，我們就開始做外殼了。所謂人靠衣裝美靠亮噢不不不，美靠造型，我用的是木盒子，外加兩面的塑料透明板。這個(gè)盒子是爸爸幫我鋸的（人家還小嘛）。然后用鐵釘和螺絲固定，就完成了。

最后

曾經(jīng)有一個(gè)新聞，說一個(gè)學(xué)生帶了個(gè)自己做的電子鐘到學(xué)校去，老師以為是炸彈，都報(bào)警了！真是嚇?biāo)缹殞毼伊?，為了不讓我面臨這樣的人生大場面，爸比和媽咪事先打電話通知了老師。我覺得，老師一定會(huì)記得我的，因?yàn)樗龁柕梅浅Ｔ敿?xì)，像查戶口一樣。

不過，這只是我的作品的開始啦。我準(zhǔn)備把它改進(jìn)一下，再送給媽媽。我想加一個(gè)報(bào)警器，還有攝像頭、麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器，這樣就可以進(jìn)行人臉識別了。要是可以的話，我還想讓它變成更高級的東西，就像鋼鐵俠一樣。

via raspberry pi

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