一款更精美的电压表时钟

# 更漂亮的电压表时钟 来源：https://lcamtuf.substack.com/p/a-nicer-voltmeter-clock 早在 2019 年，我做了一个简单的电压表时钟： [](https://substackcdn.com/image/fetch/$s_!Z11a!,f_auto,q_auto:good,fl_progressive:steep/https%3A%2F%2Fsubstack-post-media.s3.amazonaws.com%2Fpublic%2Fimages%2F36abddfb-0eec-414b-a161-dec9f99c9652_1200x800.jpeg)*时钟，第一版。* 顾名思义，这类时钟使用模拟面板电压表代替传统表盘来显示时间。这个想法并非我原创，所以我从未真正写过关于这个设计的博客；我只是做了一个，放在办公桌上。 这个想法一直有人沿用，但我在网上看到的大部分设计过于复杂且不够美观，所以当我决定做一个改进版时，我觉得最好能更好地记录下来。整个过程始于在 3D 设计软件中做的粗略模型： [](https://substackcdn.com/image/fetch/$s_!tavR!,f_auto,q_auto:good,fl_progressive:steep/https%3A%2F%2Fsubstack-post-media.s3.amazonaws.com%2Fpublic%2Fimages%2F15b70ea2-2faf-42f9-b78e-baf54eeb7921_2481x1473.png)*在 Rhino3D 中做的新设计模型。* 这个版本的电压表时钟，我选择了三个来自亚马逊的通用 90° 面板电压表（链接：https://www.amazon.com/dp/B092VBLGR2，约 9 美元）。我将它们拆开，仔细测量了表盘尺寸，然后在粘性纸上打印了替换贴纸。可打印的 PDF 模板可以在这里找到：https://lcamtuf.coredump.cx/soft/embedded/meter_clock2.pdf。 [](https://substackcdn.com/image/fetch/$s_!ownk!,f_auto,q_auto:good,fl_progressive:steep/https%3A%2F%2Fsubstack-post-media.s3.amazonaws.com%2Fpublic%2Fimages%2F70462256-5017-4960-b097-244b8e982f6f_2000x1334.jpeg)*定制 5V 面板电压表。* 请注意，新小时表盘有 13 个刻度，从 0 到 12，而分钟和秒模板有 61 个刻度，从 00 到 60。这是因为我想为每个指针实现连续运动；这意味着在 11:30 时，小时表盘不能只停在 11；它需要向第十二个刻度移动，即使永远达不到。 除了其他一大堆问题，我使用的廉价“Baomain 65C5”电压表还有一个相当难看的塑料法兰。我决定将这个法兰隐藏起来，并使用凹陷的装饰图案来保持前面板的美观。这使得用 CNC 铣床切割前后面板比手工制作外壳（就像我第一版那样）更为方便： [](https://substackcdn.com/image/fetch/$s_!Oonp!,f_auto,q_auto:good,fl_progressive:steep/https%3A%2F%2Fsubstack-post-media.s3.amazonaws.com%2Fpublic%2Fimages%2F110dd37d-c767-4e63-aeec-4ca2b73650db_2000x1334.jpeg)*加工好的前面板和后面板。* 圆形的侧壁则带来了完全不同的挑战。为了实现无缝外观，我需要使用成型模板将一块平直的木材弯曲。在没有蒸汽弯曲夹具的情况下，我必须在侧壁上切割一系列内部槽口，这样木材就更容易弯曲： [](https://substackcdn.com/image/fetch/$s_!jzUh!,f_auto,q_auto:good,fl_progressive:steep/https%3A%2F%2Fsubstack-post-media.s3.amazonaws.com%2Fpublic%2Fimages%2F95f07cbd-39fa-4d3a-9073-6385ecc4f0ad_2000x1334.jpeg)*使用内部模板手动弯曲侧壁。* 木材需要弄湿、夹紧，然后晾干。几天后，我将弯曲的侧壁粘到前面板和后面板上，并依靠另一个用废胶合板切割的模板来实现精确贴合，而无需再用夹具和棘轮带来回折腾： [](https://substackcdn.com/image/fetch/$s_!gYFN!,f_auto,q_auto:good,fl_progressive:steep/https%3A%2F%2Fsubstack-post-media.s3.amazonaws.com%2Fpublic%2Fimages%2Fc0d2eaff-6c6e-4e7d-b6f0-5fbd1f8a57dc_2000x1334.jpeg)*使用外部模板（胶合板）粘合钟体。* 总之——这是打磨并涂了一层硝基纤维素漆后的组装成品： [](https://substackcdn.com/image/fetch/$s_!1eR0!,f_auto,q_auto:good,fl_progressive:steep/https%3A%2F%2Fsubstack-post-media.s3.amazonaws.com%2Fpublic%2Fimages%2Fb5d890c5-76a0-4e16-b076-8671682e26e7_2000x1334.jpeg)*初步组装。* 还不错吧？ 电路部分则无趣得多，只花了一个小时左右：我拿起一块久经考验的 AVR128DB28 (https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/AVR128DB28-32-48-64-DataSheet-DS40002247A.pdf) 微控制器，用一个壁式电源适配器供电，连接到一个 8 MHz 晶振（ECS-80-18-4X-CKM (https://www.ecsxtal.com/store/pdf/hc-49usx.pdf)）。32.768 kHz 晶振也可以。面板连接到三个数字输出引脚（PC0、PC1、PC2）。最后，两个输入引脚（PD6、PD7）连接到安装在背面的两个小按钮，用于设定时间。 请注意，电路不需要数模转换器或其他任何额外元件来驱动电压表；相反，我只使用了相对高频的数字脉冲序列。电压表的惯性负责其余部分，根据软件控制的信号占空比稳定在中间位置。 代码可以在这里查看：https://lcamtuf.coredump.cx/soft/embedded/meter_clock2.c；代码简短且注释详尽。基本思路是使用与晶振同步的定时器中断来推进一个 10 Hz 计数器。完成这一步后，主事件循环计算合适的占空比，然后手动切换输出引脚。虽然芯片有硬件 PWM 模块，但应用足够简单，使用 PWM 电路并不会带来什么好处。 这是在大约 11:59:59 拍摄的“翻滚”视频： 再见。 如果你喜欢这篇文章，你也会喜欢《电路秘史》(https://lcamtuf.coredump.cx/electronics/)。这是一本图文并茂、通俗易懂的电子学入门书——从导电原理到嵌入式系统编程。包含 290 多幅彩色图表、420 多页原创内容，且零 AI 参与。 #### 关于本文的讨论 ### 准备好了解更多？