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第五章 世界线变动率探测仪 | Divergence Meter 电路方案设计与制作

应该说完美的外形使Divergence Meter与原作有九分形似,匹配的上这个完美的外形还有很长的路要走,那就是如何驱动这8颗辉光管,并且让她最终具备动画中所展示的那些动画特效。不仅如此,我还打算让她具备一些独特的元素,使她更能展示出Steins;Gate的特征。除了这些之外,我们都知道世界线变动率在现实中其实是不存在的,至少现在还没有能证明它存在的学术理论,所以这件作品也不能只是个花瓶,只能摆着看,我打算让她也具备一些实用的功能,例如时钟等等。

在设计电路驱动方案之前,我先把与硬件相关的所要实现的功能列出来:

1. 提高便携性能,能够采用内置锂电池供电(这将是整个电路方案最大的难点所在)。
2. 实现USB供电与充电,并能实现智能电源管理与切换。
3. 为了能使全球不同国家的电子迷和动漫迷都能分享这个作品,我计划让她实现多国语言语音报时(暂定汉语普通话、英语、日语、德语四种语言)。
4. 不再使用单调而刺耳的蜂鸣器来做操作提示和闹钟,实现音乐闹钟和各种操作音效,并能调节音量大小。
5. 具备精确的时钟显示功能,并实现常用的日历、闹钟、温度查看工功能,并支持GPS校时(这些在我之前的辉光钟作品中已经完美实现)。

基于以上计划功能,我们将需要的电路模块有以下这些,硬件结构图如下:

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第六章 世界线变动率探测仪 | Divergence Meter 电路板组装与调试

电路板的组装与调试对于DIY来讲是乐趣所在,也是享受成就感的过程,看着自己设计的电路板实现了自己设定的目标,这对每一个技术宅来说都会像兴奋剂一样。
这次设计Divergence Meter所用到的最小片阻片容封装是0805的,基本没有什么难度,最小的芯片封装是QFN的,对于我这种拿烙铁超过20年的焊工来说也不是问题,所以第一块样板就是用一把小刀头搞定。下面这张照片上的是我按照实际应用的尺寸来设计并手工焊接的第一块PCB,从她开始到最终定型经历了3个版本,每次调整都是为了使她更合理、更稳定、效果更好。

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第七章 世界线变动率探测仪 | Divergence Meter 功能设计与操作说明

如果说外形方面我们要尽可能的Follow原作设计,电路方面我们要以8颗辉光管驱动为中心,那么功能设计我们便可以尽可能的按照自己的想法来编写软件实现各种功能。

在动漫原作里,我们所看到的Divergence Meter动画镜头并不多,常见的就是7个数字滚动跳跃的镜头,貌似是在测量正在变动跳跃的世界线。其余的镜头中,Divergence Meter总是显示着一个世界线变动率的值,所以这将是我们需要实现的首要功能。为了使朋友们能够定义自己的世界线变动率,本次作品可以存储10组自定义的Divergence值,朋友们可以非常容易的输入和修改这些变动率值,并可以随时调出世界线变动率演示动画。

除此之外,本次作品也设计了丰富的功能,本章将做详细介绍。

Divergence Meter主机功能接口说明

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第八章 世界线变动率探测仪 | Divergence Meter 包装设计及附件选型

在动漫原作中有一个镜头,阿万音铃羽(あまね すずは,Amane Suzuha)从挎包里拿出了一台Divergence Meter,但现实中它确是安装有8颗辉光管的一个带有不锈钢底座的比较重的电子设备,并且能够脱离电源适配器而使用锂电池进行长时间工作。所以为此,我打算为她设计一款专用的包装,既能在运输过程中很好的保护Divergence Meter,又能方便朋友们出门携带着她。

事实上在之前的创作当中,我还从未特意为作品设计专用的包装,而这次我根据Divergence Meter的外形尺寸绘制了3D模型,和许多高精端仪器设备一样使用EVA泡棉设计了嵌入式的全方位包装,请见下图:

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2015 Happy New Year

钟表,可以回到起点, 却已不是昨天;
冬去春来,记得住的是过去,物换星移,留不住的是时间。
行行复行行,忆路在脚下,行行复停停,闻几杵钟声。
2014伴记忆而去已成永恒,2015随春风而来待我们探寻。
祝福所有的朋友和家人:旧历圆满,新岁飘香!2015 新年快乐!!!

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QS30-1 Nixie Module for Arduino v2.0.0 | 辉光管显示模块【软件篇】

通过上一篇QS30-1 Nixie Module for Arduino v2.0.0 | 辉光管显示模块【硬件篇】的介绍,相信大家对辉光管显示模块v2.0.0的硬件有了相应了解。
但除了有相应的高压升压电路和逻辑驱动电路以外,还需要软件方面的配合才能让这些模块焕发夺目光彩,完成我们设计的应用。
先来回忆一下那种火红的朦胧:

本次新版本的辉光管显示模块,依旧是使用了两片74HC595芯片来实现串行数据通讯控制,对数字、LED颜色以及氖灯的控制实际上都是对74HC595芯片的控制。
在本文中,就以一个C51核心的单片机系统来对驱动软件进行简单的阐述,并给出具体驱动代码。

通过辉光管本身的应用来看,一共有0-9这10个数字要进行控制,另外还有RGB LED三个颜色要进行控制,以及2个氖灯要进行控制,共需要15bit的译码输出,根据原理图,两片74HC595共有16bit输出,对应的控制关系表如下:

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Adapter for QS30-1 Nixie Module v2.0.0 | 新版辉光管显示模块转接板

新版的QS30-1 Nixie Module v2.0.0同样采用了非常简单的级联设计,模块与模块之间使用的是单排6Pin 2.54mm间距的排针与排母,包括控制I/O以及电源。
但在多个模块级联时,由于杜邦线线径较细,存在一定电阻,在承载大电流时会造成严重压降,导致辉光管模块无法正常工作,所以在链接多个辉光管模块时需要一个能够直接连接DC3.5-1.35直流电源插头的转接模板。见下图:

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