Make Magazin 5/2020
S. 112
Make
Community-Projekte
Bild: Tim Schmitz

Binär-Uhr mit dem Kniwwelino

Bei dieser Uhr mit Mikrocontroller und LED-Streifen ist Kopfrechnen angesagt. Wie spät es ist, wird nur mit Nullen und Einsen dargestellt.

von Christian Moll

Eine Binär-Uhr gehört wohl zu den geekigsten Arten, die Uhrzeit anzuzeigen, aber sie ist auch hilfreich, um die elementare Grundlage von allen Computern und Mikrocontroller-Projekten zu erklären und zu verstehen. Es geht um das Bit, die 1 und die 0. Dafür wird die Uhrzeit meist erst in ihre Ziffern und dann in deren Binärwerte zerlegt. Aus 14:52 Uhr wird 1 4 5 2 und daraus 01 0100 101 0010. Der Unterschied zwischen 1 und 0 kann durch an- und ausgeschaltete LEDs dargestellt werden. Seit Frühjahr 2018 hängt eine große Binär-Uhr in Bahnhof von St. Gallen in der Schweiz, die seither für rauchende Köpfe sorgt.

Um unsere Binär-Uhr mit dem Mikrocontroller Kniwwelino nachzubauen, muss man nicht einmal eine Programmiersprache beherrschen. Stattdessen nutzen wir eine grafische Programmierumgebung, in der man Code aus leicht verständlichen Blöcken zusammenschiebt – so erinnert das Programmieren eher an das Bauen mit Lego. Wir haben sogar zwei Varianten gebaut und lassen die Zeit auf dem Kniwwelino oder in der LED-Skyline aus dem Lasercutter anzeigen. Dabei muss man von unten nach oben rechnen. Während die LED-Matrix auf dem Mikrocontroller nur über rote LEDs verfügt, geht es auf dem Streifen bunt zu: Alle Einsen werden auf grün geschaltet, während die Nullen blau angezeigt werden. Um alle LEDs leuchten zu lassen, werden die übrigen Pixel in rot aufgefüllt. Praktisch ist, dass der Kniwwelino, sobald er eine Verbindung zum Internet hat, von einem NTP-Server (Network Time Protocol) die aktuelle Uhrzeit abruft und sie regelmäßig abgleicht.

Unsere erste Programmvariante teilt die Uhrzeit mit ineinander geschachtelten Wenn-Dann-Abfragen in die einzelnen Ziffern auf und überprüft, ob diese gerade oder ungerade sind. Wesentlich eleganter und viel kürzer wird der Code, wenn man die Zehner- und Einerstellen mit Modulo und Division durch 2 bearbeitet – also die Ziffern solange durch 2 teilt, bis als Rest (Modulo) eine 1 oder 0 herauskommt. Dieses Programm lässt sich mit wenigen Veränderungen nutzen, um sowohl die LEDs der Matrix als auch des LED-Streifens zu schalten.

Für das Gehäuse haben wir die Skyline von Luxemburg genommen und etwas angepasst. Die einzelnen Teile haben wir zunächst aus Karton gelasert und nach einem kurzen Probesitzen der LED-Streifen aus Sperrholz gefertigt. Der Kniwwelino wird am besten in einer 3D-gedruckten Hülle montiert. Damit der LED-Streifen passt, haben wir ihn in einen Abschnitt mit zwei LEDs und drei Abschnitte mit vier LEDs zerschnitten und anschließend die Abschnitte wieder mit dünnen Kabeln verlötet. Die vollständige Anleitung mit den Schnittvorlagen und Programmen zum Herunterladen finden Sie online. —hch

heise.de/-4850868

Entwurf der Skyline für den Lasercutter
Schaltplan mit Kniwwelino und LED-Streifen
Die Programmierung erfolgt mit bunten Blöcken.