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矩阵时钟

1年前 8694
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描述

智能电子矩阵时钟

注:该电子时钟目前已经完成制作,效果如下方给出的视频资源

       关于该工程的所有资料全放在工程附件当中

一、关于电子矩阵时钟介绍

        该款电子时钟需要通过手机软件EspTouch进行配网,在安装有电池的情况下,配网过后断电重新上电也能正常显示时间信息,通过wifi模块ESP8266-12S为主控,采用Arduino编程,将从阿里云授时服务平台获取到的时间信息通过程序转为SPI通信方式传递控制四块8*8的点阵驱动芯片MAX7219,每块MAX7219单独作用于对应的8*8点阵屏,而RST按键与SW2按键则是为了更方便下载程序以及ESP8266模块复位操作

二、原理图部分介绍

        我们将整个电路原理图分为了两个部分,下面简称A部分(主板)、B部分(顶部显示板)

A部分主要分为

      (A1):下载程序;

                     下载程序部分我们采用的是CH330N芯片(原作者使用的是CH340N,区别不大),它与普通USB转TTL芯片差别不大,同时它再不需要采用外部晶振,为贴片封装,引脚数为8P,引脚数量较少,所以我们选择了它

                     从数据手册中得知,由于ESP8266-12S下载程序要求比较苛刻(首先要将模块处于复位状态,在然后将模块的IO0口处于低电平,最后松开),所以我们设计了复位按键与下载程序按键,分别为RST与SW2

      (A2):电源管理:

                     电源管理使用的是AMS1117DC-DC芯片,该芯片为贴片封装,芯片输入口配备有100uF钽电解电容于0.1uF无极性贴片电容,他们的作用是滤除输入电源中的一些交流成分,并且有储存电能的作用,同时能够保护芯片的正常使用延长寿命;而芯片输出口也配有输入口相同的电容,作用与输入电容类似,防止后续电路电源出现波动,电容胜似一个蓄水池起到浪涌保护的作用。

                     当然在DS3231高精度时钟管理芯片旁边单独有一块电池CR1220,由于电源掉电不能保持时钟继续运行,所以为DSS3231芯片配备有专用电池供电,并且通过BAT54C(类似于数字电路中的“或门”)对输入电源进行选择(可以选择电池供电与电源供电,默认是电源供电,依据两者电压差而定)

      (A3):联网模块:

                     联网部分采用ESP8266-12S模组,正常工作时外部电路由数据手册中可得,主要作用是连接网络,定时访问阿里云授时服务平台获取当前时间信息并校准,同时由内部编写好的程序将获取到的时间信息通过程序算法转为SPI通信协议数据发送给级联的点阵驱动芯片进行驱动显示

A部分主要分为:

      (B1):数据处理:

                     将芯片发过来的数据首先传入第一块MAX7219芯片(多位LED 显示驱动器),通过移位操作,输出数据高电平的时候点亮LED矩阵(共阴极)中相应的LED灯,以达到显示相应数据的功能

三、电路设计思路

         观察电路图可以发现,在USB接口处采用了两种连接方式,分别是TYP-C和micro口,他们分别是对称放置,再能更方便用户使用的同时,也时电路更加安全可靠(对称放置时,如果插入了TYP-C数据线,那么就无法使用micro接口,如果使用micro接口,那么TYP-C接口也无法使用,起到限制作用,但也让用户可以自行选择自己要使用的接口)

          电路板做了圆角处理,电路板做圆角处理不仅方便了使用,而且对于安全性以及美观性得到了更好的提高,这样也是这个矩阵时钟的产品价值所在,同时在wifi天线部分做了镂空以及圆角处理,放置在使用过程中或者携带过程中,由PCB于模组之间的直角卡槽钩住衣物或者皮肤表面导致破损等

          在主板与顶板的连接处采用的是排针排母进行连接,所以对高度的限制主要由排针排母有关,如果有小伙伴觉得高度较高可以采用刚柔结合PCB或者连接线进行设计连接,但主体思路不变

四、产品外观设计

          产品顶面使用的是4mm透明亚克力板,主板PCB和顶板PCB之间采用的是11mm铜柱进行连接,而顶板PCB和亚克力板采用的是6mm通孔铜柱,顶部和底部共计8颗M3螺丝进行固定

五、配网

          下载程序使用Arduino下载程序,点击下载过后等待软件编译完成,按下复位RST按键1s后按住SW2按键,然后松开RST,最后松开SW2,等待下载成功

          首先手机上安装软件EspTouch(乐鑫官网下载),然后连接您家的WIFI(不要为5G,选择4G--2.4Gwifi),打开位置定位,输入wifi密码,设备上电,点击软件“一键配网”,稍等片刻即可,按下RST按键

HACK LABS MatrixClock                                                                                 

Author: HACK实验室                                                                                     

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作者:HACK实验室                                                                                        

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以下为HACK实验室矩阵时钟视频链接地址

https://www.bilibili.com/video/BV1s54y1R77t     

文档

Sheet_1

Sheet_2

Sheet_1

PCB_2020-10-20_10-20-48

打板2

打板1

BOM

ID Name Designator Footprint Quantity
1 CR1220-2 B2 BAT-SMD_CR1220-2 1
2 100uF C2,C5 CAP-SMD_L3.5-W2.8-R-RD 2
3 0.1u C1,C3,C4,C6,C7,C8,C9,C10 C0805 8
4 BAT54C_C179728 D2 SOT-23-3_L3.0-W1.7-P0.95-LS2.9-BR 1
5 HDR-F-2.54_1x5 H1,H2 HDR-F-2.54_1X5 2
6 SLD0888HRC1BD LED1,LED2,LED3,LED4 SLD0888HRC1BD 4
7 ESP-12S P6 ESP-12F_JX 1
8 100 R1,R2,R3,R4 R0603 4
9 10k R5,R6,R7,R8,R9,R10 R0603 6
10 TS-1101VS-C-A-A SW1,SW2 KEY-SMD_4P-L7.8-W2.8-P4.20-EH 2
11 CH330N U1 SOP-8_L4.9-W3.9-P1.27-LS6.0-BL 1
12 0466005.NR U2 F1206 1
13 DS3231MZ+ U3 SOIC-8_L4.9-W3.9-P1.27-LS6.0-BL 1
14 MAX7219CWG U4,U5,U6,U7 SOIC-24_L15.4-W7.5-P1.27-LS10.3-BL 4
15 LM1117S-3.3 copy U9 SOT-223 1
16 micro USBFemale USB2 MICRO-USB-SMD_5P-P0.65-H-F_C10418 1
17 TYPE-C16PIN USB3 USB-C-SMD_TYPE-C16PIN 1

附件

文件名 下载
立创直播文件.rar
3D.png
实物反.jpg
实物正.jpg
清单(使用ESP8266-12S).jpg
视频.mp4
亚克力边框.dwg
请前往 立创EDA开源硬件平台 进行评论

评论 (39)

CGZ127 回复

有原项目github地址吗

Mr_LIGHT 回复

hack实验室在微信也有公众号,如果直接用了他给出的设计,请联系他获得授权再发布哦

414048A 回复

很多小伙伴很关心版权问题,在这里申明一下哟,事先我先联系了HACK实验室UP主,争得它的同意过后才进行的制作哟,在这里谢谢大家关心,可以详情可以关注HACK微信公众号哦!!证明.jpg

gb505329191 回复

问下楼主麻烦给个软件的下载地址,谢谢。

414048A 回复

@gb505329191

Mr_LIGHT 回复

@414048A  点赞,这种精神对开源者的鼓励很好哦

haijenny 回复

要写程序吗

414048A 回复

@haijenny  不需要的,有现成程序,根据自己需要更改就行

CCBT 回复

666  我也正在进行中   哈哈哈哈

bfql860 回复

是不是要把两个usb 接口都焊上?

55kaiNB 回复

程序代码哪里下呢?

414048A 回复

都可以焊接,但是下载程序使用安卓那个USB

414048A 回复

工程附件里面哦

zzxw 回复

问一下为什么第二块板子gnd网络为什么会报错

zzxw 回复

请问一下有亚克力文件吗

414048A 回复

有的

414048A 回复

方便截个图吗?

zzxw 回复

在附件里面有亚克力版文件吗,真的没找到,请问文件命名是什么,麻烦啦麻烦啦

414048A 回复

等下晚点我发出来,稍等

zzxw 回复

麻烦啦麻烦啦元器件都买好了就差那个前面板了

LCEDA_01 回复

那个板子规格和PCB是一样的,你可以用PCB尺寸去打就行了

zzxw 回复

esp32没接地

so90so 回复

果然,是没接,有坑。现在是串口没有输出,typec没法识别。还要改啥

so90so 回复

typec为啥下载不了。我看你数据线是连接了~~科普一下

molun 回复

共阳的与共阴的电路连接区别是啥

414048A 回复

“(共阳极电路以电源正作为共有端,不同的控制信号从负极输入)
(共阴极电路以电源负作为共有端,不同的控制信号从正极输入)”
相比起来,如果芯片的带负载能力不强,选择共阳的比较合适

tfsuces 回复

12S模组能用12F代替吗?

414048A 回复

能的,前提是先下载好程序才行

sk233 回复

串口插到电脑上没有反应是什么原因,电脑驱动确定没有问题

wlqkx 回复

更新了吗?




blooming1314 回复

感觉7219有点贵,买了几块TM1650,发现不会连线,可以指导下吗

Luo_YYQ 回复

大佬,请问下结合亚克力厚度,主控板和显示板的PCB板厚分别打多少比较适合?

414048A 回复

电路板的厚度可以1.6mm就行,亚克力班3mm就行

Luo_YYQ 回复

好的,好的,谢谢大佬

dnnliyv 回复

下载的程序,点阵全亮没有反应是什么问题。

414048A 回复

看是否有短路,电源是否是电源适配器单独供电(电脑供电可能不行),两块PCB板连接处是否松动,检查底板是否有输出,点阵是否有输入电压,仔细排查一下,能解决的




LZCC 回复

做一个成本大概要多少呢

414048A 回复

100以内吧

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