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2、流畅支持超过3w器件或10w焊盘的设计规模,支持面板和外壳设计

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标准版 矩阵时钟

简介:工程资源来自B站HACK实验室,最终产品是一个矩阵的实时时钟,通过乐鑫的软件EspTouch智能配网。

开源协议: GPL 3.0

发布时间: 2022-01-04 12:25:06
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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     

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