#第七届立创电赛#辉光管手表

* 1、项目功能介绍

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这是一个使用B5870辉光管作为显示器件的辉光管手表，具有低功耗、无线充电、蓝牙授时等优点。

 

*2、项目属性

原创

 

* 3、开源协议

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CC-BY-NC-SA 3.0

 

请在竞赛阶段填写 ↓

 

*4、硬件部分

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演示视频见附件区！

详细介绍视频：

https://www.bilibili.com/video/BV1kG411579g?vd_source=ea22a70792222a71518d0dbdb54f9d08

辉光管简介

辉光管亦称"冷阴极辉光放电指示管"，是一种利用气体辉光放电原理工作的离子管，在有机发光材料出现前大量用于显示数字或者字符。其基本原理是，在170V的高压作用下，辉光管内部的数字形状的阴极在氖气氛围下发生辉光放电现象，发出橘红色的温暖光芒，其朦胧感与层次感也是辉光管显示最与众不同的地方。

 

主控芯片

作为可穿戴设备，功耗与续航是极为重要的。主控芯片型号为STM32L051，其具有非常优秀的低功耗表现，很适合本项目场景。单片机平时处于休眠状态，受到加速度计中断信号唤醒后工作，驱动辉光管显示电路等。

 

加速度计

加速度计型号为LIS2DW12，其同样具有优秀的低功耗、低噪声表现。更重要的是，其带有数据处理器，通过配置相关寄存器即可很方便实现运动检测、抬腕检测等功能。加速度计处理代码我会放在开源平台的附件区，欢迎大家共同交流。

主控芯片与加速度计相互配合，这是实现低功耗的关键，实测功耗如下（自制功率计分辨率为40uA）：

静止时，单片机休眠，此时功耗为uA级别，当前档位测不出来，（在100uA以内，根据数据手册估计为几十uA）：

运动但不显示时，单片机工作，电流约7mA：

亮起辉光管时功率约550mW：

轻度使用时续航可达7天，重度使用约4-5天，这个续航成绩我觉得还是可以的。充电用无线充电，充电约1小时。

无线充电电路

无线充电我使用的是BQ51050芯片，其兼容 WPC v1.2 Qi 行业标准，适用于市面上大多数无线充电座，并且能直接为锂电池进行充电。注意芯片外围电路要与数据手册推荐电路保持一致，避免充电失败。

 

时钟芯片

时钟芯片我使用的是DS3231，这个芯片较为稳定，可以几年都不带校时的。

电路上使用BAT引脚进行供电，此时温度转换器每1分钟进行一次转换，且不能使用中断。虽然精度不如用VCC引脚进行供电（温度转换器每1秒进行一次转换），但是续航大大提高了。

升压电路

驱动辉光管需要170V的高压，我这里用一个经典的反激升压电路。焊接和调试的时候一定要十分小心，小心高压电打坏单片机等低压电路。

电路布局上注意隔离，避开加速度计、蓝牙模块、单片机等器件。

辉光管驱动电路

我这里用的是HV5523驱动辉光管，其是带开漏输出的32位串行数据转并行数据芯片，且输出电压高达230V，很适合作为驱动辉光管的芯片：

一个芯片就可以驱动两个辉光管，效果如下：

其他电路

电路中有一个BT24超小蓝牙模块，用于蓝牙授时；一个霍尔传感器，用于感应磁铁以进行交互。

其他电路不详细介绍了，具体请查看EDA原理图。

辉光管选型为了使得手表尽可能小巧，我这里选择的是型号为B5870的辉光管（直径约13mm）：

当然你也可以用B5750等类似大小的辉光管来替代。

外壳

自己建模设计的外壳，模型放在附件区。目前用的是尼龙3D打印件，有条件再换为CNC加工外壳：

外壳带有卡扣，可完美与PCB相结合，表镜为40mm直径、1mm厚度；表后盖可用PCB制作或者碳纤维板（不能用金属以防止干扰无线充电）。带有防水胶圈设计，可防止日常生活水溅。

图为PCB实物图：

烧录程序，装上辉光管和电池：

装上外壳，大功告成：

 

其他注意事项

若要复刻本项目，务必对硬件电路有足够知识，务必小心高压电危险！！！

烧录通过一个8P的FPC座进行：

接上电池（建议451225）后，DS3231时钟芯片即工作；下图开关用于关闭除DS3231的其他元器件（辉光管升压电路仍在供电但无法使能，所以无法升压），可一键关闭高压电，确保调试安全。

 

 

*5、软件部分

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加速度计LIS2DW12的驱动代码和HV5523驱动辉光管的代码我会放在附件区：