项目说明

       VFD屏讨喜的显示效果想必点进这个工程的朋友多多少少看到过了吧，这个项目是我学习ESP32过程中的积累，以FUTABA的VFD屏(13-ST-GINK) + ESP32-C3为主控制作的复古桌面时钟，通过2.4Gwifi联网获取互联网时间、本地温湿度显示(独立的无线温湿度传感器，不使用温湿度传感器可以设置为日期显示)。

       时钟尺寸：117*27.2*26.7mm

       时钟使用5V供电，最大亮度下平均工作电流为280mA左右，蜂鸣器响的瞬时电流有700mA，建议使用5V1A或者输出电流更强的适配器供电

       夜间待机关闭显示下平均电流84mA左右

    B站视频

 

开源协议

      知识共享许可协议-署名-非商业使用

 

项目相关功能

       功能1：WIFI联网 HTTP获取互联网时间并显示

       功能2：无线温湿度传感器获取温湿度，可以摆放室内任意无金属屏蔽的位置(使用我开源的无线温湿度计)

       功能3：自动亮度调节

       功能4：温度、湿度异常报警

       功能5：夜间显示关闭

项目属性

      本项目为首次公开，为本人原创项目。项目未曾在别的比赛中获奖。

 

项目进度

• 画原理图
• PCB布线
• 画外壳、前面板面板(未达到申请打样要求已舍弃，有需要就自己画吧)
• PCB打样申请、面板打样申请、立创商城元器件申请
• 移植、写程序、改bug循环
• 切割亚克力面板、买铜柱做三明治结构外壳
• 开源结项

 

设计原理

       绝大部分元器件已匹配了立创商城以方便购买制作，VFD屏、光敏电阻需要另外购买，附件里提供了一份时钟以及温湿度计整合的bom表，温湿度计的CH571F、22uH、LED灯、CJ2302需要单独购买，如有遗漏请帮忙指出。

外壳为用两片亚克力板(前面板3mm，后面板2mm，也可以都是3mm)配合M2*9 双通滚花铜柱、M2*8+3 滚花铜柱、M2*5螺丝固定 ，亚克力板可以淘宝找店家切割(3mm灰色透明亚克力板切割，2mm无色透明亚克力板切割)。

设计框图

 5V转3.3V

     ESP32-C3只有在使用wifi HTTP请求校时时功耗大些，保持wifi连接以及BLE扫描下3.3V大概90mA电流，使用RT9193-33GB可以满足供电需求故而没用DCDC降压。

 VFD屏驱动电路(屏的购买链接)

    使用的屏为FUTABA 13-ST-84GINK，数据手册里推荐的逻辑供电为5V，逻辑供电使用3.3V 我已验证了一个多月没问题。这个屏内置了驱动IC，只需要满足供电以及通信就能轻松使用。屏的供电需要一路32V左右电压、3.9V的灯丝供电。升压32V使用了SGM6601，

灯丝供电从USB口的5V供电引出，通过二极管使电压降到3.9V左右(非稳定电流不要使用二极管降压) 还附带抬升了灯丝电位，灯丝供电使用了PMOS管+NPN三极管控制。屏的供电打开为3.3V逻辑供电>灯丝供电>32V供电，Q3的NPN三极管用于给1G扩流。

蜂鸣器

  蜂鸣器为无源蜂鸣器，使用的是可以3.3V供电的MLT-8530，因为蜂鸣器响起来时瞬时电流比较大，如果正在使用wifi会对RT9193-33GB负荷比较大，所以使用5V+电阻限流的方式供电。

ESP32-C3模组使用

  ESP32-C3需要IO2 IO8 IO9这三个引脚启动选择，使用时请注意模组上电时这三个引脚的电平状态，不需要频繁下载程序C3使能引脚用于复位的电容可以舍去，模组的程序下载使用C3内置的CDC串口，按键1既做启动时进入下载模式  也做普通按键。

按键

    按键1：亮度设置，5档固定亮度以及自动亮度调节(自动亮度时点亮   小电视标)，冷启动时进入下载模式按键。

    按键2：夜间待机   开/关(开启时点亮  开关标)。

    按键3：显示温湿度/日期   的显示切换(不使用温湿度传感器可以设置为日期显示)。

软件说明

工程源码连接，这是一个链接，这是一个链接，这是一个链接

        程序挺简单的，使用IDF5.0开发，程序全部搬上来讲篇幅太长，这里我大概讲下实现各个功能模块实现，详细请自行看源代码。

• VFD屏通信使用了IO模拟SPI，大概400K的速度。时间的滚动刷新使用了屏内置驱动IC 6个CGRAM来实现，屏的1G动画使用了一个CGRAM，12个5*7点阵上方的为图标为AD寄存器控制，详情请翻阅屏的数据手册以及源码。       

• 时间校准来自于淘宝的服务器，使用了HTTP请求，走时使用了ESP32-C3内部RTC。(题外话：B站粉丝数、天气也是使用HTTP请求获取)
• 温湿度来自于独立的温湿度计(使用我开源的无线温湿度计)，通过广播的方式发送温湿度数据，ESP32-C3通过广播扫描获取到温湿度数据，使用了

1. 配置VSCode+IDF环境
2. 使用flash_download_tool下载(下载链接)
3. 使用ESP launchpad在线下载(地址链接)

使用flash_download_tool下载程序步骤

    按住按键1插入数据线连接到电脑确认一下是COM几，板上的typec口只接了一侧的D+ D-，正插识别不到就反插，都识别不到就好好检查焊接吧。

1. 选择目标芯片 ESP32-C3
2. 选择下载方式 USB
3. 点击 OK
4. 选择对应的3个bin文件
5. 选择板子识别出来的COM口
6. 点击开始

   等待烧写程序完成断电重启就行了。

 

使用ESP launchpad在线下载步骤

按住按键1插入数据线连接到电脑确认一下是COM几，板上的typec口只接了一侧的D+ D-，正插识别不到就反插，都识别不到就好好检查焊接吧。

1. 点击选择，点击连接
2. 点击添加3个bin文件，烧录地址如下图
3. 点击开始烧录并等待烧录完成，等待烧写程序完成断电重启就行了。

实物展示

外壳由群友凉拌折耳根提供，已经过验证

设计注意事项

1. 检查好焊接是否有短路等情况再插入电脑下载程序。
2. 焊接好其他元器件后再焊接VFD屏，找东西垫以下屏焊接，修剪VFD屏引脚时需要注意安全。
3. 蜂鸣器以及3个按键不能用洗板水洗。
4. 时钟连wifi需要为2.4Gwifi，wifi账号密码在configuration.h里写。
5. 不想自己配置IDF环境可以找我帮忙编译对应自家wifi账号密码的程序(附件里提供了wifi账号“ABCB”  密码“1234567890”的固件 , QQ群：697752852)

 

更新记录

2023-11-13：修复了开机日期显示为1/0   以及  湿度超过95%不会触发警报的bug。

2024-09-08：修改低电量判断为百分比电量，修改配置头文件内的默认wifi账号密码。

2024-09-26：更换了获取时间的API，修复了获取时间失败。

演示视频