[已验证] ESP8266 NodeMCU 数码管扩展板

成品：

板载资源：

        1路MAX7219 8位数码管（0.56寸共阴*1，0.4寸共阴*1）

              DIN    GPIO13

              CLK    GPIO14

              CS      GPIO15

        1路9枚WS2812 5050彩灯

              DAT    GPIO5

        1路TMB12A05 蜂鸣器

              TRIG   GPIO4

        1路光敏电阻 自带分压（A0可直接读取）

              OUT   A0

        1枚AMS1117 3.3V稳压器

        1节18650锂电池座

        1枚ETA9740充放电芯片（与MicroUSB并联，可以不焊）

 

设计解析：

        1.采用ETA9740充放电芯片，该芯片功率大（开关充电而不是线性充电）且输入输出同口，支持边充边放。

        2.四周有8枚M2铜柱（可以不焊接），用于支撑整块PCB，避免底部电路碰到金属表面而短路（所有铜柱接地）。

        3.使用两枚SS12D10G5大电流开关作为电源开关，所有电源走线均加粗，减小线阻。

        4.数据引脚采用跳线，便于使用（可以使用跳线帽或杜邦线短接）。

        5.采用MAX7219驱动8位数码管，程序简单（Arduino IDE中一大堆库）。

        6.兼容串口芯片为CH340的宽版NodeMCU和串口芯片为CH9102X或CP2102的窄版NodeMCU。

 

注意事项：

        1.MAX7219的滤波电容C13一定要焊接。

 

        2.NodeMCU下端的两个15pin排母可以二选一焊接，具体看NodeMCU的宽度。

 

       3.跳线说明：

          A区：

                使用定义见下表：

跳线名称及对应ESP8266引脚	跳线帽连接左侧2pin功能	跳线帽连接右侧2pin功能
DATA（GPIO13）	使能排针输出，禁用MAX7219 （ESP8266的GPIO13连接至右上方10pin排针的13号引脚）	使能MAX7219的DIN引脚，禁用排针 （ESP8266的GPIO13连接至MAX7219芯片的DIN引脚）
SCLK（GPIO14）	使能排针输出，禁用MAX7219 （ESP8266的GPIO14连接至右上方10pin排针的14号引脚）	使能MAX7219的CLK引脚，禁用排针 （ESP8266的GPIO14连接至MAX7219芯片的CLK引脚）
CS（GPIO15）	使能排针输出，禁用MAX7219 （ESP8266的GPIO15连接至右上方10pin排针的15号引脚）	使能MAX7219的CS引脚，禁用排针 （ESP8266的GPIO15连接至MAX7219芯片的CS引脚）
BUZZER（GPIO4）	使能排针输出，禁用蜂鸣器 （ESP8266的GPIO4连接至右上方10pin排针的4号引脚）	使能蜂鸣器，禁用排针 （ESP8266的GPIO4连接至蜂鸣器正极）
EN（EN）	禁止NodeMCU启动 （ESP8266的EN接地）	允许NodeMCU启动 （ESP8266的EN接3V3，该引脚悬空默认为允许启动）
WAKE（GPIO16）	使能排针输出 （ESP8266的GPIO16连接至右上方10pin排针的16号引脚）	使能排针输出和系统唤醒 （ESP8266的GPIO16连接至右上方10pin排针的16号引脚和RST引脚，此时不要使用GPIO16作为输出）

注意：当DATA、SCLK、CS均连接在右侧2pin时MAX7219才能控制数码管正常显示（三根信号线缺一不可）。

 

        B区：

     WS2812   1*3pin跳线：连接左侧2pin使能排针输出（GPIO5），

                                            连接右侧2pin使能WS2812（此时排针无输出）。

     3V3          1*3pin跳线：连接左侧2pin禁用AMS1117 3.3V输出，

                                            连接右侧2pin使能AMS1117 3.3V输出。

     VU            1*3pin跳线：见以下说明：

（1）若使用此款NodeMCU（有G、VU两只管脚的），则请将VU跳线连接到右侧2pin上。此时，如果将USB线连接至NodeMCU上，则NodeMCU可以从VU引脚为整块扩展板供电。（注意：由NodeMCU供电时总电流不能超过1A。需要大功率供电请使用扩展板板载的USB口供电或使用18650电池供电。 ）

（这一款是串口芯片为CH340的NodeMCU）

 

（2）若使用此款NodeMCU（只有两只丝印RSV的管脚的），则请将VU跳线连接到左侧2pin上（或者不连）。此时，如果将USB线连接至NodeMCU上，则只有NodeMCU有电源，扩展板板载的其余设备掉电而不会运行。若需要板载模块同时运行，则需要将总电源开关和板载模块的电源开关打开，并使用扩展板上的USB接口、POWER排针或18650电池供电。

（这一款是串口芯片为CH9102X的NodeMCU）

 

使用说明：

        1.焊接元件。R1是数码管的亮度设置电阻，需要根据实际情况选择。红光数码管建议10K，白光建议220K（220K看着比较舒服，不会太刺眼），其余颜色请参考Datasheet的第10-11页的这两个版块： 

Ⅰ.

 

Ⅱ.

 

           其余元件请按照丝印及PCB中的元件名称焊接（25%、50%、75%、100%四只0805 LED以及对应的限流电阻R6、R7可以根据实际需求更换，我使用四枚黄色LED搭配两枚10K电阻，亮度稍微偏暗（注意LED方向）。

 

电池电量指示，四枚0805黄色LED（R6、R7为LED限流电阻）

 

如果不需要锂电充放电功能，则18650电池盒和此处蓝色框内元件（18650电池盒下方，PCB底面）可以不焊

 

          PWR、UNIT的指示灯请按丝印标注的颜色焊接（红:"···_R"&绿:"···_G"）；数码管底部下沿的9枚瓷片电容（100nf）是为WS2812灯珠备用的，可以不焊接（见下图Datasheet）。

 

     2.确保所有开关断开（开关手柄靠近MicroUSB口一侧为关，靠近数码管一侧为开），连接Micro USB充电线或装入18650电池（装电池前务必先检查是否存在短路现象）。此时PWR的指示灯亮红色，UNIT的指示灯不亮，所有板载设备无电。

 

     3.将NodeMCU插入插槽中（注意方向并对齐引脚后再插入，若插反或未连接正确可能导致NodeMCU损坏）。确认NodeMCU连接正确后打开丝印 PWR 的开关，此时仅NodeMCU和5V输出排针（右上角的3*10pin排针）上电，PWR的指示灯变绿，同时UNIT的指示灯点亮红色。如果需要使用板载的数码管或彩灯，则需要先断开总电源（关闭丝印 PWR 的开关）并拆下NodeMCU，参照前文说明连接好跳线帽后再装回NodeMCU，最后打开丝印 UNIT 的开关。此时板载的所有模块上电，PWR、UNIT的指示灯均点亮绿色。如果使能了3.3V输出，则在5V输出排针旁边的一枚LED会点亮，否则熄灭。

电源指示灯说明

 

左侧电容旁的“LED3V3”为3.3v输出指示灯

 

        4.此时可以连接外设使用或使用板载模块。

 

        5.如有需要3.3V供电的模块，请将它们连接到下图中的3.3V引脚，连接5V可能会有烧毁的风险。 

3.3v输出排针

 

 

------------------------------2022/12/22更新------------------------------

 

1.PCB已焊接验证，工作正常。使用一节SamSung 3400mah的18650电池（实测容量3296mah，测试设备为XTAR的VC4 Plus），电池充满后启用所有板载设备（NodeMCU固件为MAX7219_PCB_Clock_Inverted，可在附件中获取）27小时18分钟后，ETA9740进入低电量保护，切断5v输出，停止供电。

 

测试时拍的照片

 

2.ETA9740实际最大放电功率约为2.52A，略超Datasheet上的2.4A，实际功率达到了12.6W，可以轻松带动4只TT电机。

 

2A左右放电30min后芯片表面温度33.3℃，环境温度约为15℃

 

3.ETA9740对电池进行充电（Riset=82kΩ，BAT和SW之间的电感为2.2uH），从放电保护到充满耗时3小时22分钟，芯片表面基本没有温升（第一版使用线性充电的TP4333，充满电耗时5小时27分钟，芯片表面温度最高时达到56.5℃）。

 

ETA9740外围电路

 

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ETA9740的Datasheet中对充电电流的说明

 

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TP4333外围电路

 

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TP4333的Datasheet中对充电电流的说明