<div class="document"> <p><strong>项目功能介绍：</strong></p> <p>基于R7FA2E1A72DFL芯片的桌面电子时钟设计，通过四位0.56寸共阴极数码管进行时间、温湿度等显示，采用DHT11温湿度传感器采集环境温湿度，复位按键、串口电路、SWD下载电路全部引出，方便下载调试。</p> <p> </p> <p><span style="font-size:24px;"><strong>一、板载资源</strong></span></p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/zcTlYSMrdTOOW555uo9dHNpahoqWilXaiZi32giI.png" alt="" width="1200" height="1200"></p> <p align="center">图1-1桌面电子时钟PCB资源正面图解</p> <p align="center"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/Se6P9sgtr9mNmJqqw005lqF6gQFp066JTzeIsU9F.png" alt="" width="1200" height="1200"></p> <p align="center">图1-2桌面电子时钟PCB资源背面图解</p> <p>1、主控芯片：R7FA2E1A72DFL；</p> <p>2、电源接口：TYPE-C；</p> <p>3、LED：电源指示灯；</p> <p>4、按键：一个复位按键，一个BOOT开关，四个功能按键，四个功能按键均采用6*6*12的按键，直接引出外壳，方便使用；</p> <p>5、调试接口：SWD下载调试接口、串口下载调试接口，均采用1.25mm 1x4P连接座进行引出；</p> <p>6、外设：一个0.56寸四位共阴极数码管，一个DHT11温湿度传感器，一个贴片式无源蜂鸣器；</p> <p> </p> <p><span style="font-size:24px;"><strong>二、优势特点</strong></span></p> <p align="center"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/5FPCRwZXof0fyKXL7ZeIUQI4uRPqPbHWYZ9UmB7u.png" alt="" width="1200" height="1107"></p> <p align="center">图2-1 桌面电子时钟板尺寸图</p> <p>1、板载外观小巧，尺寸仅为62.992mm*32.004mm）；</p> <p>2、下载、调试接口齐全；</p> <p>3、价格便宜，功能完善；</p> <p>4、元件背面安放，使用立贴TYPE-C接口保存PCB正面干净整洁；</p> <p>5、使用嘉立创优质PCB以及正品元器件，保障产品质量；</p> <p><span style="font-size:24px;"><strong>三、电路解析</strong></span></p> <p align="center"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/Wj5D4NENfeyvL8U5SmxvM8upn75sRTvZiz7BchPw.png" alt="" width="1170" height="825"></p> <p align="center">图3-1 桌面电子时钟原理图</p> <p><span style="font-size:18px;"><strong>3.1</strong><strong>、电源电路</strong></span></p> <p><strong>  </strong><strong>电源电路主要由</strong><strong>TYPE-C</strong><strong>接口以及电源指示灯组成，采用</strong><strong>6Pin</strong><strong>的立贴</strong><strong>TYPE-C</strong><strong>接口，放置于</strong><strong>PCB</strong><strong>背面，</strong><strong>R1</strong><strong>作为电源指示灯的限流电阻，</strong><strong>LED1</strong><strong>作为电源指示灯，闭合开关会点亮进行提示。</strong></p> <p align="center"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/z5mHtxV2CFXTXEzcuOmSY93WYC7PfRWDJE3iM176.png" alt="" width="612" height="339"></p> <p align="center"><strong>图</strong><strong>3-2 </strong><strong>电源输入部分</strong></p> <p><span style="font-size:18px;"><strong>3.2</strong><strong>、主控电路</strong></span></p> <p>      主控单片机使用的是R7FA2E1A72DFL，工作电压在1.6V到5.5V之间，最大时钟频率为48Mhz，最大支持128-KB的FLASH，16-KB的SRAM，12位的AD转换控制器。芯片内部集成有晶振（可以使用外部晶振走时更加精准），同时集成触摸功能，无需触摸芯片即可实现触摸功能。</p> <p>      在电源输入部分加入100nf电容进行电源滤波，VCL引脚用于稳定内部电源的平滑电容，需要将该引脚连接应该4.7uf的电容到VSS引脚。</p> <p align="center"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/XKzAZ1IH0USfKIYek2AaZ6oWz6eeCwtAyR4JNJSv.png" alt="" width="612" height="476"></p> <p align="center">图3-3 主控电路部分</p> <p><span style="font-size:18px;"><strong>3.3</strong><strong>、复位电路</strong></span></p> <p>      复位也叫重启，按键SW2按键，主控的RES引脚被拉低，系统进入复位状态，松开RSW2按键，主控的RES引脚恢复高电平，系统重新进行工作状态，完成复位。</p> <p align="center"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/9bfojM8Mn5s4th38bU0hHhUH5Qw9F3AityIdWpGI.png" alt="" width="304" height="266"></p> <p align="center">图3-4 复位电路部分</p> <p><span style="font-size:18px;"><strong>3.4</strong><strong>、启动模式选择电路</strong></span></p> <p>      当切换开关为2-3导通时，MD引脚为高电平，单片机进入Single-chip模式，也就是正常工作模式，当切换成1-2导通时，MD引脚低电平，单片机进入SCI-BOOT模式，也就是程序下载模式，所以我们可以通过这个开关控制单片机进行程序下载或者正常运行。</p> <p align="center"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/0ciQmXJ3QkKx9mrnSRZOyyDzGVYYbHt7CMgoPDS4.png" alt="" width="303" height="244"></p> <p align="center"> 图3-5 启动模式选择电路</p> <p><span style="font-size:18px;"><strong>3.5</strong><strong>、触摸控制电路</strong></span></p> <p>      R7FA2E1A72DFL主控芯片是带有触摸功能的，在触摸线上加入560欧的阻尼电容以及适当的电容来稳定触摸信号，其实足够灵敏和准确，触摸引脚用于控制时钟的温湿度切换显示作用。</p> <p align="center"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/QQGlhv9UtHC8HqozPUYrpqZPZj72oRhxmFPPjMbW.png" alt="" width="276" height="268"></p> <p align="center">图3-6 触摸控制电路</p> <p><span style="font-size:18px;"><strong>3.6</strong><strong>、独立按键电路</strong></span></p> <p>      采用四个按键作为时钟控制，其中sw4按键控制时钟的时间修改切换按键，sw5按键控制时间增加，sw6按键控制时间减少，sw7按键与触摸引脚效果相同，都作为时间和温湿度的切换使用。</p> <p align="center"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/peEGqevWwKX6VKmKjIphmNDTxOqoaFU2kHfiJvPI.png" alt="" width="613" height="288"></p> <p align="center"> 图3-7 独立按键电路</p> <p> </p> <p><span style="font-size:18px;"><strong>3.7</strong><strong>、</strong><strong>DHT11</strong><strong>温湿度传感器电路</strong></span></p> <p>      采用DHT11温湿度传感器检测环境温湿度，DHT11是单总线通信方式，需要在总线外接一个上拉电阻，当总线闲置时，其状态为高电平。</p> <p align="center"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/aUxZkPy6sk5mZvYmJN6OksdWyxHbnhHT1GLCUQW0.png" alt="" width="304" height="338"></p> <p align="center">图3-8 DHT11温湿度传感器电路</p> <p><span style="font-size:18px;"><strong>3.8</strong><strong>、无源蜂鸣器驱动电路</strong></span></p> <p>      通过NPN三极管控制无源蜂鸣器的负极，R5为限流电阻，R6的作用是在芯片刚上电或断电的时候提供一个可靠的电位，防止干扰，这里的电磁无源蜂鸣器是感性负载，加入D1二极管作为续流二极管防止烧坏。</p> <p align="center"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/AGUKwvWyx0ziWf4HW3qbfASjJFLRCQCXsyqjyINK.png" alt="" width="275" height="340"></p> <p align="center">图3-9 无源蜂鸣器驱动电路</p> <p><span style="font-size:18px;"><strong>3.9</strong><strong>、四位数码管驱动电路</strong></span></p> <p>      采用0.56寸四位共阴极数码管用于显示时间、温湿度等信息，当切换为温度显示时，数码管前两位显示为“P1”，当切换为湿度显示时，数码管前两位显示为“P2”。后两位数字则为相应的温湿度数值。</p> <p align="center"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/HPpkMXmAx5PEmpsFtP0UEMQDXKNnNfdxtkDRLRys.png" alt="" width="388" height="522"></p> <p align="center"> 图3-10 四位数码管驱动电路</p> <p><span style="font-size:18px;"><strong>3.10</strong><strong>、串口调试接口</strong></span></p> <p>      通过1.25mm 1x4P连接座将串口引脚进行引出，用于串口下载与调试。</p> <p align="center"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/ljGgDolugmtZyzmLY8J0dlmI9poO42DvRwit4Ky4.png" alt="" width="200" height="338"></p> <p align="center">图3-11 串口调试接口</p> <p><span style="font-size:18px;"><strong>3.11</strong><strong>、</strong><strong>SWD</strong><strong>调试接口</strong></span></p> <p>      通过1.25mm 1x4P连接座将SWD引脚进行引出，用于SWD模式下载与调试。 </p> <p align="center"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/SHBcC0rNzryRS8oWbuKos0PU6sZOi6zcwJ6HSkhq.png" alt="" width="184" height="338"></p> <p align="center">图3-12 SWD调试接口</p> <p> </p> <p><span style="font-size:18px;"><strong>3.12</strong><strong>、</strong><strong>M2</strong><strong>铜柱接口</strong></span></p> <p>      通过四个M2的螺丝孔用于板子和外壳的固定，M2螺丝选购规格为M2*16mm的平头自攻螺丝。</p> <p align="center"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/QR0ZvoVjGB8x1epYQvTBQkTCJ06DVi35sBgy1QBd.png" alt="" width="277" height="246"></p> <p align="center">图3-13 M2铜柱接口</p> <p> </p> <p> </p> <p><span style="font-size:24px;"><strong>四、注意事项</strong></span></p> <p> </p> <p><span style="font-size:18px;"><strong>4.1</strong><strong>、在绘制原理图中应注意：</strong></span></p> <p>1、按模块电路划分进行绘制，注明电路功能；</p> <p>2、在图纸属性上填写名称等信息；</p> <p>3、注意对原理图进行DRC检查，确保引脚都进行了有效连接；</p> <p>4、网络的导线连接不要超过焊盘；</p> <p>5、不要将网络标识和符号重叠在一起，影响美观。</p> <p>6、不使用的引脚要打上非链接标识，不要悬空。</p> <p> </p> <p><span style="font-size:18px;"><strong>4.2</strong><strong>、在采购物料中应注意：</strong></span></p> <p>1、先筛选有库存物料，再筛选价格排序进行购买；</p> <p>2、尽量购买同一仓库物料，选择靠近的货仓，缩短交货时间；</p> <p>3、面板打印可以和元件绑定发货节省运费，记得下单时备注要绑定发货，等绑定成功再拣货。</p> <p> </p> <p><span style="font-size:18px;"><strong>4.3</strong><strong>、在</strong><strong>PCB Layout</strong><strong>中应注意：</strong></span></p> <p>1、走线优先横平竖直，需要拐弯的地方以钝角或圆弧为主；</p> <p>2、添加丝印标识，注释说明接口功能；</p> <p>3、丝印不要放置在焊盘上；</p> <p>4、电源走线优先经过电容再接入芯片引脚；</p> <p>5、从焊盘走线时尽量顺着焊盘方向走线，不要从中间走线出去；</p> <p>6、过孔尽量不要放置在焊盘上（盘中孔工艺要钱的）；</p> <p>7、触摸引脚由于比较敏感，所以触摸走线不要过孔，减少干扰；</p> <p>8、放置元件时注意不要叠放到一起，影响实际焊接；</p> <p>9、触摸焊盘部分加入实心填充，减少周围对其造成的干扰；</p> <p>10、注意丝印的大小不要过小，建议大小不要小于1.2mm；</p> <p>11、JLCJLCJLCJLC指定客编丝印可藏在器件下，成板美观；</p> <p align="center"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/kYnE8l2cceonwfRiAJ6IX6vTRISq1hKz3WsosokS.png" alt="" width="1200" height="801"></p> <p align="center">图4-1 PCB布局参考图</p> <p align="center"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/DSlMQ6qcNkg5X3pF9lXCxQY5kqKiYjJiP6BENsQB.png" alt="" width="1200" height="801"></p> <p align="center">图4-2 PCB走线参考图</p> <p><span style="font-size:18px;"><strong>4.4</strong><strong>、在焊接中应注意：</strong></span></p> <p>1、在进行焊接时，可在嘉立创EDA的工具栏中点击焊接辅助工具，实时交互方便 焊接；</p> <p>2、在焊接顶层时，主控芯片建议优先焊接，避免其他器件影响焊接；</p> <p>3、焊接插件时可用一块空板或者洞洞板顶住，防止斜焊，影响使用；</p> <p>4、焊接顺序应遵循从低到高原则进行，避免影响小器件的焊接；</p> <p align="center"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/JDvkES9N10u69ufds9PeAB1C1quS2YFpdGCkB8Ek.png" alt="" width="1200" height="1100"></p> <p align="center">图4-3 PCB空板-顶层</p> <p align="center"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/MK0BIKuemk70CwprovIt0S7Nnl9LK1zxmecWNB2j.png" alt="" width="1200" height="1100"></p> <p align="center">图4-4 PCB空板-底层</p> <p><span style="font-size:18px;"><strong>4.5</strong><strong>、在调试中应注意：</strong></span></p> <p>1、上电调试前应检查焊接是否有虚焊短路等问题，检查无误之后才可上电测试；</p> <p>2、使用USB转TTL串口烧录工具将程序下载到单片机，USB转TTL线的RXD端接单 片机的TXD端，TXD端接单片机的RXD端；</p> <p> </p> <p><span style="font-size:24px;"><strong>五、软件烧录</strong></span></p> <p>1、烧录前准备好CH340USB转TTL下载器、带1.25mm 1x4P公头的杜邦线；</p> <p>2、将下载器的TXD引脚用杜邦线连接到电路板的RXD引脚，将下载器的RXD引脚用杜邦线连接到电路板的TXD引脚。将5V电源引脚接入5V引脚，GND接地引脚接入GND；</p> <p>3、烧录软件使用Renesas Flash Programmer 进行烧录；</p> <p>4、由于附件上传文件大小限制，这里将烧录软件下载连接放出来，大家自行下载使用<a href="https://www.renesas.cn/cn/zh/software-tool/renesas-flash-programmer-programming-gui#overview" target="_blank">Renesas Flash Programmer (Programming GUI) | Renesas</a></p> <p>5、烧录完成后，按键切换调时间需要长按触发闪烁才能进行时间的调整；</p> <p align="center"> </p> <p align="center">选择正确的操作系统进行下载使用</p> <p align="center"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/1VUGX8JpoycpMVdO30TKdL00IdDEV9pj2Ajid7cx.png" alt="" width="1080" height="704"></p> <p align="center"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/Sa4GF2UCVBwLNa206bBCMdwjMtb5sOzQrrTBilZY.png" alt="" width="679" height="677"></p> <p>首次使用软件烧录时要选择新建工程</p> <p align="center"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/ajVXEOpiT7ECK6WFn5Tf5iXc98GiyquwLobcwIeB.png" alt="" width="557" height="328"></p> <p>新建工程具体设置参数</p> <p align="center"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/7oDeoPBWTsFyHhBFblsJMvETtwXDSo7Yu1INSER6.png" alt="" width="606" height="604"></p> <p>选择RA2E1_clock.hex烧录文件所在的路径</p> <p align="center"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/Zef28xvRzjAt70WytxZEUQV8zQG3VIRHB5G1yyHO.png" alt="" width="733" height="288"></p> <p>如果提示错误信息，要在烧录的时候将BOOT开关打开，并且按住复位按键，点击烧录出现对话框后再松开复位按键。</p> <p align="center"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/rcKRvsg0B5ZgBbu9Ku86gloGgks9gk0VSSFued29.png" alt="" width="681" height="675"></p> <p>烧录成功提示，成功烧录后将BOOT开关关闭，再按一次复位键时钟进行正常显示。</p> <p> </p> <p><span style="font-size:24px;"><strong>六、</strong><strong>3D</strong><strong>外壳预览</strong></span></p> <p><span style="font-size:16px;">1、3D外壳均采用三维猴的Black-光敏树脂材料打印，成型效果好，黑色外观整体统一。</span></p> <h2 class="font24 mb10 line24 mt20"> </h2> <p align="center"> </p> <p align="center"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/ehB4l7DcGB9yopTdw5GGpBo3uqJGN6PNni2l3zo7.png" alt="" width="1200" height="1200"></p> <p align="center"><strong>6-1_3D外壳预览图</strong></p> <p><span style="font-size:24px;"><strong>七、实物预览图</strong></span></p> <p align="center"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/7d9TFruo6K2BrVgmHsh0SeZjquNLNZbkkLNdrFX7.jpeg" alt="" width="1200" height="1200"></p> <p align="center"><strong>7-1</strong><strong>实物正面预览图</strong></p> <p align="center"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/pzwi7UHEs0i9sABhWlFJSe7Obdzf6FpKLL5Pib72.jpeg" alt="" width="1200" height="1200"></p> <p align="center"><strong>7-2</strong><strong>实物背面预览图</strong></p> <p align="center"> </p> <p align="center"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/niLlFiLth3PQq99l9LxYKnmPTZYH4MLt7BKyoebY.jpeg" alt="" width="1200" height="1200"></p> <p align="center"><strong>7-3</strong><strong>实物时间显示预览图</strong></p> <p align="center"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/w24n7UveZd6er9rLD3VKsxofmnxe4EBbCjdUTIPI.jpeg" alt="" width="1200" height="1096"></p> <p align="center"><strong>7-4</strong><strong>实物温度显示预览图</strong></p> <p align="center"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/3IQ2Mn5dYEgDzTGlVYs6MMwNLzn1EKPWLstvcdeJ.jpeg" alt="" width="1200" height="1120"></p> <p align="center"><strong>7-5</strong><strong>实物湿度显示预览图</strong></p> <p style="text-align:left;" align="center"><strong><span style="font-size:24px;">八、后续升级优化方向</span></strong></p> <p style="text-align:left;" align="center"><span style="font-size:16px;">1、由于直接使用MCU内部的晶振计时误差非常大，后期可以直接通过串口接入ESP_8266来进行联网对时；</span></p> <p style="text-align:left;" align="center"><span style="font-size:16px;">2、由于使用外壳包裹，导致数码管的温度会在壳内，会影响温度传感器DHT11的准确测量，目前可以通过在软件中修改实际误差来使温度显示正确；</span></p> <p style="text-align:left;" align="center"><span style="font-size:16px;">3：蜂鸣器目前还没有配置，后期将加入蜂鸣器和闹钟的功能；</span></p> <p style="text-align:left;" align="center"><span style="font-size:16px;">4：触摸引脚在外壳外面还不能使用，需要用调试器对触摸引脚进行重新调试；</span></p> <p style="text-align:left;" align="center"> </p> <p style="text-align:left;" align="center"> </p> <p style="text-align:left;" align="center"><span style="font-size:24px;"><strong>电赛logo实物验证：</strong></span></p> <p style="text-align:left;" align="center"><span style="font-size:24px;"><strong><img style="margin-left:auto;margin-right:auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/tfZu3QMCqB2I0JmWIbdB6JwRadWJD0KdTPiCkdLI.png" alt="" width="804" height="606"></strong></span></p> <p> </p> <p> </p> </div>