#第八届立创电赛#基于瑞萨R7FA2E1A72DFL芯片的桌面电子时钟 - 立创电子设计大赛

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第八届立创电子设计开源大赛

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#第八届立创电赛#基于瑞萨R7FA2E1A72DFL芯片的桌面电子时钟

创建时间：2年前

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描述

<h1>一、项目简介</h1> 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。 <h1 style="text-align:justify;">二、板载资源</h1> <img src="//image.lceda.cn/pullimage/m5BtEnT7P0FQfwTCfBcGp04BCOFDnRs4Mb0IcFwX.png" alt="m5BtEnT7P0FQfwTCfBcGp04BCOFDnRs4Mb0IcFwX.png" width="855" height="455"> 图2-1 桌面电子时钟资源正面图解 <img src="//image.lceda.cn/pullimage/2riCjeTGEE4nGxmKAKBTCWOL0rMEgOWUSCDHqrkw.png" alt="2riCjeTGEE4nGxmKAKBTCWOL0rMEgOWUSCDHqrkw.png" width="851" height="452"> 图2-2 桌面电子时钟资源背面图解 1、主控芯片：R7FA2E1A72DFL； 2、电源接口：TYPE-C，2Pin插件； 3、LED：一路电源指示灯，一路充电状态指示灯； 4、按键：一个复位按键，一个BOOT按键，四个功能按键； 5、调试接口：SWD下载调试接口、串口下载调试接口，均采用2.54排针接口进行引出； 6、外设：一个0.56寸共阴极数码管，一个DHT11温湿度传感器，一个无源蜂鸣器； <h2 style="text-align:justify;">三、原理图设计及电路分析</h2> <img style="margin-left:auto;margin-right:auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/f88K6XCNkaxqQNCGxvWJnVUVzlqSn887HGjeJwVu.png" alt="f88K6XCNkaxqQNCGxvWJnVUVzlqSn887HGjeJwVu.png"> 图4-1 桌面电子时钟原理图 <h2 style="text-align:justify;">4.1、电源电路</h2> 电源电路主要由TYPE-C接口以及电源指示灯组成，采用2Pin的TYPE-C接口，简单方便，易于焊接，R1作为电源指示灯的限流电阻，LED1作为电源指示灯，闭合开关会点亮进行提示。 <img style="margin-left:auto;margin-right:auto;" src="https://image.lceda.cn/pullimage/6jRC5F2m1bBiyEM7W7ukiKSkfU4RyLVhN10eMfCv.png" alt="6jRC5F2m1bBiyEM7W7ukiKSkfU4RyLVhN10eMfCv.png" width="355" height="278"> 图4-2 电源输入部分 <h2 style="text-align:justify;">4.2、主控电路</h2> 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，可以无需外部晶振，同时集成触摸功能，无需触摸芯片即可实现触摸功能。 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。 <img style="margin-left:auto;margin-right:auto;" src="https://image.lceda.cn/pullimage/BzmUMlWfUFI2xbxkCgRfO3ItyTtqX4eFLWKrzJaZ.png" alt="" width="606" height="390"> 图4-3 主控电路部分 <h1 style="text-align:justify;">4.3、复位电路</h1> 复位也叫重启，按键RST按键，主控的RST引脚被拉低，系统进入复位状态，松开RST按键，主控的RST引脚恢复高电平，系统重新进行工作状态，完成复位。 <img style="margin-left:auto;margin-right:auto;" src="https://image.lceda.cn/pullimage/BN84bDR2U7g9kakXDj5ChaMhTDvLi5uZEqysXOZD.png" alt="BN84bDR2U7g9kakXDj5ChaMhTDvLi5uZEqysXOZD.png" width="366" height="271"> 图4-4 复位电路部分 <h2 style="text-align:justify;">4.4、启动模式选择电路</h2> 当BOOT1按键没有按下时，BOOT引脚为高电平，单片机进入Single-chip模式，也就是正常工作模式，当按下按键时，BOOT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按键控制单片机进行程序下载或者正常运行。 <img style="margin-left:auto;margin-right:auto;" src="https://image.lceda.cn/pullimage/0gdLzAZsyO89FD0kzrE1NaPyc31bbN5C4lbe4Rf5.png" alt="0gdLzAZsyO89FD0kzrE1NaPyc31bbN5C4lbe4Rf5.png" width="380" height="275"> 图4-5 启动模式选择电路 <h2>4.5、触摸控制电路</h2> 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。 <img style="margin-left:auto;margin-right:auto;" src="https://image.lceda.cn/pullimage/f0opfycf1T2RukM0LMFZuW3S8VwXXMBTmqGoMRl2.png" alt="f0opfycf1T2RukM0LMFZuW3S8VwXXMBTmqGoMRl2.png" width="383" height="287"> 图4-6 触摸控制电路 <h2>4.6、独立按键电路</h2> 采用四个按键作为时钟控制或者其余功能使用。 <img style="margin-left:auto;margin-right:auto;" src="https://image.lceda.cn/pullimage/deZ8ZdjduJzSHlqhwK2TRQcdfi9oeCqxD19UhWnE.png" alt="deZ8ZdjduJzSHlqhwK2TRQcdfi9oeCqxD19UhWnE.png" width="388" height="331"> 图4-7 独立按键电路 <h2>4.7、DHT11温湿度传感器电路</h2> 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。 <img style="margin-left:auto;margin-right:auto;" src="https://image.lceda.cn/pullimage/lUfPLvUapJFqVmXNhSUAUO5uTIfR2YbLrlYNsn2z.png" alt="lUfPLvUapJFqVmXNhSUAUO5uTIfR2YbLrlYNsn2z.png" width="396" height="246"> 图4-8 DHT11温湿度传感器电路 <h2>4.8、无源蜂鸣器驱动电路</h2> 通过NPN三极管控制无源蜂鸣器的负极，R7为限流电阻，R8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。 <img style="margin-left:auto;margin-right:auto;" src="https://image.lceda.cn/pullimage/AhYv9LdlxhOfnEkEDlQ08KKDGPSlZMWSs5romwu1.png" alt="AhYv9LdlxhOfnEkEDlQ08KKDGPSlZMWSs5romwu1.png" width="385" height="466"> 图4-9 无源蜂鸣器驱动电路 <h2>4.9、四位数码管驱动电路</h2> 采用0.56寸共阴极数码管用于显示时间、温湿度等信息。 <img style="margin-left:auto;margin-right:auto;" src="https://image.lceda.cn/pullimage/KnG34mXKvIPMnUg5acNHabkJJf4ek0qa9NtFAdCJ.png" alt="KnG34mXKvIPMnUg5acNHabkJJf4ek0qa9NtFAdCJ.png" width="393" height="278"> 图4-10 四位数码管驱动电路 <h2>4.10、锂电池充放电部分</h2> 首先是电源切换电路，通过一个P沟道的mos、一个下拉电阻以及一个二极管组成电源切换电路，当TYPE-C接口接入时，5V过来，MOS管G极电压为5V，经过一个1N5819肖特基二极管，此时VCC电压是4.4V，也就是S极4.4V，不满足导通条件，电池电源过不来。当TYPE-C接口断开，G极被下来到低，S极由于体二极管的存在，会有将近3.5V左右的电压，满足条件，此时MOS管导通，由电池来给后续电路进行供电，由于1N5819肖特基二极管的存在，电流不会反向倒灌回去。 通过一个TP5056锂电池充电芯片给电池进行充电，当TYPE-C接口接入时，同时会给锂电池充电，确保电量充足。LED2作为充电状态指示灯，R11是充电电流反馈电阻，通过改变R11的阻值，可以改变整体的充电电流。 <img style="margin-left:auto;margin-right:auto;" src="https://image.lceda.cn/pullimage/LyywErdMXTLPXAygtrjtpXzjUtzpA3KqYN7ZK9aY.png" alt="LyywErdMXTLPXAygtrjtpXzjUtzpA3KqYN7ZK9aY.png" width="686" height="166"> 图4-11 锂电池充放电电路 <h2>4.11、串口调试接口</h2> 通过2.54*4P接口将串口引脚进行引出，用于串口下载与调试。 <img style="margin-left:auto;margin-right:auto;" src="https://image.lceda.cn/pullimage/Zy6hnVrlMCtSO83QkQVWVbg03fKK49uB1ZCAdBMA.png" alt="Zy6hnVrlMCtSO83QkQVWVbg03fKK49uB1ZCAdBMA.png" width="258" height="327"> 图4-12 串口调试接口 <h2>4.12、SWD调试接口</h2> 通过2.54*4P接口将SWD引脚进行引出，用于SWD模式下载与调试。 <img style="margin-left:auto;margin-right:auto;" src="https://image.lceda.cn/pullimage/yPwUXc3iaGgkyxSBRHHue3wiLUBsdOwojqQrvZon.png" alt="yPwUXc3iaGgkyxSBRHHue3wiLUBsdOwojqQrvZon.png" width="265" height="335"> 图4-13 SWD调试接口 <h2>4.13、M3铜柱接口</h2> 通过四个M3的螺丝孔用于固定板子。 <h2>四、PCB设计说明</h2> 1、板载外观小巧，尺寸仅为70mm*35mm； 2、下载、调试接口齐全； 3、采用电源切换电路，断电也可以通过锂电池供电继续工作； 4、价格便宜，功能完善； 5、使用嘉立创优质PCB以及正品元器件，保障产品质量； <h2>五、软件说明</h2> 提示：软件可以使用代码块来进行嵌套放置，无需全部软件部分说明，只需说明重要部分即可 代码块： <pre><code>#include void main() { printf(""/n); } </code></pre> <h2>六、实物展示说明</h2> 提示：作品的实物图片，图片可以加上说明。 <h2>演示视频</h2> 提示：演示视频上传附件即可，附件最大只能长传50M的文件，大于50M的文件可放置在其他网盘或视频网站上，只需把地址链接放入这里即可 <h2>其它附件上传</h2> 提示：参加活动的作品必须把工程相关的程序附件上传至开源平台或个人的代码存储云端，附件最大支持50M上传（请勿在立创工作区上传，有限制）