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第七届立创电子设计开源大赛

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#第七届立创电赛#辉光管手表

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视频

  • 立创电赛：《辉光管手表》辉光管介绍.mp4

  • 立创电赛：《辉光管手表》功能介绍.mp4

  • 立创电赛：《辉光管手表》硬件电路.mp4

描述

<div class="document"> <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">* 1、项目功能介绍</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> <p class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"><span style="color: #95a5a6;">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。</span></p> <p class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"> </p> <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*2、项目属性</h3> <p class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">原创</p> <p class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"> </p> <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">* 3、开源协议</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> <p class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">CC-BY-NC-SA 3.0</p> <p style="line-height: 1.8;"> </p> <p class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"><strong><span style="color: #0093e6;">请在竞赛阶段填写 ↓</span></strong></p> <p class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"> </p> <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*4、硬件部分</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> <h4 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">演示视频见附件区！</h4> <p>详细介绍视频：</p> <h4><a title="自制真空管朋克风的辉光管手表" href="https://www.bilibili.com/video/BV1kG411579g?vd_source=ea22a70792222a71518d0dbdb54f9d08" target="_blank">https://www.bilibili.com/video/BV1kG411579g?vd_source=ea22a70792222a71518d0dbdb54f9d08</a></h4> <h4 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">辉光管简介</h4> <p>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。</p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/2MSDbZH8mtzqIfwOfLdmWqOoXWPtvb9gwzCGhLqd.jpeg" alt="" width="625" height="523"></p> <p> </p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/R8aump5h2vJydsuPKjKkcxmIcM2ze2qBltocZlE9.png" alt="" width="626" height="365"></p> <h4 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">主控芯片</h4> <p>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。</p> <h4><img src="//image.lceda.cn/pullimage/TtE1wQqTVtJZTY5MvRo8puXEYPA4Bhi74oU6vwmR.png" alt="" width="733" height="424"></h4> <p> </p> <h4>加速度计</h4> <p>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。</p> <h4><img src="//image.lceda.cn/pullimage/l511doCPkQnu1tKwJLAUpgyHGn9ICXSxl3t1yJGU.png" alt="" width="697" height="307"></h4> <p>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）：</p> <p>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）：</p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/Sb5wZoTXVeqywLedPDk6chuMyjbTMLJ42GLgB3rU.jpeg" alt="" width="597" height="314"></p> <p>运动但不显示时，单片机工作，电流约7mA：</p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/UGiQxFzE0jydO5aygfKqFUOtzUw6Ntw2umfkETaS.jpeg" alt="" width="597" height="319"></p> <p>亮起辉光管时功率约550mW：</p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/lHzNkr1xAMeOFLPO4fv5Vw04nJXH98qUgT5wH1Uz.jpeg" alt="" width="598" height="354"></p> <p>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。</p> <h4>无线充电电路</h4> <p>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。</p> <h4> </h4> <h4><img src="//image.lceda.cn/pullimage/llkWaLLmi21pP4RbQewRE7G8sZwBnTiyOnmvTbJM.png" alt="" width="701" height="403"></h4> <h4><img src="//image.lceda.cn/pullimage/11OYHofj8HPfHSWWwBCo6GGGvoPCEvg5XXzPag1r.png" alt="" width="674" height="447"></h4> <h4>时钟芯片</h4> <p>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。</p> <h4><img src="//image.lceda.cn/pullimage/4S2h7Gn0DLCSLb1JQaFxaRCqy5iob7DyS75OiwuD.png" alt="" width="720" height="310"></h4> <p>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。</p> <h4>升压电路</h4> <p>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。</p> <h4><img src="//image.lceda.cn/pullimage/9wky2g6bg1lOq1d8GouaVWURVKROAIsZT8pFkAFN.png" alt="" width="707" height="345"></h4> <h4><img src="//image.lceda.cn/pullimage/k86auCAx5Uy3pql7FnSMMoz8YFoUidoAbjlQjss7.png" alt="" width="695" height="329"></h4> <p>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。</p> <h4>辉光管驱动电路</h4> <p>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：</p> <h4><img src="//image.lceda.cn/pullimage/TVJBpew7jlv93kRdUtfKebHaIVIzxDA7eorKLLtS.png" alt="" width="685" height="324"></h4> <h4><img src="//image.lceda.cn/pullimage/SXpfiCj6x59ICP53G8BxeNcToz7HGV1EKOuj0CTV.png" alt="" width="688" height="383"></h4> <p>一个芯片就可以驱动两个辉光管，效果如下：</p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/1BTO0xQnBSmg7nHqaDkvGDanyvbn8qghY45ghdWn.png" alt="" width="689" height="384"></p> <h4>其他电路</h4> <p>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。</p> <p>其他电路不详细介绍了，具体请查看EDA原理图。</p> <p>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）：</p> <h4><img src="//image.lceda.cn/pullimage/U1or2fri6dOw1L2BUOUU2KcrWo39O8gYW7IY5or7.png" alt="" width="692" height="390"></h4> <p>当然你也可以用B5750等类似大小的辉光管来替代。</p> <h4>外壳</h4> <p>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：</p> <h4><img src="//image.lceda.cn/pullimage/plSQuHzwMx8xuspfIw0XAvV5rQJl5SU7BFfGVKye.png" alt="" width="692" height="439"></h4> <p>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。</p> <h4>图为PCB实物图：</h4> <h4><img src="//image.lceda.cn/pullimage/umRJ9OUdQmnW7OpVcNB581px463fRIGnwfvq02b9.png" alt="" width="688" height="433"></h4> <p>烧录程序，装上辉光管和电池：</p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/MZjOh3RKOaHVXvffO0QZCr6hVmC9mKJhpxGDsS3O.png" alt="" width="688" height="423"></p> <p>装上外壳，大功告成：</p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/OMbhDiulKJbUImZCKNy8DB22TzjgFn40USMYwarh.jpeg" alt="" width="806" height="453"></p> <p> </p> <h4>其他注意事项</h4> <h4><strong>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！！！</strong></h4> <h4>烧录通过一个8P的FPC座进行：</h4> <h4><img src="//image.lceda.cn/pullimage/bk6lQ0sxRGYkIHyBBLIzTfmlxZJcDzQwKk815UG1.png" alt="" width="531" height="361"></h4> <h4>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。</h4> <h4><img src="//image.lceda.cn/pullimage/Faxfj8F6dTIKMuVv8ZNTXG0ZNXnKjkCqxrou837M.png" alt="" width="526" height="328"></h4> <h4> </h4> <h4 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt pap-left-indent-1.6em" style="line-height: 1.8;"> </h4> <h4 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*5、软件部分</h4> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> <h4 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"><span style="color: #95a5a6;">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：</span></h4> <h4 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/4YsKxpqTi1bdelTkImlfvbEhZ2XJMbaHO8fd4Zrd.png" alt="" width="597" height="451"></h4> </div>

文档

Sheet_1

PCB_#第七届立创电赛#辉光管手表

PCB_#第七届立创电赛#辉光管手表_2

PCB_#第七届立创电赛#辉光管手表_3

PCB_#第七届立创电赛#辉光管手表_4

BOM

ID Name Designator Footprint Quantity Manufacturer Part Manufacturer Supplier Supplier Part
1 100nF C1,C2,C7,C10,C11,C13,C22 C0603 7
2 1uF C3,C8,C82 C0603 3
3 22uF C4,C17 C0603 2
4 22nF C5,C6 C0603 2
5 10uF C9,C15,C20,C21,C69 C0603 5
6 10nF C12,C16 C0603 2
7 470pF C14 C0603 1
8 470nF C18,C19 C0603 2
9 39nF C25 C0603 1
10 47nF C26 C0603 1
11 68nF C28 C0603 1
12 2.2nF C29 C0603 1
13 100pF C30 C0603 1
14 100nF C83 C0603 1
15 220nF C85 C1206 1
16 1uF C86 C1210 1
17 WAFER-100W-2A CN3,CN4 CONN-SMD_2P-P1.00_HANBO_WAFER-100W-2A 2
18 A2005WV-3P CN6,CN9 HDR-TH_3P-P2.00-V-M 2
19 ES1JW D10 SOD-123F_L2.8-W1.8-LS3.7-RD 1
20 HDR-F-2.54_1x2 H3 HDR-F-2.54_1X2 1
21 HDR-M-2.54_1x3 J3 HDR-M-2.54_1X3 1
22 LED-0603_B LED1 LED0603_BLUE 1
23 LED-0603_R LED2,LED6 LED0603_RED 2
24 WS2812B LED3,LED8 LED-SMD_4P-L2.0-W2.0-TL_WS2812B-2020 2
25 CJ3401 Q1,Q3,Q43 SOT-23-3_L2.9-W1.6-P1.90-LS2.8-BR 3
26 AON7544 Q44 DFN-8_L3.0-W3.0-P0.65-BL 1
27 10K R1,R4 R0603 2
28 56Ω R2 R0603 1
29 100kΩ R3 R0603 1
30 1kΩ R5 R0603 1
31 10K R6,R18 R0603 2
32 30K R8,R16 R0603 2
33 1.5K R9,R12,R20 R0603 3
34 10kΩ R10,R11,R64 R0603 3
35 2.4kΩ R15 R0603 1
36 0 R21,R23 R0603 2
37 499K R60 R0603 1
38 0.02 R61 R0805 1
39 75K R62 R0603 1
40 10M R63 R0603 1
41 MINI MSK12CO2 SW2 SW-SMD_MSK12CO2 1
42 TTRN-038S-045 T3 TTRN-038S-045 1
43 STM32L051K8U6 U1 UFQFPN-32_L5.0-W5.0-P0.50-BL-EP 1
44 BQ51050BRHLR U2 VQFN-20_L4.7-W3.7-P0.50-BL-EP 1
45 DS3231MZ+ U3 SOIC-8_L4.9-W3.9-P1.27-LS6.0-BL 1
46 DX-BT24-T U4 BULETM-SMD_DX-BT24-T 1
47 TPS78233DDCT U5 SOT-23-5_L3.0-W1.7-P0.95-LS2.8-BR 1
48 CC6201ST U7 SOT-23-3_L2.9-W1.3-P1.90-LS2.4-BR 1
49 LIS2DW12TR U8 LGA-12_L2.0-W2.0-P0.50-BL 1
50 MAX668EUB+ U17 MSOP-10_L3.0-W3.0-P0.50-LS5.0-BL 1
51 AFC48-S08FKA-HF X1 FPC-SMD_AFC48-S08FKA-HF 1

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评论(50)

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se7en6 2022-08-29 10:31:19 回复
<p>666</p>
zssmy1 2022-08-29 16:40:43 回复
<p>666</p>
WangDabing666 2022-08-29 19:05:30 回复
<p>厉害！</p>
lising 2022-08-30 00:02:18 回复
<p>我手里还有一些很小的荧光数码管</p>
Chai2008 2022-08-30 00:06:49 回复
<p>6666666666666666</p>
ZERO--0 2022-08-30 07:43:18 回复
<p>666</p>
0ELPSYCONGROO0 2022-08-30 07:53:40 回复
<p>666</p>
fengyushiqiao 2022-08-30 19:38:09 回复
<p>太有创意了</p>
酸辣海带丝 2022-08-31 08:18:37 回复
<p>酷</p>
bruss 2022-08-31 08:41:33 回复
<p>好酷hhh</p>
changhai 2022-08-31 14:23:49 回复
<p>有创意</p>
NURI 2022-09-01 11:08:49 回复
<p>立创直接打开出现错误，而且文件里缺 辉光管链接底座文件</p>
Ainic 2022-09-01 19:00:08 回复
<p>666</p>
ZERO--0 2022-09-01 21:37:45 回复
<p>已经添加了</p>
zengshuaishuai 2022-09-01 21:43:25 回复
<p>太帅啦，这不建个群分享一下</p>
Ares_Xiao_Hui 2022-09-01 22:44:20 回复
<p>线圈是多少uH?<br><br/>发热问题严重吗?隔磁片加了吗?<br><br/>ds3231个人用过感觉不好,<br><br/>耗电高,只供给vbat无法使用通信中断等功能</p>
NURI 2022-09-01 23:27:58 回复
<p>是AD开发的吧，用立创出现一些错误</p>
PeterYu 2022-09-02 07:56:21 回复
<p>点赞点赞，点赞点赞。</p>
ZERO--0 2022-09-02 09:02:54 回复
<p>12uH<br><br/>温热，有隔磁片，后面出详细视频<br><br/>我没有用到中断</p>
ZERO--0 2022-09-02 09:03:33 回复
<p>纯EDA开发</p>
阿桔 2022-09-02 09:50:36 回复
<p>666</p>
腿毛利小五郎 2022-09-03 07:46:24 回复
<p>好详细的教程啊，就是不知道辉光管去哪里买</p>
ZERO--0 2022-09-03 12:31:26 回复
<p>海鲜市场</p>
shen_jian 2022-09-04 10:26:33 回复
<p>可以</p>
dwwzl 2022-09-05 08:32:10 回复
<p>好</p>
玻尔能级 2022-09-05 08:44:18 回复
<p>不错</p>
xiaoxiaoLM 2022-09-05 08:56:13 回复
<p>6</p>
少不入川 2022-09-07 09:45:28 回复
<p>66</p>
sk233 2022-09-18 01:39:42 回复
<p>有固件吗？</p>
ZERO--0 2022-09-18 12:07:17 回复
<p>完成硬件后可私聊发</p>
sosomali1 2022-10-24 22:16:14 回复
<p>66666</p>
yyaaa 2022-11-16 17:36:10 回复
<p>辉光管的驱动电路没有上传吗</p>
立创电赛 2022-11-23 15:47:48 回复
<p>恭喜您在“国民技术N32 MCU杯”第七届立创电子设计开源大赛中获得优秀奖，更多详情见：<a href="https://diy.szlcsc.com/posts/ce62d5686424460db0a26a6b90277d78" target="_blank">https://diy.szlcsc.com/posts/ce62d5686424460db0a26a6b90277d78</a></p>
12138abc 2022-11-26 07:20:45 回复
<p>有车吗？大佬，想上车</p>
ZERO--0 2022-12-08 14:05:24 回复
<p>成本较高，很难组队。一对一少量制作</p>
yyaaa 2022-12-12 18:25:27 回复
<p>无线充电的线圈也没放上去呀</p>
yyaaa 2022-12-12 19:09:38 回复
<p>老师，这个霍尔传感器是做什么功能用的呢</p>
yyaaa 2022-12-12 19:10:16 回复
<p>你们的底板是用什么材质做的，是塑料吗？望回复</p>
sk233 2023-02-07 23:51:08 回复
<p>程序开源吗</p>
ZERO--0 2023-02-22 18:40:36 回复
<p>不开源</p>
ljcscp 2023-03-05 00:02:29 回复
<p>大佬这个成本多少啊</p>
walidor 2023-04-28 10:25:16 回复
<p>C86 1uF电容 耐压只有100V 不会被击穿吗</p>
ZERO--0 2023-05-04 21:40:01 回复
<p>换个高耐压不就好了吗</p>
uqt_bh 2023-10-18 00:21:04 回复
<p>你好！哪里可以买到卷筒 TTRN-038S-045？有谁有购买链接吗？</p>
君凤紓 2024-04-12 14:32:34 回复
<p>想改着拿in16做一个玩玩，5870我就一根阿巴阿巴，改到一半才发现没有固件，大佬可以分享一下固件吗呜呜呜</p>
ZERO--0 2024-04-24 09:00:24 回复
<p>发我邮箱吧</p>
君凤紓 2024-04-27 00:12:06 回复
<p>2960119075@qq.com</p>
君凤紓 2024-04-27 00:12:23 回复
<p>谢谢大佬！！！</p>
148576d 2024-08-12 15:07:56 回复
<p>有没大佬做APP的？我们要开发一个控制玩具的APP</p>
cokeskyfly 2024-12-18 13:06:40 回复
<p>电池接口什么型号</p>
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