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>
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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
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