<ol> <li>项目介绍</li> </ol> <p>本项目旨在设计一款桌面电子时钟，采用R7FA2E1A72DFL芯片作为控制核心，实现时间和温度的显示功能，并且具备一定的美观性和实用性。该时钟将采用4位数码管显示屏，通过R7FA2E1A72DFL芯片控制，能够准确显示当前时间和当前温度，并支持24小时制和12小时制两种模式。同时，该时钟还将具备设置闹钟、定时提醒等功能，方便用户管理时间。</p> <ol> <li>板载资源</li> </ol> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/4sBq0TbqDK580ZLWfMu0wPfCqqn2XdIAjfr16Wj3.png" alt="4sBq0TbqDK580ZLWfMu0wPfCqqn2XdIAjfr16Wj3.png"></p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/Gng9DTYRltTwJ1vqNLvaz1JF5J9HlNIzNA2qoaA6.png" alt="电子游戏的截图 中度可信度描述已自动生成"></p> <p>1、主控芯片：R7FA2E1A72DFL；</p> <p>2、电源接口：TYPE-C，2Pin插件；</p> <p>3、LED：一路电源指示灯，一路充电状态指示灯；</p> <p>4、按键：一个复位按键，一个BOOT按键，四个功能按键；</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2.54排针接口进行引出；</p> <p>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；</p> <p>4位数码管显示屏，同时显示当前时间和当前温度</p> <p>通过R7FA2E1A72DFL芯片控制，实现时间和温度的显示功能；</p> <p>具备闹钟提醒等功能，方便用户管理时间；</p> <p>通过按键和旋钮等方式实现对时钟的设置和操作；</p> <p>具备低功耗设计，延长电池寿命；</p> <p>具备美观性和实用性，适合放置于桌面上使用。</p> <ol> <li>优势特点</li> </ol> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/vacoMN5dIgzhyzhojBvoTy2ph32q7FaL22aAhvug.png" alt="电子游戏截图 中度可信度描述已自动生成"></p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/xkFUGhYz18Zo69Vqgtq6XmmzXnTb3V1eQuSbORM7.png" alt="电子设备的屏幕 描述已自动生成"></p> <p>1、板载外观小巧，尺寸仅为70mm*35mm（2755.906mil*1377.953mil）；</p> <p>2、下载、调试接口齐全；</p> <p>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；</p> <p>4、价格便宜，功能完善；</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> <ol> <li>电路解析</li> </ol> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/M0OFFgAIJHO4XhGx2gRtLzdcVo6rTLotVmn2Yt5B.png" alt="图示, 示意图 描述已自动生成"></p> <p>4.1、电源电路</p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/qWigrvALlFBWhV97jYDohGjKDdprcj0KpoOD1e8E.png" alt="图示, 示意图 描述已自动生成"></p> <p>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。其中R1的电阻大小，是根据VIN的电压大小和LED1的额定电流和导通压降计算而来的</p> <p>4.2、主控电路</p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/6qDiNr0BE6DYVKS80OwOG3GNBzVuw48KtcArIAx4.png" alt="图示, 示意图 中度可信度描述已自动生成"></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。</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>4.3、复位电路</p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/AJiftZpHR0mPRcuoDzIx81JBFSEIJoUSsQh9IXZs.png" alt="图示, 示意图 描述已自动生成"></p> <p>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。</p> <p>其原理是：当按键没有按下的时候，电容通过电阻R5充电，因为没有放电回路，所以一直充电到VCC，所以RST引脚为高；当按键按下的时候，电容被短路，同时提供了放电回路，RST引脚接地，所以RST引脚为低</p> <p>4.4、启动模式选择电路</p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/mrrFlXLu0EMCsymczFMU9D4dCQfXn9GXW9SBErm2.png" alt="图表 描述已自动生成"></p> <p>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。</p> <p>其原理是：按键没有按下的时候，BOOT引脚通过R7上拉到VCC，此时BOOT引脚为高电平；当按键按下的时候，电阻R6和R7分压，BOOT采集低端电压，其中R6的电阻小，所以分压小，电压值在低电平的范围内，所以此时BOOT引脚为低电平</p> <p>4.5、触摸控制电路</p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/EnD9fltF1JvSmIcFvJX0ol1HxULeRcuoOcRhY0Zr.png" alt="图示, 示意图 描述已自动生成"></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。</p> <p>其原理是：没有触摸的时候，芯片通过电阻在一定充电时间内对电容充电至高电平，当触摸的时候，由于人体和大地之间存在电容，所以两个电容并联之后总电容变大，电路时间常数变大，也即是充电时间变长。通过充电时间的长短判断按键有无按下。</p> <p>其中，电阻是起提供充电支路的作用，电容C3是为了减小PCB之间的杂散电容的作用(相比C3来说小，并联可以忽略)，每次触摸检测时，IO口的引脚都需要先配置为推挽输出放电，后配置为浮空输入，进而充电，检测充电时间</p> <p>4.6、独立按键电路</p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/j7Vsb6VH0bS1KuTmuUeM7F4FIAP8Pr3a376Ab0O0.png" alt="图示, 示意图 描述已自动生成"></p> <p>本项目中添加的独立按键，作用可以是：</p> <p>设置闹钟：通过独立按键设置闹钟时间和闹铃模式，方便用户管理时间和生活。</p> <p>切换显示模式：通过独立按键切换24小时制和12小时制显示模式，满足用户不同的显示需求。</p> <p>调整亮度：通过独立按键调整LED数码管的亮度，适应不同环境下的使用需求。</p> <p>调整温度单位：通过独立按键切换温度的显示单位（摄氏度或华氏度），满足用户不同的需求。</p> <p>定时开关机：通过设置定时开关机功能，实现定时开关机的自动化操作。</p> <p>显示天气信息：通过连接互联网获取天气信息，并通过独立按键显示当前天气信息。</p> <p>语音控制：通过添加语音识别模块和独立按键，实现语音控制时钟的功能。</p> <p>根据需求，还可以拓展其他的功能，比如倒计时、计算器等。</p> <p>4.7、DHT11温湿度传感器电路</p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/rka0Qqq8wSOZ9p6YEbuxTuUuuEG5hxgaSSq47XYk.png" alt="图示, 示意图 描述已自动生成"></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>4.8、无源蜂鸣器驱动电路</p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/W7O1Xl8gyGLnYOJlhj1RRhkST63eVMT3d0134yjh.png" alt="图示, 示意图 描述已自动生成"></p> <p>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。</p> <p>其原理是：R10和R11构成分压电路，当BUZZER悬空的时候，电阻R8上的压降为零，则基级的电压为零，BJT截止，形成可靠的关闭</p> <p>同时因为R7和R8的分压，所以门槛电压不再是0.7V，而是大于1.4V，这样就不容易误触</p> <p>4.9、四位数码管驱动电路</p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/ZirWzFOVpty8f37XIpqaLAGKDSddoBFGhqhyO7ba.png" alt="图示, 示意图 描述已自动生成"></p> <p>采用0.56寸共阴极数码管用于显示时间、温湿度等信息。</p> <p>4.10、锂电池充放电部分</p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/8siZbHwcktDMb3fCf6sJtle5XEzXRvOgTFK8hyOv.png" alt="图示 描述已自动生成"></p> <p>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，压降约为0.6V左右，此时VCC电压是4.4V，也就是S极4.4V，对于增强型PMOS，当Vs-Vg>Vgs(th)，即S极和G极的压差大于一定的值，MOS就会导通，所以此时不满足导通条件，电池电源过不来，系统电源由TypeC供电。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(漏极和源极之间的二极管)，压降约为0.6V，此时VCC会有将近3.5V左右的电压，其中VBAT为4.2V，MOS管满足条件，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。</p> <p>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。其中芯片的稳定电压是4.2V</p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/JPaumSpbtnxbIeeYnF2zF5SnEF4qee9Qn8DlRwxi.png" alt="图表, 散点图 描述已自动生成"></p> <p>4.11、串口调试接口</p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/RR3wHOO5PHarKnfC4z0RT4LyPGLmHvPE2fHiVBX5.png" alt="图示 中度可信度描述已自动生成"></p> <p>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。</p> <p>4.12、SWD调试接口</p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/PB9LR4hKG0XU9zDlkqRIc1OWZdPL72DbAJ1dEwPY.png" alt="图片包含 日程表 描述已自动生成"></p> <p>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。</p> <p>4.13、M3铜柱接口</p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/uxW8k27KrABu2AMWs87BW6K8N3NEJElUukctKZov.png" alt="蓝色的门 中度可信度描述已自动生成"></p> <p>通过四个M3的螺丝孔用于固定板子。</p> <ol> <li>注意事项</li> </ol> <p>5.1、在绘制原理图中应注意：</p> <p>1、按模块电路划分进行绘制，注明电路功能；</p> <p>2、在图纸属性上填写刚才名称等信息；</p> <p>5.2、在采购物料中应注意：</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、购买有多个订单时，可以通过绑定订单方式，节省运费；</p> <p>5.3、在PCB Layout中应注意：</p> <p>1、走线优先走直角，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、JLCJLCJLCJLC指定客编丝印可藏在器件下，成板美观；</p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/UHoQsNwPCnzW2bddaCKV0x9lkeOxRCJcKdO0HbPf.png" alt="图形用户界面 描述已自动生成"></p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/UV0hY54S1PWKJd3rt3OCwLht4OJEiRfSfHQ14FjQ.png" alt="图形用户界面 描述已自动生成"></p> <p>5.4、在焊接中应注意：</p> <p>5.5、在调试中应注意：</p> <p>六、3D外壳设计</p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/vb5SFqQJE3voGE6a9cQmD9IPELptVo7e7rAhyXR2.png" alt="电子设备的屏幕 描述已自动生成"></p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/y0FbpgCatSl6pcZWTjkLb9HMlcSTSG8uQ5xR6d1z.png" alt="图形用户界面, 应用程序 描述已自动生成"></p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/xJk08Kjb8CzHgrSK1lKE4teaJFF9epSmzPk3sDZu.png" alt="图形用户界面 描述已自动生成"></p> <ol> <li>面板设计</li> </ol> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/L4HWEgVeuVtK6oJLs2kvgwEkgMwwDhoGYc5ndowV.png" alt="电子设备的屏幕 中度可信度描述已自动生成"></p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/j7u3F7ni0vAYumNmTwPrXeQFeAY8qrtgHzq0euzM.png" alt="图形用户界面, 文本, 应用程序 描述已自动生成"></p> <p>八、现象演示</p> <p>九、代码思路</p>