如何制作一个IV-18荧光数码管时钟？

1027 单片机

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2022-1-21 06:55:13　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × heks 该类别下有 20 个回答。邀请回答新星之火12138 该类别下有 18 个回答。邀请回答 wang21cj 该类别下有 17 个回答。邀请回答 hgimtk 该类别下有 16 个回答。邀请回答 liutiefu 该类别下有 15 个回答。邀请回答科源机电该类别下有 15 个回答。邀请回答 kghfh 该类别下有 14 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 13 个回答。邀请回答 dgfdf 该类别下有 13 个回答。邀请回答 723662364d 该类别下有 13 个回答。邀请回答一巷清苑该类别下有 13 个回答。邀请回答早知该类别下有 12 个回答。邀请回答 Ehunt 该类别下有 12 个回答。邀请回答张峰9998 该类别下有 12 个回答。邀请回答 hy381 该类别下有 12 个回答。邀请回答 ggfvxv 该类别下有 12 个回答。邀请回答 YOYOOO 该类别下有 12 个回答。邀请回答 h1654155275.6473 该类别下有 12 个回答。邀请回答 hjhdf 该类别下有 12 个回答。邀请回答 efwedfd 该类别下有 12 个回答。邀请回答举报半导体开发相关推荐 • 什么是YS30-3/YS18-3荧光数码管 2882 • 关于数码管电子时钟的制作 3838 • Protel 99SE中DPY_7-SEG 7段发光数码管的封装 29192 • 74HC595加电后数码管的显示问题 5583 • 数码管电路图 3996 • 数码管的工作原理 4784 • 数码管仿真问题 7402 • 如何点亮一个数码管？ 3350 • 18B20试验时数码管示数不变，求助 2875 • 单色数码管的驱动方式是什么？ 1875 1个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 1. 前言之前在网上看到辉光管的视频，感觉对前苏联工艺很感兴趣，很喜欢那种复古风，查了很多资料，发现那玩意儿好像咱也玩不起，一个大管子好几百，还要高压电路，忒麻烦了。后来又了解到前苏联的荧光数码管，虽没有那么强的复古风，但是看到那透明的基板，比头发丝还细的栅极网，还是不得不感叹那个时候居然有这么好的工艺。　　当然对于我来说还是亲民的价格，一根管子不到100，自带8段数字显示，一根管子就能直接当时钟，驱动电压更低，集成DC-DC即可满足驱动需求，大大减小电路体积。　　当然网上也有大神做出来的成品，但是几百块的价格实在让人难以接受，于是在查阅许多资料后，我决心用低成本方案自制一个出来，因此整篇文章都透露出贫穷的气息。　　　　这里放几张从网上找来的图片：(绝不是我懒得拍) 2. 电路设计 2.1 主控部分主控部分采用STM32C8T6，很常用的单片机，价格便宜，外设丰富，引脚多。主控部分就是最最最简单的单片机最小系统，由于太简单，就不贴图了。 2.2 电源部分系统由MicroUSB输入5V供电，供电电路由2个部分组成，一是5V转3.3V为单片机供电，芯片采用ASM1117这种常见的LDO，图就不贴了。　　另一部分是荧光管供电，电压需控制在40-60V左右，芯片采用XL6007E1，是一款国产DCDC芯片，最高输出电压可达60V，不需要外扩MOS管，SO-8封装满足使用需求。升压电路如下图所示：　　　　标准的boost结构，输出电压只需通过调节R7和R8的比值即可，EN引脚接入单片机可以方便控制电压是否输出。5V输入端加入TVS管，防止接错电压烧坏板子，单向TVS管还自带防反接功能，可谓一举两得。 2.3 外设部分外设部分由时钟、蜂鸣器、温度、红外、光敏、按键，六个部分组成。　　时钟芯片采用DS3231MZ，内置温度补偿，晶振误差为5ppm，较为优秀，同样SO-8的封装，只需要很少的外围电路即可驱动，电路如下：　　　　芯片采用I2C通信，同时具备32.768KHZ输出和秒脉冲输出，将时钟输出接到单片机的晶振输入上，秒脉冲输出接到GPIO上，方便单片机控制。　　其余部分简单介绍一下：　　闹钟使用无源蜂鸣器，准备采用单片机PWM控制音调。　　温度检测使用18B20作为备选，时钟芯片内部有温度模块，但是分辨率只有0.25℃，理论上18B20要准一点。　　环境光检测采用贴片PTSM D021，0805封装，非常小，准度也高，可以尝试通过检测环境光来调节荧光管亮度。　　TSOP32240为红外接收管，作为备用，兴许可以用遥控器控制时钟，但似乎没什么必要，总之还是留了接口。 2.4 显示部分核心部分来了　　荧光管驱动采用HV5812，专用于驱动荧光管，最高驱动电压为80V，总共20路输出，时序为SPI时序。电路如下：　　　　内部框图如下：　　DATA OUT引脚用于级联，这里只有一个管子，所以不用接，BLANK引脚可以控制是否输出高压，可以通过PWM控制这个引脚，实现荧光管的亮度控制。　　HV5812的手册对芯片的操作写得很粗糙，所以查阅手册时建议查MAX6921，这个手册写的很详细，两款芯片引脚完全兼容，但是HV5812更便宜，所以这里采用HV5812。　　　　IV18与HV5812的连接如下：　　注意这不是标准连接方法，只是为了方便布线　　　　1脚和13脚为管子的灯丝引脚，网上都说用5V供电，但我看用5V供电时灯丝都发红了，但其实采用3.3V供电甚至2.5V供电都可以正常显示，个人认为电压低一点好，可以延长寿命。灯丝同样采用三极管驱动，LTGHT端接入单片机定时器输出引脚，方便以后用PWM调节灯丝电压。 2.5 PCB设计 2.5.1 封装制作根据网上查阅的资料，荧光管总计22个引脚，呈环形分布，直径大约10mm，如何将这22个焊盘均匀分布成一个圆呢？这里有个AD使用小技巧。　　①先画一个合适大小的焊盘，标号设为1，复制这个焊盘。　　②选择：编辑→特殊粘贴→粘贴阵列　　　　③阵列类型选择圆形，条款计数是焊盘数量的意思，这里有22个引脚，勾选旋转项目到适合，因为我这里是椭圆焊盘，这个选项可以让焊盘指向圆心，间距是其实是角度，每个焊盘中心与圆心的夹角，360°÷22个焊盘=16.363°，这个要根据实际情况计算。　　　　设置完成后点确定，鼠标变成十字，点第一下是确定圆心位置，点第二下是确定1脚位置，一个环形分布的焊盘就画好了。　　2.5.2 电路绘制首先确定外形，外观方面我参考网上的大神，大致为方形，留出三个角用于上铜柱，整体结构使用PCB支撑，不需要制作外壳（省成本）。　　　　①设计外观：　　　　②摆放元器件　　　　③加一点点调整　　　　再放上自己喜欢的图案就OK啦，一块荧光管的驱动板就画好了。 2.5.3 投板+采购这里给嘉立创打一个免费广告，双层板1010mm以内，5张只要5块钱，还能选颜色，元器件同样是在立创商城购买，种类又多又齐，价格也比较公道。唯一的缺点是PCB板和器件不能一起发货，要给2次运费，加上荧光管的运费等，这个钟的成本里运费占了很大一部分。　　2.6 焊接将原件摆正，用电烙铁焊上即可，焊完后要用洗板水清洗，不然焊点全是助焊剂，很影响，美观。　　2.7 装配由于没有外壳，我采用铝柱将两块板子固定起来，整个时钟由电路板自身支撑，整个时钟6个螺丝即可搞定。盖板图案 3. 软件设计 · 3.1 初始化初始化步骤大致分为三步： GPIO_Configuration(); //GPIO初始化 I2C_Configuration(); //时钟芯片初始化 TIM2_Configuration(); //定时器初始化宏定义： #define BLANK PAout(3) //显示使能，1不显示，0显示 #define CLK PAout(4) //时钟输入 #define LOAD PAout(5) //数据加载 #define DIN PAout(6) //数据输入，20位 #define LIGHT PAout(7) //灯丝 #define BEEP PAout(8) //蜂鸣器 #define SQW PBin(0) //秒脉冲宏定义的方法可以参考原子哥的位带操作库，优点是代码简洁，操作速度快。 · 　　SPI和I²C均采用IO模拟方式，I²C的操作方式比较复杂，网上也有很多例程，这里不再赘述，我也基本是照着例程来的。　　SPI的操作略有不同，由于HV5812的数据是20位的，而STM32F1的硬件SPI并没有20位数据选项，所以需要对网上的例程稍微改一改。　　改动就是把i<8改为了i<20，再把TxData & 0x80改成TxData & 0x80000。 // 模拟SPI-写8位数据 // SPI Mode 0: CPOL=0, CPHA=0, MSB // 时钟为低，数据上升沿发送 // 高位在前 /// void SPI_WriteByte(uint32_t TxData) { uint8_t i; LOAD=0; for(i=0;i<20;i++) { if(TxData & 0x80000) {DIN=1;} else {DIN=0;} delay_nop(3); CLK=1; TxData <<= 1; delay_nop(3); CLK=0; } LOAD=1; delay_nop(3); // LOAD=0; delay_nop(3); } 3.2 字符显示 · 　　根据前面的电路图可得知，段码对应的数据位置如下：　　因此要显示数字1，则需要将B和C所在的数据位置置1，因此数字1的16进制为：0x24。　　SPI的数据是20位的，根据电路图可知，低八位存放的是段码数据，剩下的高位存放的是位码数据，高位先全部置1，写入0xFFF24进行测试： SPI_WriteByte(0xFFF24); 就可以看到所有数码管都被点亮了，字符显示已经成功一半了。　　要想实现显示不同数字，还需要使用动态刷新才行。将位码表和段码表分别保存在2个数组内。将要显示的数字用另一个数组存放，每一位存放一个数字，当要改变显示的数字时，直接改变存放数字的数组即可。由于段码和位码是在一个数据里同时输出的，因此需要在输出前进行组合。　　动态刷新时，每个字符显示的时间不能太长，否则会出现频闪，也不能太短，否则会使亮度降低，且消耗大量的CPU资源。因此需要合理设置delay_nop的时间。　　动态显示程序如下：原理很简单，就是高速依次点亮每一个数字，由于视觉的暂留效应，因此看到的是一串数字而不是单个的数字。 u8 DIS_TMP[10]={19,19,0,25,25,14,31,19}; //要显示的数据：hello / 产品可能存在差异，每个显示管的亮度不一定一样可以分别设置不同的显示延时从而确保亮度一致 / void Display(u8* disp) //要显示的数，数组形式 { SPI_WriteByte(DIG_CODE[0]\|SEG_CODE[disp[0]]); //DIG_CODE为位码表 delay_nop(dsp_nop); SPI_WriteByte(DIG_CODE[1]\|SEG_CODE[disp[1]]); //SEG_CODE为段码表 delay_nop(dsp_nop); SPI_WriteByte(DIG_CODE[2]\|SEG_CODE[disp[2]]); delay_nop(dsp_nop); SPI_WriteByte(DIG_CODE[3]\|SEG_CODE[disp[3]]); delay_nop(dsp_nop); SPI_WriteByte(DIG_CODE[4]\|SEG_CODE[disp[4]]); delay_nop(dsp_nop); SPI_WriteByte(DIG_CODE[5]\|SEG_CODE[disp[5]]); delay_nop(dsp_nop); SPI_WriteByte(DIG_CODE[6]\|SEG_CODE[disp[6]]); delay_nop(dsp_nop); SPI_WriteByte(DIG_CODE[7]\|SEG_CODE[disp[7]]); delay_nop(dsp_nop); SPI_WriteByte(DIG_CODE[8]\|SEG_CODE[disp[8]]); delay_nop(dsp_nop); } 不断在主循环中调用 Display(DIS_TMP);这个函数，就能显示出不同的字符了，效果如下：一个简单的HELLO WORLD就写好了。 3.3 时钟芯片读写 DS3231MZ的读写是基于I²C的，查阅手册可知，芯片的地址为：0XD0。将芯片地址加入宏定义： #define SlaveAddress 0xD0 //从机地址（写）继续查阅手册可以得知，时间的寄存器位置，将寄存器位置保存在数组中，方便调用： u8 RTC_Addr[8]={0x06,0x05,0x04,0x02,0x01,0x00,0x11,0x12}; //寄存器地址 // 年, 月, 日, 时, 分, 秒, 温度H,温度L 将读取的时间存入显示变量，需要注意的是，时间保存的方式为BCD码，需要转换为HEX才能正常使用。 for(i=0;i<6;i++) //读时间寄存器 { RTC_TIME=Single_ReadI2C(RTC_Addr); } 将转换好的数据按位转换，存入DIS_TMP 。 DIS_TMP[0]=RTC_TIME[5]%10; DIS_TMP[1]=(RTC_TIME[5]/10)%10; DIS_TMP[2]=16; //横杠 DIS_TMP[3]=RTC_TIME[4]%10; DIS_TMP[4]=(RTC_TIME[4]/10)%10; DIS_TMP[5]=16; //横杠 DIS_TMP[6]=RTC_TIME[3]%10; DIS_TMP[7]=(RTC_TIME[3]/10)%10; DIS_TMP[8]=19; 之前的程序中，主循环一直在调用Display(DIS_TMP);，在主循环中加入刚才的时间读取和数据转换函数，即可显示时间。效果如下： 3.4 温度 · 3.5 秒表 · 3.6 闹钟 · · · · · · · 溜了，剩下的后面再写

2022-1-21 14:01:43 评论举报王峥