2025年如何制作闹钟

事情是这样的,想做一个成本很低的时钟练手,再带一个闹钟功能。

准备自己设计电路、外壳,再自己写代码、组装成品。

要实现这样一个时钟,硬件方面我需要用到:

查理复用法驱动数码管外接ds1302时钟芯片无源“蜂鸣器”:用来播音乐热敏电阻:用来测量温度

这个时钟还需要兼容:HK32F030M、STM8S003、n76e003at20

最后的成品应该是这样的。

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电路原理说明

这是用查理复用法3个io驱动6个LED的原理图。

假设此时P1高,P3低,P2高阻,此时LED6亮,虽然LED1和LED3串联有正向电压,但由于LED6钳位,使得电压不足以同时导通。

若P1高,P2、P3都为低,此时LED1和LED6都亮,都亮度不及上面的状态,因为两个LED的电流都流过P3电阻,P3电阻分压加大。

所以每个限流电阻上并联一个二极管,利用单向导通性,使得电阻在特定电流方向下,两端分压一致,使得同时亮的LED亮度一致。

PCB走线如下


核心算法说明

不是说我代码不开源,而是代码放出来了,即使有100个人下载。然而有80个人看不懂。

那我不如只列出特别的算法,图文并茂地讲解,让更多的人能看懂。


1.ADC超采样

由技术文档可知HK32F030M的ADC有效精度是8bit,如果温度要显示到小数点后1位起码要12bit的ADC,

这怎么办呢?

这时就可以用超采样技术。

第一步,ADC设置成连续转换,EOC转换完成中断

void ADC_init(){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_ADC_PIN ;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AN;GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL ;GPIO_Init(GOIO_ADC_PORT, &GPIO_InitStructure);GPIO_PinAFConfig(GOIO_ADC_PORT,GPIO_PinSource6,GPIO_AF_7);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC ,ENABLE);ADC_DeInit(ADC1);ADC_StructInit(&ADC_InitStructure);ADC_ClockModeConfig(ADC1,ADC_ClockMode_SynClkDiv4);//系统时钟4分频,8MADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;//开启连续转换ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConvEdge_None;ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;//右对齐ADC_InitStructure.ADC_ScanDirection = ADC_ScanDirection_Backward;//向后扫描ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStructure);/* ADC1 regular channels configuration */ ADC_ChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1 , ADC_SampleTime_239_5Cycles);/* Enable EOC interrupt */ADC_ITConfig(ADC1, ADC_IT_EOC, ENABLE);//转换结束中断使能/* Configure and enable ADC1 interrupt */NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = ADC1_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPriority = 1;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);ADC_GetCalibrationFactor(ADC1);//ADC校准/* Enable ADC1 */ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_ADRDY)); ADC_StartOfConversion(ADC1);}

第二步,在中断里累加ADC读回来的值(反正后面都要求平均数,不如先加起来)。

这里由于按键与热敏电阻共用同一路ADC,为了按键扫描正常,刷新率取比1000Hz稍大的数。

extern uint16_t ntc_data_13b[2];void ADC1_COMP_IRQHandler(void){static uint8_t i=0;if(ADC_GetITStatus(ADC1, ADC_IT_EOC) != RESET){ntc_data_13b[0]+=ADC_GetConversionValue(ADC1)>>4;//读取后自动清除EOC标志位i++;if(i>=32)//32分频,1041.6Hz{i=0;ntc_data_13b[1]=ntc_data_13b[0];//存入二缓ntc_data_13b[0]=0;//一缓清零}}}


2.数码管上下移动动画

动画特效一大堆,这里举一个简单一点的,用下移做例子

上图展示的是下移的过程,提取重复的部分,只有一个步骤(上移同理)

#define digital_a 0x01#define digital_b 0x02#define digital_c 0x04#define digital_d 0x08#define digital_e 0x10#define digital_f 0x20#define digital_g 0x40uint8_t digital_putdown(uint8_t dat){uint8_t temp=0;temp|=(dat&digital_g)?digital_d:0;//G赋值到Dtemp|=(dat&digital_a)?digital_g:0;//A赋值到Gtemp|=(dat&digital_b)?digital_c:0;//B赋值到Ctemp|=(dat&digital_f)?digital_e:0;//F赋值到Ereturn temp;//其余没赋值的数据丢弃}


3.走时误差校准

首先这个DS1302很多人都反馈不准,其实是有诀窍的:

这个网址可以参考下:http://www.51hei.com/bbs/dpj-177015-1.html

下面的代码调时间的。

//输入最小数值-86400void time_adjust(int32_t sec){uint8_t time_temp[7];uint8_t i;for(i=0;i<7;i++)time_temp[i]=bcd2hex(*((uint8_t *)&time_data+i));if(sec<0)//直接借一天做减法{sec+=86400;time_temp[5]--;//星期是从1到7,不担心溢出}time_temp[0]+=sec%60;if(time_temp[0]>=60){ time_temp[1]+=time_temp[0]/60;time_temp[0]%=60;}time_temp[1]+=sec%3600/60;if(time_temp[1]>=60){time_temp[2]+=time_temp[1]/60;time_temp[1]%=60;}time_temp[2]+=sec/3600; if(time_temp[2]>=24){time_temp[5]+=time_temp[2]/24;time_temp[2]%=24;time_temp[5]%=7;time_temp[5]=time_temp[5]?time_temp[5]:7;//将零偏移到7}for(i=0;i<7;i++)*((uint8_t *)&time_data+i)=hex2bcd(time_temp[i]);}


由于我这里没有年月日,只有星期,所以轻松一点。不用考虑更多的进制。

和上面网址里的一样,挑一个夜深人静的时候校准。当然校准时有概率会跳过闹钟。但谁会设置午夜凶铃呢?

加一点补充,怕有人不理解自动校准。

比如你的手表一天快了1分钟。当我只观察这个手表时,这个手表走了1天多1分钟时,调慢1分钟,就能和标准时间对上。

当然在校准前一刻快了的59秒。

但每天的累计误差被压缩了。

现在经过我这套算法。

设置好后,一个星期最大相差1秒以内。

一年下来,误差也就一分钟。


4.时间校准方法

每天在同一个固定的时间段来调整时间,先根据第一天的观察来决定要每天偏移多少秒。

输入到AC_DAY的设置里。然后再重新设置时间。

同理,一个星期后再调节AC_WEEK。这样就完成了。

由于校准数据是存在DS1302的内存里的。如果电池没电数据就清空的,建议在PCB上写上校准参数。


外壳制作过程

通过数字的槽内壁喷上一层黑漆,再倒入不同颜色的树脂的方法:

黑漆防止“泛光”,白色树脂将led的光线“匀”开,透明树脂将光投射到上层。

遮盖

喷漆+倒胶+擦拭油漆

喷漆前一天熬夜上头忘记拍喷漆和倒胶了,就只留个倒胶图吧。加上滴胶凝固大约1天
关于滴胶之前尝试过按1/3比例配置但比例没控制好,重新试了下发现树脂混合时比较稀的时候效果最好。

成品

滴胶挺硬的,两侧泛光的现象几乎没有,但led的光晕开效果不明显,而且正面效果确实不咋地。

数字面板几乎是全黑的,等想做2.0看先灌白色树脂再喷漆效果如何吧。



文章中所有资料的来源如下

最丐条形时钟 - 嘉立创EDA开源硬件平台

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