「个人作品」具有自动校时功能的单辉光放电管显示时钟

项目初衷:设计一基于辉光管的时钟,其外形复古,走时精准,成本低廉,可作为兼具科技、人文气息的桌面摆件。

项目分工:独立完成

项目描述:

该项目由三个部分构成:辉光管驱动与显示模组、核心控制模组、电源升压模组。

辉光管驱动与显示模组由两枚74HCT595移位寄存器芯片、11颗NPN三极管、一枚WS2812B灯珠构成。两枚8位移位寄存器串联构成一个16位移位寄存器,作为串行输入并行输出转换器。并行输出的16个引脚的低11位控制着11个高压NPN三极管的导通与截止,从而控制辉光管上显示的字符。此外,WS2812B灯珠放置在辉光管的底部,可由程序控制改变氛围光的颜色,增加趣味性。

核心控制模组由ESP32-WROOM-32模组、CH340C串口转USB芯片、AMS1117-3v3线性稳压器、DS1307实时时钟(RTC)电路以及咪头放大电路构成。实时时钟电路的设置可以让该设备在不接入电源的情况下,采用一枚纽扣电池供电,继续走时。咪头放大电路的设置可用于实现环境音的检测,让该设备在室内无人或是夜间时停止显示,以延长辉光管寿命。

电源升压模组采用fly-back结构升压电路,将5V的电压提升至170V左右,供辉光管使用。

该项目的软件编写基于ESP-IDF,主要分为辉光管显示模块、时钟模块、网络及校时模块、环境音检测模块。辉光管显示模块负责使能/禁用电源升压模块以开启/关闭辉光管电源,向移存器输出串行数据以点亮辉光管上对应的字符;时钟模块负责通过IIC与DS1307通信,获取/设置当前时间;网络及校时模块使用SmartConfig进行配网,联网成功后定期从NTP服务器校准时间;环境音检测模块采用ADC采样放大后的咪头信号,计算信号的能量,并在能量超出阈值后开启辉光管显示。

功能描述:时间显示(按HHmm的格式逐位显示)、联网校时(使用SmartConfig配网后定期从NTP校时)、防止阴极中毒(快速随机切换字符,防止某一字符长时间点亮造成“阴极中毒”)、环境音检测(安静环境下停止显示,延长寿命)