STM32L051K8U6 & DS3231 & SHT30 低功耗墨水屏时钟

izilzty

机器本体是在9月底做出来的，但是因为手上没有合适的工具测唤醒时那几秒的功耗，所以实际用了几个月看看效果。
第一次弄电池供电的单片机，当时的目标是半年左右换一次电池，现在快三个月了，看效果还可以就发上来供小伙伴们参考（因为电量显示是按电池的电压计算的，所以不知道精确的用电量是多少），有问题还请指出，不吝赐教。
PS：没想到现在STM疯狂涨价，当时L051K8U6才几块钱，现在涨到十几块.... 蓝瘦

12小时制照片：


Altium多板组合3D：


动态图：


供电是两节电池串联以后由升压芯片升到3.3V，因为这样可以允许电池最低电压降到0.9V，如果电池直连的话最多只能用到2.xV，个人感觉升压以后会更好点。
实时时钟有后备法拉电容，在电池完全没电以后还能保持时间一天。
时钟每分钟产生一次中断唤醒单片机，刷新一次时间和温度，待机时的耗电在60微安左右，其中大部分是升压芯片的静态电流。

待机电流：


这里的电量是三个月以后的电量消耗（电池电压2.71V）：

当时换上电池以后调了两次时间就一直放在那里了，如果频繁出入菜单会增加耗电量。因为电池放电曲线的问题，到后面的电量显示可能会不准，掉电会比较快，这个还没具体测试，不过应该问题不大。

整个时钟是两块板，一块是墨水屏的驱动板，是从微雪的PCB基础上改过来的，另一块上面是单片机、实时时钟、温度传感器等等，它们两个之间由2.54间距的8P排针连接。

关于元件：
1. 四个螺柱是和内六角螺丝是M2.5*11的
2. 实时时钟的RB161MM二极管是以前电池直连测试的时候用剩下的，可以换成普通的型号
3. 墨水屏测试了HINK-E029A01和GDEH029A1，都可以直接装上用，几个月不见GDEH029A1好像停产了...现在貌似只有卖清库存的了，价格没有问是多少，如果最后卖完了或者觉得贵的话可以蹲一下看看有没有便宜的汉朔Stellar-L 2.9寸电子价签，我的这个HINK-E029A01就是从里面拆出来的，或者IL3820和相兼容控制器的屏应该都可以用。墨水屏原理图上有一些黄底的替代零件，一般按默认的型号就可以了。
4. LED颜色随意，白色可能要改电阻阻值，不然太暗。
5. 整理了一个带链接的BOM表，可以直接点开照着买元件。因为做的时候手头有一些元件，没有全都重新买，然后这一部分是手动加进去的，可能会有一些遗漏，欢迎提出补充。

关于焊接的建议：
1. STM32的QFN中间焊盘是芯片唯一的GND，所以必须把焊盘上的大孔焊上，这里可以先焊引脚，最后再去填那个洞，填洞的时候另一面最好悬空，防止高温熔化了已经焊好的引脚，再一碰就错位了。其他两个QFN芯片的孔可以不用管，不过最好也焊上。焊好以后把洞上面的锡抹平，或者稍微少一点都可以，因为要装电池盒，不弄平电池盒会翘。
2. SHT30上面最好盖一个胶带再焊或者用洗板水，怕助焊剂或者洗板水溅到里面影响精度，具体有什么影响我也不太清楚，也不知道SHT30能不能在洗板水里面洗，酒精试了一下应该没问题。（根据92楼朋友的回复，SHT可以用洗板水洗，洗完以后放一周左右就可以恢复精度。）
3. FPC座焊的时候不用太多锡，用刀头烙铁头上面带的一点点就可以了，不然容易连锡。焊的时候先焊两边的大焊盘定位，再用烙铁顶着PCB焊盘和引脚接触的地方，就是靠一排电容那一侧，焊引脚，多抹一点助焊剂，焊锡会自己流到引脚下面，不要把烙铁放到引脚上，这样容易连锡，最好也准备一个吸锡带。
4. 单片机板焊接顺序可以先焊升压的部分，一定要包括升压出去的两个电容，看看有没有3.3V输出电压，然后再焊STM32，好了以后看看能不能连上调试，最后焊其他的东西，也可以从引脚麻烦到简单的顺序焊，这样出错了损失小（时间或钱）。这个只是小小的建议，我自己都是图方便随便弄的哈哈哈。
5. 电感、蜂鸣器之类的用手按好，先随便焊一边，再焊另一边，防止翘起来不好看，完了以后可以修整一下焊锡。
6. 法拉电容的下面如果焊锡太多可能容易短路，焊的时候锡也是一点点就够了，焊好以后可以拿吸锡带吸一下，留一层锡就可以了，然后侧过来看一下电容上的正负极有没有连锡短路。
7. 如果要用洗板水而且洗板水比较脏了的话最好洗完板再焊按键，不然脏东西会进到按键里影响灵敏度。

下面还有其他的一些图，因为螺丝拧得比较紧没有螺丝刀就不把两片PCB拆开照了。

按键：


底部：


电池：


菜单：


PCB的Gerber仿真图，没有装AD的话可以参考一下：






最后是设计时用到的文件

Gerber文件在压缩包里的：

1. 资源\PCB\AltiumDesigner\STM32L051K8U6_LOWPOWER_CLOCK.zip\STM32L051K8U6_LOWPOWER_CLOCK\Project Outputs for STM32L051K8U6_LOWPOWER_CLOCK
   
2. 资源\PCB\AltiumDesigner\2.9inch_EPD_Module.zip\2.9inch_EPD_Module\Project Outputs for 2.9inch_EPD_Module

复制代码

原理图PDF在Gerber文件夹的上一层。
这两个Gerber都加了JLC的自定义客编的丝印，可以直接下单去做，在嘉立创下单记得勾上自定义客编位置，如果在其他地方下单的话可以自己删掉丝印或者重新生成一个没有丝印的Gerber。
打板的时候虽然什么颜色都可以选，但是建议选白色，这样吸热比较少，温度能准一点。

HEX文件在压缩包里的：

1. MDK-ARM\L051K8U6_EPD_CLOCK

复制代码

L051K8U6在下载的时候注意，要选上Keil的预复位选项，不然可能会下载不进去，下载完后把MCU完全断电再装电池，因为刚下载完会keil默认一直启用调试造成高功耗，或者使用ST-LINK Utility下载生成的HEX文件，没有任何问题。

文件下载地址：
蓝奏云：https://izilzty.lanzoux.com/b00o4xw7g 密码: gpso
百度网盘：https://pan.baidu.com/s/1f5O0v9OJuD7oGsEjdYfnEw 提取码: 4u2y
GitHub：https://github.com/izilzty/L051K8U6_EPD_CLOCK



补充内容 (2021-1-19 01:08):
今天终于找时间把农历的腊字补上了，随便挑一个下载就可以。另外131楼加了一张两片板拆开的图。

2545889167

坐等更新

慕容夜天

坐等更新，紫薯补丁。

ifus

非常棒，可以检测电池电压，等电压到2.5V的时候，再启动升压，会更加省电

izilzty

ifus 发表于 2020-12-21 22:41
非常棒，可以检测电池电压，等电压到2.5V的时候，再启动升压，会更加省电

嗯确实，当时可能是想着会装上低于单片机最低工作电压的电池所以没这么弄，就一直用着升压了

lyy-cy

作品很漂亮，已经收藏，准备仿制。

gb111111

楼主有匹配微雪4.2墨水屏的驱动吗？搞ESP8266墨水天气时钟砸手里了，群里小伙伴笑死:sad:

minimouse

谢谢楼主分享，学习学习

黯然销魂

为什么不用锂电降压？

希望

东西是好, 屏幕哪里可以找到便宜的.

2545889167

我觉得用锂电池降压可能会好点

hwl0541

下载了谢谢楼主分享

cushion

漂亮，真漂亮。
老实交代是不是做了美颜:lol:

cushion

2545889167 发表于 2020-12-22 10:15
我觉得用锂电池降压可能会好点

碱性电池漏液是很头疼的事……
要不就用低自放镍氢吧，
但最终还是锂电便宜，家里到处都是旧手机，哈哈:cool:

kindzhon

如果十几的stm，完全用8266也行。:titter:

izilzty

黯然销魂 发表于 2020-12-22 09:18
为什么不用锂电降压？

这个主要是为了试试普通电池供电，一直觉得几节电池用老久很厉害，想自己尝试下

izilzty

cushion 发表于 2020-12-22 11:03
碱性电池漏液是很头疼的事……
要不就用低自放镍氢吧，
但最终还是锂电便宜，家里到处都是旧手机，哈哈:c ...

因为这个不打算做盒子，所以希望把外面做的精致一点，用手机电池的话有些尺寸估摸着不合适，可能看起来不是那么协调

izilzty

kindzhon 发表于 2020-12-22 11:08
如果十几的stm，完全用8266也行。

它说它是乱涨价的，它可不是乱涨的啊，上来就是疫情、囤货、涨价，训练有素

izilzty

gb111111 发表于 2020-12-22 09:03
楼主有匹配微雪4.2墨水屏的驱动吗？搞ESP8266墨水天气时钟砸手里了，群里小伙伴笑死 ...

4.2寸的程序我这里没有，不好意思。4.2寸屏买新的太贵了，像2.9寸这种比较容易捡到便宜滴电子价签去拆，就算实在没有买新的价格也还可以接受，所以做了2.9寸的。

cj8510

太漂亮了，羡慕这些高手，真正的动手帝。