试验会唱歌的超薄PCB时钟

xiaowei0304

利用PCB的透光性做了款超薄数码段时钟，整体感觉还可以，先看实物图。

PCB原理：把顶层和底层的阻焊层做成数码段，反贴LED，让光透过PCB达到显示字符的目的。

原理图如下：

主要元器件：

1、主控使用LGT8F328P，兼容AVR，资源够用。工作电压：1.8V~5.5V，适合锂电池供电。工作频率：0~32MHz。

2、时钟芯片RX8025，大路货，有现成的代码。

3、充电IC TP4057，习惯用这个型号。

4、红外接收头CHQ1838D，同系列的都可以。

5、贴片无源蜂鸣器MLT-5020，个头小，通过改变频率还能奏乐。

6、参考电压TL431，也可以使用内部参考源，目的是为了测量电池电压，以保证在电池满电和亏电时LED亮度基本一致，因为是锂电池直接供电，电压低时LED亮度也会变低。

7、NTC和光敏电阻，一是廉价，二是有现成的程序。

8、剩下的就是LED和阻容之类的，两个眼睛用了可自变光的幻彩LED，但是个体差异太大，颜色变化不同步，改成WS2812B能解决。

主要功能：

1、时钟：秒点有四种模式可选：秒点闪烁、眼睛渐变，秒点闪烁、眼睛灭，秒点常亮、眼睛交替，秒点闪烁、眼睛交替。

2、温度：可选择手动显示或与时间交替显示。可正常显示-9.9~99.9℃，实际测量范围-40~150℃，低于-9.9℃时由于没有设计单独的“-”号，实际显示无负号，看起来是正温度，当然也可以通过其他方式表示，当时版本就这么着了。

3、32级亮度可调：手动设置固定亮度或根据环境自动调节，亮度调节时叠加电池电压系数，以保证不同电压下亮度基本一致。

4、电池电压：显示小数点后一位，实际没啥用处。

5、闹铃：当前只实现一组闹铃，只是简单的判断时间是否一致，闹铃声是一段“小跳蛙”。

录了个视频不知道怎么上传，或许是我没有权限

6、按键和遥控：板载按键支持短按和长按，按键能实现的遥控都能实现（后来发现用处不大，暂未实现）。

7、支持关机：电子开关，长按关机，短按开机。

待改进或不足点：

1、数码段之间会漏光，导致不亮的段也会微亮，通过段之间增加过孔隔离应该能改善，完全避免不太好弄。调低亮度也有改善。适合两米以上的距离观看，太近会比较明显。在背面贴上黑色胶带有改观。

2、反贴LED，量产可能行不通，除非有反贴的LED，目前发现WS2812B和键盘上用的1206、3528封装比较大的有反贴封装，0603封装还没找到。

3、功能还可以再优化或补充，比如在线时钟、多组闹铃、秒表、倒计时等等。

4、元器件也可以优化，本版尽量使用手头有的，比如贴片红外接收、贴片Type-C口、贴片光敏，以及上面提到WS2812B等等。

5、PCB外观也不怎么好看，本来打算做个兔子（兔年嘛），无奈耳朵太短，有人说像个青蛙。

6、最后说说功耗，实测亮度5级时平均10mA，最大亮度时平均40mA，所以还是需要插电使用。

附上PCB打样和HEX文件，有感兴趣的网友可以自己做个玩玩。

xiaowei0304

关于播放音乐，翻了翻网上的资料，最简单的方法差不多都是通过PWM驱动蜂鸣器实现，不同的频率对应不同的音符，节拍用另外一个定时器实现。音乐编码可以用8位数的低字节代表节拍数，高字节代表音符。

1. /*
   
2. *  【音符频率对应表】
   
3. *     音符 频率/HZ   TOP值       频率/HZ TOP值  简谱码
   
4. *  ------------------------------------------------
   
5. *    低1 DO  262   7633  7644  #1DO#  277 7219
   
6. *    低2 RE  294   6802  6810  #2RE#  311 6430
   
7. *    低3 MI  330   6060  6067  #3MI#  340 5881
   
8. *    低4 FA  349   5730  5726  #4FA#  370 5404
   
9. *  $ 低5 SO  392   5101  5102  #5SO#  415 4818    D
   
10. *  $ 低6 LA  440   4544  4544  #6LA#  466 4291    E
    
11. *  $ 低7 SI  494   4048  4049  #7SI#  524 3816    F
    
12. *  $ 中1 DO  523   3823  3822  #1DO#  554 3609    1
    
13. *  $ 中2 RE  587   3459  3404  #2RE#  622 3214    2
    
14. *  $ 中3 MI  659   3034  3033  #3MI#  682 2932    3
    
15. *  $ 中4 FA  698   2864  2863  #4FA#  740 2702    4
    
16. *  $ 中5 SO  784   2550  2550  #5SO#  831 2406    5
    
17. *  $ 中6 LA  880   2272  2272  #6LA#  932 2145    6
    
18. *  $ 中7 SI  988   2023  2024  #7SI# 1046 1911    7
    
19. *  $ 高1 DO 1046   1911  1910  #1DO# 1109 1802    8
    
20. *  $ 高2 RE 1175   1701  1702  #2RE# 1245 1605    9
    
21. *  $ 高3 MI 1318   1516  1516  #3MI# 1356 1474    A
    
22. *  $ 高4 FA 1397   1431  1431  #4FA# 1480 1350    B
    
23. *  $ 高5 SO 1568   1275  1275  #5S0# 1661 1203    C
    
24. *    高6 LA 1760   1135  1135  #6LA# 1865 1071
    
25. *    高7 SI 1976   1011  1012  #7SI# 2066  967
    
26. *  $ 不发音                                       0
    
27. *  ------------------------------------------------
    
28. *  (1) # 表示半音,用于上升半个音
    
29. *  (2) $ 表示简谱使用到的音符
    
30. *  (3) Top = f_MCU / (prescaler * f_PWM) - 1
    
31. *  ------------------------------------------------
    
32. *
    
33. *  【节拍数编码】
    
34. *  节拍数  节拍码
    
35. *   1/4     1
    
36. *   2/4     2
    
37. *   3/4     3
    
38. *    1      4
    
39. *   1+1/4   5
    
40. *   1+1/2   6
    
41. *    2      8
    
42. *   2+1/2   A
    
43. *    3      C
    
44. *   3+3/4   F
    
45. *   结束    0
    
46. */
    
47. 
    
48. /* TC1输出PWM TOP值 */
    
49. uint16_t Note_Top_Tbl[] =
    
50. {
    
51.         0,                                              /* 0 */
    
52.         3822, 3404, 3033, 2863, 2550, 2272, 2024,       /* 中1-7 */
    
53.         1910, 1702, 1516, 1431, 1275,                   /* 高1-5 */
    
54.         5102, 4544, 4049,                               /* 低5-7 */
    
55. };
    
56. 
    
57. 
    
58. /*
    
59. *  【小跳蛙简谱数组】
    
60. *    编码规则：低字节为节拍数，高字节为音符（简谱码）
    
61. */
    
62. 
    
63. uint8_t Music_XTW_Tbl[] =
    
64. {
    
65.         0x52, 0x51, 0x51, 0x52, 0x32, 0x22, 0x22, 0x34,
    
66.         0xE2, 0xE1, 0x11, 0x22, 0x12, 0x22, 0x52, 0x34,
    
67.         0x52, 0x51, 0x51, 0x52, 0x32, 0x22, 0x22, 0x34,
    
68.         0xE2, 0xE1, 0x11, 0x22, 0x12, 0x22, 0x32, 0x32, 0x42,     /* 快 乐池 */
    
69.         0x54, 0x52, 0x32, 0x54, 0x52, 0x32,                       /* 塘 栽种了 梦想 */
    
70.         0x82, 0x82, 0x82, 0x72, 0x62, 0x22, 0x22, 0x32,           /* 就变 成海 洋，鼓 的眼 */
    
71.         0x44, 0x42, 0x22, 0x44, 0x02, 0x22,                       /* 睛 大嘴 巴 同 */
    
72.         0x62, 0x62, 0x62, 0x51, 0x31, 0x32, 0x32, 0x32, 0x42,     /* 样 唱 得响亮。借 我一 */
    
73.         0x54, 0x52, 0x32, 0x54, 0x02, 0x32,                       /* 双 小翅 膀 就 */
    
74.         0xA2, 0xA2, 0xA2, 0x91, 0x81, 0x84, 0x82, 0x72,           /* 能飞向太 阳，我相 */
    
75.         0x64, 0x62, 0x52, 0x43, 0x41, 0x32, 0x21, 0x11,           /* 信 奇迹 就在 身 */
    
76.         0x18, 0x22, 0x32, 0x22, 0x32,                             /* 上。啦 啦 啦 啦 */
    
77.         0x18, 0x22, 0x32, 0x22, 0x32,                             /* 啦，啦啦 啦啦 */
    
78.         0xE8, 0x22, 0x32, 0x22, 0x32,                             /* 啦! 啦啦 啦啦 */
    
79.         0xE4, 0xE2, 0x12, 0x24, 0x22, 0x52,                       /* 有你相伴 Leap */
    
80.         0x38, 0x22, 0x32, 0x22, 0x32,                             /* frog。啦啦啦啦 */
    
81.         0x18, 0x22, 0x32, 0x22, 0x32,                             /* 啦，啦啦 啦啦 */
    
82.         0xE8, 0x22, 0x32, 0x22, 0x32,                             /* 啦! 自信 成长 */
    
83.         0xE4, 0xE2, 0x12, 0x24, 0x22, 0x52,                       /* 有你相伴 Leap */
    
84.         0x38, 0x02, 0x02,                                         /* frog。 */
    
85.         0x00,                                                     /* 结束符 */
    
86. };

复制代码

jfguo

这个有创意，虽然亮度可能低点，但是确实好

wfzdm

多谢楼主分享

bennanhaier

我感觉能自动同步比较实用，不用对时了，适合懒人，哈哈哈哈

fengwx2008fe

做两张版正贴，其中一张当透光膜，当然程序得改

alangxl

不直接打孔更透

mhtlov

不错。很大

chenq525

创意真棒！透光问题确实挺麻烦……

玛德陛下

大哥你真牛逼，忒有创意

这样是不是得把LED的亮度弄高一些呀，不然看不见

yiguangqiang

这创意我给99分，还有一分暂扣，免得你骄傲……

xiaowei0304

jfguo 发表于 2023-2-11 07:19
这个有创意，虽然亮度可能低点，但是确实好

谢谢！亮度实际上不低，比普通数码管要高

xiaowei0304

bennanhaier 发表于 2023-2-11 07:45
我感觉能自动同步比较实用，不用对时了，适合懒人，哈哈哈哈

是的，这个版本只是试验下可行性，目前来看是可行的。

xiaowei0304

fengwx2008fe 发表于 2023-2-11 07:50
做两张版正贴，其中一张当透光膜，当然程序得改

想过这种方法，这种方法实际上就是市面上常见的扣个塑料或亚克力外壳那种

xiaowei0304

13101320324 发表于 2023-2-11 10:44
这样是不是得把LED的亮度弄高一些呀，不然看不见

不用，PCB透光性很好，再说LED直接焊在板子上的，离得近，亮度很高

mlpl

好设计，好创意，可以申精了。

fengwx2008fe

xiaowei0304 发表于 2023-2-11 12:41
想过这种方法，这种方法实际上就是市面上常见的扣个塑料或亚克力外壳那种 ...

至少不是背光亮，也省电不少

xjmar

创意挺好，显示效果很漂亮的。

wqwq212

非常有创意的方法，以后可以跟风试试。