可惜赶不上面板回来了。

 

目的

1. 了解与学习STC的芯片；
2. 设计一款迷你计时器；
3. 支持LCD显示屏（128X32）；
4. 支持SHT40温湿度采集；
5. 支持计时器显示及设置；
6. 支持计时器蜂鸣器响应；
7. 带有锂电池，并支持充电功能；
8. 支持电量不足时提醒；
9. 支持LED提示。

硬件设计

本项目功能简单，采用立创EDA设计。整体设计如下，后文将重点介绍一下各个部分。

 

主控电路

选择STC32G12K64作为主控芯片的原因可以归纳为以下几点：

一、性能优势

1. 32位处理能力：STC32G12K64是一款32位单片机，相比传统的8位或16位单片机，在数据处理能力上有显著提升，能够满足更复杂的应用需求。
2. 高速运算：该芯片支持高效的算术运算，包括32位加、减、乘、除等，有助于提升系统的整体运算速度和响应能力。
3. 丰富的外设接口：STC32G12K64提供了多种外设接口，如SPI、I2C、DMA等，方便与其他设备进行通信和数据传输。

二、成本效益

1. 高性价比：STC32G系列单片机以其较低的价格和较高的性能，在市场上具有较高的性价比。对于成本控制较为严格的项目来说，选择STC32G12K64是一个不错的选择。
2. 丰富的封装选项：STC32G12K64提供了多种封装选项，如LQFP48/32、PDIP40等，方便用户根据实际需求选择合适的封装形式。

三、技术支持与兼容性

1. 易于编程：STC32G12K64支持在Keil C251编程环境下进行编程，这对于熟悉Keil平台的开发者来说，可以大大降低学习成本和提高开发效率。
2. 与51单片机兼容：由于STC32G系列单片机在架构上与传统的8051单片机有一定的兼容性，因此从51平台过渡到STC32G平台相对容易，这对于有大量51单片机使用经验的开发者来说是一个重要的考虑因素。

四、应用案例与社区支持

1. 广泛的应用案例：STC32G系列单片机已经在多个领域得到了成功应用，如电机控制、智能仪表、物联网设备等。这些应用案例为开发者提供了宝贵的参考和借鉴。
2. 活跃的社区支持：STC单片机拥有活跃的开发者社区，开发者可以在社区中交流经验、分享资源、解决问题，这对于项目的顺利推进和后期维护具有重要意义。

综上所述，选择STC32G12K64作为主控芯片的原因主要包括其性能优势、成本效益、技术支持与兼容性以及广泛的应用案例和社区支持。这些因素共同使得STC32G12K64成为了一款具有竞争力的主控芯片选择。

该主控的管脚分配和最小系统如下图所示：

 

充电电路

采用TP4057，选择该芯片的原因如下：

TP4057是一款针对单节锂离子电池设计的恒流/恒压线性充电器芯片。以下是关于TP4057的详细特性归纳：

1. 封装与引脚：
   • 常见的封装类型为SOT23-6或SOT23-6L。
   • 拥有较少的外围元件，使其非常适用于便携式产品。
2. 充电特性：
   • 充电电压固定在4.24V（或标注为4.2V）。
   • 充电电流可以通过一个外部电阻器进行设置，最大充电电流可以达到500mA或600mA（具体取决于版本）。
   • 采用C/10充电终止，即当充电电流降至设定值的1/10时，芯片将自动结束充电过程。
3. 温度与功耗管理：
   • 具有智能热调节功能，可以在大功率操作或高环境温度条件下自动降低充电电流，以限制芯片温度。
   • 当输入电压断开时，TP4057进入睡眠状态，电池漏电流降至1uA以下（或标注为3uA，具体取决于状态）。
   • 在待机模式下，芯片静态电流降至25uA或40uA（具体取决于版本和状态）。
4. 保护与安全特性：
   • 基于特殊的内部MOSFET架构以及防倒充电路，不需要外接检测电阻和隔离二极管。
   • 包括电池温度监测、欠压锁定和自动再充电功能。
   • 当外部环境温度过高时，热反馈可以调节充电电流以降低芯片温度。
5. 状态指示：
   • 拥有两个漏极开路输出的状态指示输出端：充电状态指示端CHRG和电池充电完成指示输出端STDBY。当充电器处于充电状态时，CHRG被拉到低电平；当电池充电结束后，STDBY被拉到低电平。
6. 应用：
   • 适用于手机、PDA、MP3/MP4、蓝牙耳机、GPS、充电座、数码相机、Mini音响等便携式设备。
7. 其他特性：
   • 可直接从USB端口给单节锂离子电池充电。
   • 精度达到±1%的预设充电电压。
   • 支持两灯模式，充电状态更加清晰。

综上所述，TP4057是一款功能强大、安全可靠的锂离子电池充电器芯片，广泛应用于各种便携式电子设备中。

通过TYPE-C接口进行充电，设计图如下：

电源转换设计

由于锂电池供电电压不稳，这里采用了LDO进行转换，系统供电需要3.3V。因此选择XC6220B331MR-G，具体介绍如下：

XC6220B331MR-G是一款由Torex Semiconductor制造的电源管理集成电路（PMIC），具体为低压差线性稳压器（LDO）。以下是关于XC6220B331MR-G的详细参数和特性：

1. 基本参数：
   • 制造商：Torex Semiconductor
   • 产品型号：XC6220B331MR-G
   • RoHS状态：符合RoHS 2011/65/EU（6种物质）
   • Lead Free：Pb-free（无铅）
   • 产品状态：在售（生命周期状态：量产中）
2. 电气特性：
   • 稳压器类型：正，固定式
   • 输出电压（固定）：3.3V
   • 最大输入电压：6V
   • 最大输出电流：1A
   • 电压降（最大值）：0.655V @ 1A
   • 静态电流（Iq）：18 µA
   • 供电电流（最大值）：108 µA
   • PSRR（电源抑制比）：50dB @ 1kHz
3. 保护和控制特性：
   • 控制特性：使能
   • 保护功能：过流、超温
4. 工作环境：
   • 工作温度：-40°C ~ 85°C
   • 安装类型：表面贴装
5. 封装与尺寸：
   • 封装/外壳：SOT-25-5（SC-74A, SOT-753）
   • 供应商器件封装：SOT-25
6. 其他：
   • 符合RoHS标准，无铅环保
   • 封装方式为卷带（Tape and Reel）
   • 适用于光驱、磁盘驱动器、数码相机/摄像机、数字音频设备等应用领域

总结来说，XC6220B331MR-G是一款性能稳定、保护功能完善的3.3V固定输出电压的低压差线性稳压器，适用于各种需要稳定电源的应用场景。

LDO转换电路如下图所示：

 

蜂鸣器电路

这里采用有源蜂鸣器QMB-09B-03，其基本参数如下，这里采用PWM驱动。

QMB-09B-03是一款由江苏华能电子（HNDZ）生产的蜂鸣器。以下是关于QMB-09B-03的详细参数和特性：

1. 基本信息：
   • 器件型号：QMB-09B-03
   • 器件类别：蜂鸣器
   • 厂商：江苏华能电子（HNDZ）
2. 技术规格：
   • 驱动方式：无源（外部驱动）
   • 构造类型：电磁式
   • 额定电压：3V
   • 工作电压：2V~5V
   • 频率：2.7kHz（或标注为2700Hz）
   • 声压（SPL）：85dB
3. 物理尺寸：
   • 直径（φD）：9mm
   • 高度：5.7mm
   • 封装：插件，D=9mm
4. 其他参数：
   • 数据手册：提供PDF手册下载
   • 厂商官网：http://www.huawha.com/（请注意，这里提供的链接可能需要根据实际情况进行验证或更新）
5. 价格与库存：
   • 价格：根据购买数量有所变动，具体价格需咨询供应商。
   • 库存：内地仓库有一定量的存货，具体库存量需咨询供应商。
6. 应用：
   • QMB-09B-03蜂鸣器广泛应用于各种需要声音提示的电子设备中，如警报器、定时器、电子玩具等。

请注意，以上信息仅供参考，实际产品可能根据供应商和生产批次有所不同。在采购和使用时，建议查阅最新的产品手册和咨询供应商以获取准确信息。

相关设计如下：

 

温湿度传感器

这里采用SHT40，

SHT40是一款高性能的温湿度传感器，由Sensirion公司推出，具有低功耗、高精度、快速响应和稳定可靠等特点。以下是关于SHT40的详细介绍：

一、主要特性

1. 高精度：SHT40在温湿度测量方面表现出色，其温度精度可达±0.2°C（典型值），湿度精度可达±1.8%RH（典型值）。这使得SHT40能够精确监测环境变化，满足对精度要求较高的应用场景。
2. 低功耗：SHT40在功耗方面进行了优化，更适合低功耗应用，如物联网(IoT)设备和能源敏感的系统。其平均电流在1 Hz测量速率下仅为0.4μA，有助于延长设备的电池寿命。
3. 快速响应：SHT40在设计上优化了响应速度和灵敏度，尤其是在湿度测量方面的响应时间更快，能够更迅速地捕捉到环境变化。其相对湿度响应时间（tau63%）通常为6秒左右。
4. 稳定可靠：SHT40具有良好的长期稳定性，并增加了更多的内部自校准功能。这些功能能够更好地补偿传感器老化和温度漂移，从而在整个产品生命周期内保持高精度。
5. 抗干扰能力强：SHT40增强了抗干扰能力，能够更好地抵抗电磁干扰(EMI)和其他环境因素的影响，确保在复杂环境中也能提供可靠的测量结果。

二、技术规格

• 尺寸：SHT40采用小型QFN封装，尺寸为1.5 x 1.5 x 0.5 mm³，便于集成到各种设计中。
• 电源电压范围：SHT40的电源电压范围广泛，从1.08 V至3.6 V，适合多种供电环境。
• 工作范围：温度测量范围为-40°C至+125°C，湿度测量范围为0%至100% RH。
• 通信接口：SHT40具有真正的I2C接口，使用两根线（加上电源线和地线）即可轻松连接至微控制器或其他处理设备。

三、应用场景

SHT40凭借其优异的性能，广泛应用于智能楼宇、智能家居、天气站、仓库存储、动植物养殖等领域。在智能楼宇中，SHT40可用于监测室内温湿度，提供舒适的居住或工作环境；在智能家居中，SHT40可用于控制加湿器、除湿机等设备，保持室内湿度适宜；在天气站中，SHT40可用于监测大气温湿度，为气象预报提供数据支持。

四、总结

SHT40作为一款高性能的温湿度传感器，以其高精度、低功耗、快速响应和稳定可靠的特点，在物联网、智能家居、环境监测等领域具有广泛的应用前景。随着技术的不断进步和市场的不断扩大，SHT40将继续发挥其优势，为各行业提供更加精准的温湿度监测解决方案。

这里采用IIC接口，和显示屏共用一个接口，设计如下：

 

显示屏

这里采用0.91C的单色LCD屏幕，性能如下：

HS91L02W2C01是一款来自HS（汉昇）品牌的0.91寸OLED显示屏。以下是关于HS91L02W2C01的详细参数和特性：

1. 产品概述：
   • HS91L02W2C01是一款采用I2C通讯协议的OLED显示屏，具有4PIN黑底白光的特点。
   • 它主要适用于各种需要显示功能的电子设备中，提供清晰、细腻的显示效果。
2. 主要参数：
   • 尺寸：0.91寸
   • 像素分辨率：128x32
   • 接口类型：I2C
   • 工作温度：-40℃~+70℃
   • 毛重：约4克(g)
   • 包装方式：袋装
3. 产品特性：
   • 高效能：采用先进的OLED技术，具有低功耗、高对比度和快速响应等特点。
   • 宽温工作：能在-40℃~+70℃的宽温度范围内稳定工作。
   • 易于集成：I2C通讯协议使得HS91L02W2C01易于与各种微控制器和处理器集成。
4. 应用场景：
   • HS91L02W2C01适用于各种需要显示功能的电子设备，如智能仪表、工业控制设备、医疗器械等。
5. 购买信息：
   • 品牌：HS（汉昇）
   • 厂家型号：HS91L02W2C01
   • 商品编号：C5248081
   • 库存情况：江苏仓库存259，广东仓库存67，广东SMT仓库存67
   • 价格信息：根据购买数量不同，价格有所浮动。例如，购买1-10个时，单价为￥13.77/个；购买1000个以上时，单价为￥8.33/个。
6. 附加信息：
   • 数据手册：可通过指定链接下载HS91L02W2C01的数据手册，获取更详细的规格和技术信息。
   • 发货和售后：提供快速发货服务，并支持正品保障和物料可追溯。

综上所述，HS91L02W2C01是一款功能全面、性能稳定的0.91寸OLED显示屏，适用于各种需要显示功能的电子设备。

接口非常简单，设计如下：

按键设计

这里采用物理按键，需要注意防抖，设计如下

其它电路

如开关：

如充电口：

如锂电池电量采集：

 

PCB设计

这里采用立创EDA进行设计，由于板子较小，需要安装电池等。

需要注意的问题如下：

1-器件避让

2-接口分布

3-安装设计

整体设计与走线如下。

这里采用了4层板设计。

 

3D外壳设计

这里采用立创EDA设计

需要注意问题如下：

1-高度设计要合理

2-开口位置要准确

3-螺丝大小选取合理

4-开口大小要合适

5-器件安装高度计算准确

 

设计如下图所示：

实物图如下：

 

面板设计

这里采用立创EDA设计，非常简单。

需要注意问题如下：

1-开孔准确

2-背胶挖空

3-设计要漂亮

4-配色要得当

我作业一个工程师，只能勉强能用，仅供参考吧

效果如下

软件设计

本人作为一名普通工程师，软件写的实在不好意思拿出来晒了，有需要的直接联系我吧。

总结

这里大佬非常多，跟着慢慢学习吧，一直被卷，被卷着走。

感谢立创给我学习的机会。

感谢STC的大力支持。

演示视频已经上传在B站了。

https://www.bilibili.com/video/BV1r6vMe3EyS/?vd_source=e36622a05269c0356d6cd566056a2488