#第八届立创电赛#语音时钟

一、项目简介
  基于R7FA2E1A72DFL芯片的桌面电子时钟设计，通过四位0.56寸共阴极数码管进行时间、温度等显示，采用DHT11温湿度传感器采集环境温湿度，复位按键、串口电路、SWD下载电路全部引出，方便下载调试。
二、板载资源
1、主控芯片：R7FA2E1A72DFL；
2、电源接口：TYPE-C，2Pin插件；
3、LED：一路电源指示灯，一路充电状态指示灯一路充满状态指示灯；；
4、按键：一个复位按键，一个BOOT按键，四个功能按键；
5、调试接口：SWD下载调试接口、串口下载调试接口，均采用2.54排针接口进行引出；
6、外设：一个0.56寸共阴极数码管，一个DHT11温湿度传感器，一个无源蜂鸣器；
三、优势特点
1、板载外观小巧；
2、下载、调试接口齐全；
3、采用电源切换电路，断电也可以通过锂电池供电继续工作；
4、价格便宜，功能完善；
5、使用嘉立创优质PCB以及正品元器件，保障产品质量；

四、原理图说明
4.1、电源电路
  电源电路主要由TYPE-C接口以及电源指示灯组成，采用2Pin的TYPE-C接口，简单方便，易于焊接，R1作为电源指示灯的限流电阻，LED1作为电源指示灯，闭合开关会点亮进行提示。
4.2、主控电路
  主控单片机使用的是R7FA2E1A72DFL，工作电压在1.6V到5.5V之间，最大时钟频率为48Mhz，最大支持128-KB的FLASH，16-KB的SRAM，12位的AD转换控制器。芯片内部集成有晶振，可以无需外部晶振，同时集成触摸功能，无需触摸芯片即可实现触摸功能。
  在电源输入部分加入100nf电容进行电源滤波，VCL引脚用于稳定内部电源的平滑电容，需要将该引脚连接应该4.7uf的电容到VSS引脚。
4.3、复位电路
  复位也叫重启，按键RST按键，主控的RST引脚被拉低，系统进入复位状态，松开RST按键，主控的RST引脚恢复高电平，系统重新进行工作状态，完成复位。
4.4、启动模式选择电路
  当BOOT1按键没有按下时，BOOT引脚为高电平，单片机进入Single-chip模式，也就是正常工作模式，当按下按键时，BOOT引脚低电平，单片机进入SCI-BOOT模式，也就是程序下载模式，所以我们可以通过这个按键控制单片机进行程序下载或者正常运行。
4.5、触摸控制电路
  R7FA2E1A72DFL主控芯片是带有触摸功能的，在触摸线上加入560欧的阻尼电容以及适当的电容来稳定触摸信号，其实足够灵敏和准确。
4.6、独立按键电路
  采用四个按键作为时钟控制或者其余功能使用。
4.7、DHT11温湿度传感器电路
  采用DHT11温湿度传感器检测环境温湿度，DHT11是单总线通信方式，需要在总线外接一个上拉电阻，当总线闲置时，其状态为高电平。
4.8、无源蜂鸣器驱动电路
  通过NPN三极管控制无源蜂鸣器的负极，R7为限流电阻，R8的作用是在芯片刚上电或断电的时候提供一个可靠的电位，防止干扰，这里的电磁无源蜂鸣器是感性负载，加入D1二极管作为续流二极管防止烧坏。
4.9、四位数码管驱动电路
  采用0.56寸共阴极数码管用于显示时间、温湿度等信息。
4.10、锂电池充放电部分
  首先是电源切换电路，通过一个P沟道的mos、一个下拉电阻以及一个二极管组成电源切换电路，当TYPE-C接口接入时，5V过来，MOS管G极电压为5V，经过一个1N5819肖特基二极管，此时VCC电压是4.4V，也就是S极4.4V，不满足导通条件，电池电源过不来。当TYPE-C接口断开，G极被下来到低，S极由于体二极管的存在，会有将近3.5V左右的电压，满足条件，此时MOS管导通，由电池来给后续电路进行供电，由于1N5819肖特基二极管的存在，电流不会反向倒灌回去。
  通过一个TP5056锂电池充电芯片给电池进行充电，当TYPE-C接口接入时，同时会给锂电池充电，确保电量充足。LED2作为充电状态指示灯，R11是充电电流反馈电阻，通过改变R11的阻值，可以改变整体的充电电流。
4.11、串口调试接口
  通过2.54*4P接口将串口引脚进行引出，用于串口下载与调试。
4.12、SWD调试接口
  通过2.54*4P接口将SWD引脚进行引出，用于SWD模式下载与调试。
4.13、M3铜柱接口
  通过四个M3的螺丝孔用于固定板子。

五、按键功能说明

1.1、按键说明

  SW1：设置按键，SW2：加，SW3：减，SW4：确认/保存

1.2、显示功能说明

  正常显示时间，当第6秒时切换为温度显示，第11秒时切换为湿度显示，第16秒之后切换回时间显示；按下按键进行设置，不操作按键5秒后返回显示界面

1.3、时间设置

  按下设置按键，选择调整时间C0（闪烁）,按下确认按键进入设置小时（闪烁），按键加/减调整大小，按下确认按键，切换为调整分钟（闪烁），按键加/减调整大小，按下确认按键，保存并返回正常显示

1.4、闹钟设置

  同上时间设置， 按下设置按键，按下按键加/减切换为闹钟A1（闪烁），一下操作同上

1.5、蜂鸣器

  闹钟与时间一致，蜂鸣器响3秒停止