一、IC概要

1.1 荧光管驱动IC__HV5812

HV5812这款芯片是在CSDN上另一个老哥的帖子那里看到的： 前苏联IV-18荧光数码管时钟开发(ИВ-18)
用这款芯片的人并不是很多，我觉得有以下两个方面原因：

1. 很难买，而且太贵了（阿里巴巴一颗15不包邮）
2. 对于本文这种只使用一颗HV5812的方案而言，只能动态刷新，因此需要更高的栅极电压
   ULN2803达林顿管+译码器的方案是静态刷新，相同栅极电压下更亮（该电压下动态刷新基本用不了）

本文选HV5812作为驱动有以下几点考虑：

1. 节省PCB面积，不需要使用8个译码器和8个驱动IC
2. 用SPI接口完成数据传输，占用MCU引脚少
3. ULN2803是8位达林顿管，但YS27-3是9段的，因此有一个段无法显示。
   HV5812有20路输出，可以用一半输出控制荧光管栅极，另一半输出控制荧光管段码

1.2 MCU__STM32F103CBT6

主要是因为是LQFP48封装，引脚再少的话就是QFN封装了，不好焊接
题主在做这个的时候其实不是很熟悉ST的单片机，但毕竟是主流还是逐渐学习学习，也方便大家移植

1.3 WIFI__ESP-01F

安信可的一款小体积wifi模块，带SPI和串口，wifi芯片为乐鑫ESP8285
这次开发就用内置的AT固件了，其实直接用这个做主控也是没问题的

1.4 时钟IC__DS3231

很老的一款时钟芯片了，用它做计时、断电保存、生成1Hz中断

二、硬件电路

2.1 HV5812

网络名	说明
VCC35	VFD驱动电压
VCC33	3.3V
GRID1—GRID8	荧光管1-8的栅极
YS27-1—YS27-9	荧光管的段码，所有荧光管段码串联
5812_BLANKING	SPI片选线，接入SPI主机的CS
5812_DATA	SPI数据线，接入SPI主机的MOSI
5812_STROBE	锁存，高电平锁存当前显示状态
5812_CLK	SPI时钟线，接入SPI主机的CLK

2.2 STM32F103C8T6

最小系统：

网络名	说明
VCC33	3.3V电源
NRST	复位
SWCLK	SWD时钟线
SWDIO	SWD数据线
BOOT0	启动位置选择
BOOT1	启动位置选择

DS3231：

网络名	说明
3231_SCL	DS3231 IIC 时钟线
3231_SDA	DS3231 IIC 数据线
3231_INT	DS3231中断线

DS3231是IIC总线的，SCL和SDA要接上拉电阻，在下面DS3231的原理图里接的。

除此之外还接了一条中断线，可以配置DS3231的寄存器输出1Hz或32.768kHz的中断信号，这里主要是考虑到在时钟更新后再去通过IIC读取，节省MCU算力。因为我们是利用人眼的视觉暂留效应，动态刷新荧光管的，执行耗时的操作会降低刷新频率，很影响观感，所以在写程序的时候要十分注意不要进行连续的耗时操作。

HV5812：

网络名	说明
5812_STROBE	HV5812的锁存，高电平锁存当前显示状态
5812_CLK	HV5812的时钟线，接入SPI主机的CLK
5812_DATA	HV5812的数据线，接入SPI主机的MOSI
5812_BLANKING	HV5812的片选线，接入SPI主机的CS

ESP-01F：

网络名	说明
ESP_RX	ESP-01F的串口接收引脚，接MCU的TX
ESP_TX	ESP-01F的串口发送引脚，接MCU的RX
ESP_SPI_MOSI	ESP-01F SPI的MOSI引脚，接MCU SPI的MISO引脚
ESP_SPI_MISO	ESP-01F SPI的MISO引脚，接MCU SPI的MOSI引脚
ESP_SPI_CLK	ESP-01F SPI的CLK引脚，接MCU SPI的CLK引脚
ESP_SPI_CS	ESP-01F SPI的CS引脚，接MCU SPI的CS引脚

其他：

网络名	说明
BUZZER	蜂鸣器，接一个可以输出PWM的定时器
LED1	LED灯2
LED2	LED灯1
KEY1	按键1
KEY2	按键2

2.3 ESP-01F

按照Datasheet链接即可，因为是射频模块，要注意手册上写的布局注意事项。

预留了一个TX/RX插针，供调试使用。
当MCU将UART的对应引脚配置为数字功能时，外接的UART（串口转USB调试器）就无法使用了。在用PC调试的时候关闭数字功能即可。

2.4 DS3231

没有什么特别需要说明的。
右侧的备用电池用了一个充电电路，在CSDN的大佬那里扒的~

2.5 XL6007E1 升压电路

用于给荧光管提供驱动电压。这里将5V升到35V。
实际中我没有使用35V（因为炸了好几次钽电容...），可根据实际需要调整

YS27-3的手册上写明栅极电压为12V，占空比工作电压更高（50%的PWM下工作电压我记得是50V）
因为我们是动态刷新，所以电压高点也没关系，看你对亮度的要求。

值得注意的是，为了节省体积后面的升压电路用了钽电容，但耐压值较低，输出不能超过耐压值！！！
C51电容越大电源纹波越小，但耐压值也会变小！因此不是很好找耐压高的钽电容。

现在用的是28V的工作电压，47uF35V的钽电容，电源纹波还没测过，但是能用。

（题主对BOOST所知甚少，本电路仅供参考，请小心调试谨防电容爆炸）

2.6 1.2V降压电路

从CSDN大佬那里扒的降压电路~实测能用

2.7 3.3V稳压电路

2.8 蜂鸣器、按键及LED

三、软件代码

Github-YS27-3-VFD-CLOCK

软件还没有完全写完，只是一个demo，全都做完会更新。

四、外壳

五、结语

荧光管时钟是我在硕士期间疫情在家就开始做的，因为是机械专业，当时还丝毫不懂电路知识。
现在总结下来当时就有一个毛病，没有沉下心来先学习再去做

因此每次都有一些小问题，自己也解决不掉，就会想着放弃；
要么就是有一点小问题就像全都重新做的完美主义。
但没做好，过一段时间就总会再想起来接着做。
这也是断断续续做了这么久的原因。

总是想着一步到位，却会离成功越来越远。

以下是一些过往的版本。
虽然进展缓慢，但最有趣的果然是过程~

希望有所热爱的朋友们能坚持下去，进一步有进一步的欢喜！
以后请继续加油！