淺述基于ESP8266的Wi-Fi點(diǎn)陣時(shí)鐘設(shè)計(jì)

匡暢?曾繁崎

摘 要 本文設(shè)計(jì)的Wi-Fi點(diǎn)陣時(shí)鐘采用ESP8266作為核心處理器和通信模塊，使用MAX7219芯片驅(qū)動(dòng)LED點(diǎn)陣，并可以顯示多種動(dòng)畫效果，時(shí)鐘可以通過(guò)Wi-Fi聯(lián)網(wǎng)并自動(dòng)更新時(shí)間。本時(shí)鐘功能豐富、走時(shí)精確、操作方便、穩(wěn)定性好。

關(guān)鍵詞 ESP8266;DS1302;MAX7219

1硬件設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)整體框架

本文設(shè)計(jì)的點(diǎn)陣時(shí)鐘主要由ESP8266、按鍵、蜂鳴器、DS1302、MAX7219和LED點(diǎn)陣屏構(gòu)成，如圖1所示。其中，ESP8266是控制核心，內(nèi)嵌Wi-Fi模塊，可以用于聯(lián)網(wǎng)。按鍵用于設(shè)置時(shí)鐘時(shí)間、日期等，還可以設(shè)置Wi-Fi接入點(diǎn)和密碼。蜂鳴器用于播放鬧鐘響鈴和按鍵提示音。DS1302時(shí)鐘模塊用于在沒有網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候提供精準(zhǔn)時(shí)鐘。MAX7219 LED驅(qū)動(dòng)模塊用于驅(qū)動(dòng)LED點(diǎn)陣屏，ESP8266只需要3根數(shù)據(jù)線就可以驅(qū)動(dòng)多塊16x16 LED點(diǎn)陣[1]。

1.2 核心處理器

本文設(shè)計(jì)的點(diǎn)陣時(shí)鐘使用ESP8266作為核心處理器，ESP8266是樂鑫信息科技公司推出的一款無(wú)線WI-FI模塊，內(nèi)置10個(gè)GPIO，可以用于PWM、I2C和1-Wire通信;1路ADC;20KB RAM和512KB的Flash內(nèi)存，其中用戶可用150KB。由于內(nèi)置了NodeMcu可編程固件，我們可以使用更簡(jiǎn)單的方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)開發(fā)。

1.3 LED點(diǎn)陣驅(qū)動(dòng)模塊

LED點(diǎn)陣驅(qū)動(dòng)模塊采用MAX7219芯片。MAX7219 是美國(guó)MAXIM 公司推出的多位LED 顯示驅(qū)動(dòng)器，它內(nèi)含硬件動(dòng)態(tài)掃描電路、BCD譯碼器、段驅(qū)動(dòng)器和位驅(qū)動(dòng)器。MAX7219采用3 線串行接口傳送數(shù)據(jù)，最大的優(yōu)勢(shì)是可以級(jí)聯(lián)使用，控制更多的LED 點(diǎn)陣顯示器時(shí)也不需要擴(kuò)展通信接口，MAX7219電路連接如圖2所示。

1.4 時(shí)鐘模塊

DS1302是由美國(guó)DALLAS公司推出的具有涓細(xì)電流充電能力的低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。它可以對(duì)年、月、日、周、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能。當(dāng)聯(lián)網(wǎng)后，時(shí)鐘顯示的時(shí)間由Wi-Fi聯(lián)網(wǎng)更新，當(dāng)沒有連接Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)或無(wú)法從校時(shí)服務(wù)器獲取時(shí)間數(shù)據(jù)，DS1302可以在點(diǎn)陣時(shí)鐘沒有聯(lián)網(wǎng)時(shí)提供本地精準(zhǔn)時(shí)間[2-3]。

2軟件設(shè)計(jì)

2.1 時(shí)間顯示程序

時(shí)間顯示程序開始后，先依次判斷分鐘個(gè)位、分鐘十位、小時(shí)個(gè)位和小時(shí)十位是否更新，若更新了，則顯示相應(yīng)的更新動(dòng)畫。時(shí)間更新動(dòng)畫的效果是，將舊的時(shí)間和新的時(shí)間進(jìn)行拼接，然后從舊到新循環(huán)移位，就可以看到時(shí)間滑動(dòng)的動(dòng)畫了。

2.2 Wi-Fi時(shí)間更新

時(shí)鐘聯(lián)網(wǎng)后，可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)更新時(shí)間。時(shí)鐘通過(guò)Wi-Fi與time.beijing-time.org網(wǎng)站進(jìn)行通信，進(jìn)行校時(shí)。具體流程為，首先進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)配置，設(shè)置客戶端模式，使用80端口，然后向time.beijing-time.org/time.asp發(fā)送Get請(qǐng)求，發(fā)送完畢延時(shí)150毫秒，開始監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。若收到數(shù)據(jù)，先全部存儲(chǔ)起來(lái)，然后對(duì)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，截取小時(shí)、分鐘和秒鐘數(shù)據(jù)，最后用收到的時(shí)間數(shù)據(jù)更新當(dāng)前時(shí)間。

3結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的Wi-Fi點(diǎn)陣時(shí)鐘，操作簡(jiǎn)單，效果豐富，校時(shí)精確，穩(wěn)定性良好。

參 考文獻(xiàn)

[1] 景向偉，李娣娜，邵思飛.基于單片機(jī)的LED點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2011，34（20）：153-155.

[2] 張明波.基于單片機(jī)的點(diǎn)陣LED顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2007，（5）：84-86.

[3] 袁強(qiáng)，陸啟生，李文煜.基于單片機(jī)89C51和89C2051點(diǎn)陣LED顯示系統(tǒng)[J].中國(guó)科技信息，2006，（18）：181-183.