ESPx收集点阵时钟入坑指南

创作态度声明：1.PO主不是专业人士，只有一点点打算机根本，一些技能操作可能有误，毕竟张大妈藏龙卧虎，有班门弄斧之嫌望，请不吝示正；2.文中涉及的软硬件有参考网上多篇帖子，但不是纯粹抄袭，衷心感谢原作者；3.我愿全部开源与大家分享，但不许可有人将其用于盈利或者造孽用场。
原创不易，转发注明，切勿洗稿。

ESPx_CLOCK

每天能利用的只有神兽昼寝的韶光，通过一点点学习，一点点填坑，做了这个“基于ESP8266的网络点阵时钟”。
现在转头整理干系资料，尽可能详细地与大家分享，望轻喷。
资料后附，做事三无，先上效果：

先来个张大妈

韶光

日期

温度

环境光芒感应

PART_0_神坑警告

在此奉劝蠢蠢欲动的手残星人，DIY有风险，入坑需谨慎！
风险大于即是以下几点：

把你带进坑，我跑了；花韶光，费钱，费发际线，啥都做不出来；须要利用工具，可能会造成意外的人身侵害，如：工具割伤，烙铁烫伤，焊估中毒等；缺点的设计、操作可能会带来其他意想不到的后果。
PART_1_思路和设计

没被劝退的都是条男人。

一、 思路

我坚信，思路指引方向，我在做这个小玩意儿过程中，一贯都是坚持以下几点原则的：

随意马虎：易于获取材料，易于制作，易于成功；廉价：只管即便不搞高大上，材料选择只管即便便宜的，手头有的一些元件只管即便利用起来；实用：做了终极能用、好用。

二、 方案

看了一天，确定了最基本的需求：即能通过SNTP进行网络校时，显示在屏幕上，其他一些附带功能就算送吧，需求勾勒出大概的框图如下：

功能框图

全体系统输入电源、按钮信息、光芒亮度信息和WiFi，输出信息到屏幕上和蜂鸣器上。

实际上，由于ESP8266和点阵屏的特性，这个别系并不仅可以用于显示韶光，还能通过WiFi取得想要的各种信息，并显示出来，如：景象？股票点数？比特币价格？CPU温度监控？更进一步可以通过ESP8266芯片和做事器进行交互，把数据传送到其他终端上。
这些都只要通过修处死式就可以做到。

真，开放题。
三、 设计

接着细化一下，下面列出的是我经由3次考试测验终极确定的方案，前面两次的坑我已经用脑筋里的水填上了：

主掌握器：用ESP8266模组，价格便宜，性能刁悍，直接搞定主控和WiFi两个问题。
现在除了官方给的固件，还能跑Arduino、Lua和MicroPython等框架，我们这次就用Arduino框架；唯一不敷便是引脚太少了，但这个不影响我们的项目；RTC时钟：DS3231芯片，精度高、内置晶振、大略好用，除了贵便是棒；显示：直接采取成品MAX7219 88点阵模块，我也考虑过自己做，但是PCB布局很困难，终极还是要两层构造，那倒不如买成品，省去了很大一堆烦恼；电源：MICRO USB 5V输入，板上稳压到3.3V；其他：蜂鸣器、光感、按钮等配套设备。

三代PCB设计同堂，从上往下分别是1、2、3，打码的地方是嘉立创的客户编码，看到一点点进步了没？

三代PCB同堂

我前面趟的坑可以总结出以下几点履历：

ESP8266模组同时用作主控和WiFi芯片是OK的，DS3231模组太大大大，要用芯片自己搭建；成品显示模块是OK的，便是固定孔位有点麻烦，点两次都不太准。
其余显示模块直接用5V供电，可以亮一点；由于用了点阵模块和ESP8266，以是整机功耗不低，单节锂电池（考试测验过18650，还是容量型）续航捉鸡，意义不大；有些LDO（低压差线性稳压）是骗子，压差根本不低；配套设备要把稳型号尺寸问题，我为此还买了把卡尺量元件大小。

终极我设计的时钟是这样的一个构造，由于是后期整理的，我直接上成品图来示意。

整体构造1

整体构造2，分两层

打了箭头的都好理解，就红框部分是空着的，缘故原由有二：一是制造PCB的工厂有优惠，10cm以内才能享受，我现在掌握到了9.6cm；二是如果要装进壳子，这里可以放一个锂电池充放电模块。

PART_2_准备事情

赴坑前，必要的材料如下，材料丰俭由人，工具自己用着顺手就好：

一、 物料和耗材

物料和耗材紧张便是一些电子元件，绝大部分来自X宝，电子元件单价非常便宜，最好还是在一家店买齐，要不运费不划算：

1.ESP-12F模组，实在便是安信可公司（或其他公司）拿乐鑫公司的ESP8266芯片，进行二次封装的产品，安信可的会稍贵一点，我买的是DOIT的。
关键字：ESP-12F。

DOIT ESP-12F

不是我手抖，便宜货的工艺就这样，瞥见那毛刺了没……

2.DS3231芯片，美信公司的高精度时钟芯片，自带温度补偿，准！
关键字：DS3231。

3.MAX7219 LED 88点阵屏幕模块，大家都差不多，但是要把稳孔位。
关键字：MAX7219 点阵。

4.SPX3819 LDO稳压芯片，低压差线性稳压芯片（LDO），压差低，可以用电池供电。
关键字：SPX3819。

5.MICRO USB母座，便是一个USB插座。
关键字：MICRO USB母。

6.CR2032电池和电池座，纽扣电池。
关键字：CR2032、CR2032电池座。

7.拨动开关，这个实在不是必须的，毕竟钟不太关，有的话烧程序时候方便点。
关键字：12D07拨动开关。

8.轻触开关，微动开关。
关键字：微动开关、轻触开关 三脚。

9.12085无源蜂鸣器，无源蜂鸣器可以根据PWM频率发出不同的声音。
关键字：无源蜂鸣器。

10.GL5539光敏电阻，会随着光芒强弱变革，改变电阻阻值，用来检测环境亮度。
关键字：光敏电阻。

11.0805贴片电容、0805贴片电阻、SS14二极管，小小的电容电阻，这个大小还好手工焊接，再小真的难，详细值看事理图。
关键字：贴片电阻、贴片电容、0805、SS14。

12.排针、排母，用来做插接件。
关键字：排针、排母。

13.M3铜柱、螺丝、螺母，五金连接件。
关键字：铜柱、螺丝、螺母。

14.焊锡及助焊剂，很便宜的耗材，但好一点的焊锡和助焊剂会让全体焊接过程好办很多，含铅焊锡熔点低好用但污染大，无铅的环保但熔点高难用。
关键字：焊锡丝、助焊剂。

15.洗板水，焊接好之后把板子洗干净的有机溶剂，我用了无水酒精。
关键字：洗板水。

二、 软硬件工具

须要用到的工具List：

1.电脑，系统随意，但要确保有USB转TTL模块的驱动；

2.USB转TTL模块，用于烧录程序；

CP2102模块

3.电烙铁，焊接工具，我用的是传说中的“鲍鱼白光”；

4.镊子，焊接赞助工具，毕竟贴片电阻太小了，镊子帮我们夹住元件；

5.旧牙刷，用来洗焊接好的板子，刷刷刷。

须要用到的软件实在就三个：

1.EDA工具利用立创EDA。

这个是国产的、基于HTML的、大略易用的EDA工具，自带了非常全面和开放的封装库，对小白非！
常！
友！
好！
【鬼话警告】。

立创EDA

由于是基于Web的，不用安装，只要浏览器打开，注册账号就行。
但是有一点问题：画布放大到很大时候，拖动会卡，反正我的Surface Pro 6（i5-8350U）是跑不动的，由于我的古董台式机可以跑（i3-530），以是觉得更像是优化问题。

2.编程利用PlatformIO。

照理说Arduino IDE浸染一样，但是我不喜好……

【吐槽张大妈编辑器，插不进链接还甩锅给网络】，请自行搜索VSCode。

VSCode是PlatformIO的运行环境；PlatformIO可以在VSCode的插件模块直接安装，好用！
推举！

PIO

我的电脑已经安装了，“安装”就变成了 “卸载”，正常情形下点击“安装”就行，非常大略。
由于这个插件基于Python，以是安装时会自动安装Python，略慢。

3.其他还须要USB转TTL模块的驱动。

这个取决于模块的芯片，推举CP2102和CH340，其他差的差贵的贵。
Windows10环境下，插上系统自动安装驱动，不愁。

PART_3_构建血肉——硬件

毫无疑问，看到这里的都已经是勇士了……

一、 PCB

首先你须要一张PCB。
全体过程大概便是：画事理图——画/选择元件封装——事理图转PCB——布线——导出Gerber文件——做成PCB。
实际上没多难，便是鼠标拖一些元件，给他们连上线，这个确实是最大略的EDA工具了，系统也给了很详细的操作手册。

由于是他们自己家的，比X宝便宜点。

书

回过来~PCB的事理如下，我大概阐明一下：

事理图

电源是Micro USB接口接入的5V，可以利用手机充电器、充电宝供电，并联一个排针，用于外接供电，如装进壳子里用电池供电。
电源经由开关，接入SPX3819 LDO稳压到3.3V，由于SPX3819压差足够低，电池供电也没啥大问题，这里须要配套一些电容，详细电路可以参考SPX3819DataSheet给的范例运用电路。
主控用的是ESP8266，须要一些外围电路，如：上拉下拉电阻，这个可以参考安信可官方网站给出的DataSheet。
DS3231模块的外围电路非常大略，只需一个备用电源，我在这里用了一颗CR2032，通过电池座焊在PCB上。
光敏电阻通过下面的限流电阻，接入ADC用于感知外界光芒亮度变革。
蜂鸣器这里利用的是无源蜂鸣器，相对有源蜂鸣器通电就响会麻烦一点，用了一个S8550三极管做开关，为了让声音不那么大，我还是给他接了3.3V电压驱动，喜好声音洪亮的接5V即可。
轻触开关接的是GPIO0，这个IO同时是ESP8266的烧录模式入口，这样这个开关就可以同时起到运行时切换，启动时按住烧录两种功能。
剩下三个是排针排母接口，TTL用于烧录，LED MATRIX引出SPI接口匹配MAX7219点阵屏，OUT是我没用到的GPIO16接口，我把他单独引出，还加了GND和VCC，用于扩展一些外设，目前并没用到。

把前面的事理图转换成PCB，调度位置和封装，经由布线，就可以画出PCB来，这个PCB是经由前面两次失落败的履历总结起来的成果，凝聚了我海量无知的泪水：

PCB

一通操作后，可以让系统导出一个Gerber文件，所谓Gerber文件便是把电路板的信息，按层打包在一个压缩包里，通过一些软件，可以更加直不雅观地看到PCB的样子容貌。

导出一个Gerber

有了Gerber文件，我们可以制造成PCB了。

2020年了，现在是讲究家当链的时期，我不建议在家自己堕落PCB，由于自己做一不环保，废水难以处理；二工艺太差，工业生产的品质和工艺是吊打手工操作的。

我的PCB是在嘉立创做的，由于他们家有一个非常强劲的活动：用他们的电脑版下单助部下单，PCB尺寸在10cm10cm以内，普通工艺，5张板只要5元！
还顺丰包邮！

妙啊~

也正是由于这个缘故原由，你可以看到我做的PCB没有跟点阵屏幕一样长，由于我要掌握在10cm10cm以内。
【再次吐槽张大妈编辑器，为什么我word贴进来就变成了250px？？？】

当然也可以在他们的网站下单，同样哀求，20块包邮。
疫情期间5元特价活动停息过一段韶光，我的PCB便是那会儿20块做的，你假如查一下以前做个PCB多少钱的话，会以为20块并不贵。

在PC下单助手里上传Gerber文件

把前面的Gerber文件，在系统里面上传，然后设置一些工艺参数，填上地址，付款，就跟网上买东西一样方便，然后就安歇一两天，等快递吧。

二、 焊接组装

由于我打样时工厂才刚刚复工，耐心等待……

顺丰小哥终于把PCB给我送来了：

精良的包装

真空包装，还有干燥剂

PCB

放在平时便是5块钱包邮的，这包装，这工艺，还是良心吧。
拿出来先比划一下，孔位OK【请忽略纸巾】：

比划一下

接着电烙铁操作起来，焊好，我少焊了两个电容，那个型号一时半会儿没找到，先空着了，基本不影相应用。
焊好用酒精、牙洗擦刷刷：

焊好、洗好了

正常操作里面洗板水更加好用，我没有，但是有无水酒精，一样可以洗板子，把稳是无水酒精，医用酒精酒精含量只有75%，含水！
不能用！

其余强调一下，焊锡和助焊剂的烟雾和洗板水的挥发性身分都有毒，请在透风的地方操作。
细心的可能看出来背景有点不一样，上图那是我的鼠标垫，然后焊的时候欠妥心烙铁那么一抖，一个洞……以是看好你们的小手……

Part_4_注入灵魂——程序

壮士！
先干了这碗！

OK~前面已经提到了，我们的时钟程序是基于Arduino开拓的，ESP8266本身官方并没有支持Arduino，它的Arduino框架是第三方供应的。

一、 编写和抄袭程序

申明一下：我这里的代码有抄各种开源项目的~

先用我们的开拓工具——PlatformIO，新建一个项目：

PIO新建

PIO新建

点击Finish之后，PlatformIO会自动安装对应的板子、框架，并帮你搭建好Arduino程序的基本框架。

须要修正的2个文件

只须要把main.cpp和platformio.ini这两个文件照抄我供应的程序，更

这里一个问题：由于一些奇奇怪怪的网络问题， ， u8g2这个库大家是很难直接从PlatformIO下载和安装好的。
没紧要，给他手工操作一波，把库文件下载解压，u8g2lib文件夹放到lib文件夹里面就行了。
这里把稳层级，不要多层文件夹嵌套，详细操作README里面已经写得很清楚了。

u8g2lib

好了，程序抄完了，点一下下面那个钩，编译代码，一样平常情形下会滚一段韶光的代码，末了没报错便是统统OK~

编译成功

二、 烧录

把USB转TTL模块和时钟PCB接好：

接线把稳

GND好理解，接地；把稳TXD和RXD是交叉连接的，交叉！
交叉！
交叉！
我为了方便，把TTL引脚焊到了背后，这样在插着屏幕时候也能比较随意马虎插拔线：

TTL我焊在背后了

接好线后准备动作：

给板子插上电源，关闭开关；把USB转TTL模块插上USB接口；左手按住板子上的轻触开关，右手点一下上传。

上传固件

这时候系统就开始检测板子的连接情形了，把稳不雅观察终真个输出，看到Connecting........_____.....时候，便是系统在等待连接了，这时候打开板子的开关（便是上电）：

好了，开始烧代码了，进度会刷新百分比。
看到[SUCCESS]就烧录完成了。
这里提示一下，有可能没到100他就失落败了，多数是由于TTL旗子暗记完全性的问题，我也碰到过几次，我预测有两个缘故原由，一是我的板子设计或者焊接有问题;二是usb转TTL模块本身或者杜邦线质量问题。
多次考试测验吧，没问题的。

拔掉各种线，关掉板子电源开关。

然后开机就可以利用了，第一次利用会按程序进入校时：

涌现这个时候便是在等待配网

然后用手机进行配网：

选择这个SSID

这个

选择你要连接的WiFi，下面输入密码

这就好了

搞定。
Part_5_其他一、 缺憾和改进

留下的缺憾还是有好几个：

1.没有外壳。

实在做外壳的办法有好多种，最方便的还是3D打印，有的话打印一个外壳还是不错的。

2.还是须要外接供电。

这个我预留了接口，目前这个造型下，软包锂电池和21700锂电池都是不错的选项，一起把它做进外壳里面，但是须要外置充放电模块。

3.PCB还是画错了一笔。

线太粗了

这条导线我画的太粗了，把USB的两个脚连起来了——该当是欠妥心手抖。
由于我们USB不传数据，以是不影相应用，但在某些分外的数据线下面，可能会无法供电。
我分享的PCB已经修复这个问题。

4.程序还是随便写写的，闹钟硬件已经有，软件没启用。

还好，我还有个写代码的朋友【写代码的也有朋友？】，他在我的程序上面修修补补，做了闹钟、农历、滚动之类的各种功能。

毕竟他还没女朋友……就不催他合并代码了吧。
二、 分享资料

由于我的项目里面还有其他子项目的资料，我又

提取码: k8yw

如果资源有问题，请反响给我，感激~

我哪天想到了的话，我会把代码更新下的~

三、 新坑

疫情期间实在紧张精力在搞这个，基于ESP32的平衡车……

原型已经可以站起来了

然后自己打板子

还在调试，现在复工了，坑有空再填。

以上，祝大家身体康健，玩得愉快~