本网页已闲置超过3分钟,按键盘任意键或点击空白处,即可回到网页

带计算器的新PCB手表!

发布时间:2021-07-23
分享到:

带计算器的新PCB手表!

发布时间:2021-07-23
分享到:

最近,我在aliexpress 上找到了这个计算器手表,不到 3 欧元,但出于学习目的,我打算为他更换带有 ARM 芯片的 PCB。

因为这个设备中LCD 保持不动,我需要知道如何连接它。

目标

  1. 保留 LCD 并找出如何与之连接的方法
  2. 使 PCB 尽可能大,以最大限度地利用内部空间
  3. 让它在 24 小时模式下显示时间

tips:多用开源软件,了解ARM芯片


液晶显示器

计划使用仅有一个LCD控制器的SAML22芯片

手表

在这里买一个, 点击这里购买

ATSAML22 | 硬件选择

ATSAML22 有不同的版本,因此我选择了 ATSAML22G18A,它的引脚数最少,说明它的体积是最小的,同时还有 256KB 的程序 SRAM。SRAM的数量最终可能不是必需的,但是对于开发来说,知道您有足够的空间并且可以降级以降低BOM成本。该芯片有一个集成的 LCD 控制器,有很多选项和 23 个高度可配置的专用引脚 ,非常适合手表 LCD 的 22 引脚。

另一种控制 LCD 的方法可能是使用支持良好的 Holtek HT1621 和您选择的控制器,例如 ESP32 或北欧芯片。Atmega169 中也有集成 LCD 控制器,但它是 EoL 产品,2006 年的数据表上写着“不推荐在新设计中使用”。

印刷电路板尺寸

要更换 PCB,您首先必须了解有关旧 PCB 的所有信息。在寻找我的扫描仪时,我找到了另一台。将它插入我的计算机并扫描而不安装任何 ubuntu 驱动程序非常容易。在 GIMP 中进行了一些调整后,方可使用。

下一步,我将PNG导入inkscape,主要是用来绘制PCB的新形状并获取所有钻孔和按钮位置和LCD焊盘。焊盘彼此间隔 0.9 毫米。我通过测量从第一个引脚到最后一个引脚的 18.9 毫米,除以21就是我们需要的距离,测算出距离接下来就可以进行焊接了。

PCB 上有 1.1mm、1.2mm 和大约 1.4mm 大小的钻孔,用于螺钉或塑料外壳的安装杆。试图找到一个中心之后,我最终得到了这张彩色分层图像。

我继续导入外壳内部的照片,这样我就可以使用我能得到的来绘制具有更多空间的新 PCB 形状。我们肯定想添加一个侧面发光的 LED,并且有一些我们可以使用的免费螺丝孔。为了测试 PCB 尺寸和安装孔位置,我只将所有元件的轮廓打印到透明的高架投影仪箔上。它有助于周围有小钻头工作,以探测孔的大小。

LCD 的引脚排列

PCB 上的 blob 芯片位于 PCB LCD 触点的另一侧,因此我可以打磨和焊接 22 个通孔。我已经切断了芯片的连接,所以我基本上最终得到了一个用于 LCD 的分线板。由于它的“电容”性质,显示器仅通过将电源的正极引脚连接到段引脚来显示一些东西。我想每个人都拆开过 LCD 计算器,并且很着迷于您只需触摸显示器的垫子或引脚即可显示某些内容。无论如何,多亏了这个“技巧”,我才能看到 LCD 的 22 个引脚是 18 个引脚,用于四段组,当然还有 4 个用于激活的段。

这是我现在正在处理的 KiCad 符号的屏幕截图。

对 LCD 控制器进行逆向工程

我学到了三件事,它们对于驱动 LCD 段至关重要。为了更容易理解,只需考虑您可以使用的带有 2 个垫子或腿的一段。

       1.有一个阈值电压差要实现,显示器变暗。 
       例如,手表中的 LCD 需要 3V 或 -3V 并激活。
 
       2.偏置需要在 0V
       当您在 0V 和 3V 之间切换一个引脚上的段时,显示器保持在 1.5V 的偏置 - 显示器不喜欢的东西。你想要的是这样的,将偏置保持在 0V:

PN1 PN2 电压
0V 3V 3V
3V 0V -3V


       当我第一次打开它时,我不小心将电源设置为 2V,我得到了所有我能得到的数字。这让我非常失望,以至于我认为显示器只能在 1.5V 下运行, 任何高于此电压的电压都会导致显示器显示所有内容。所以在这里我认为 SAML22 是不可能的,因为它的 LCD 最低电压为 2.4V。但它比那要复杂一点!

       3.您需要振荡
       正确运行单个段意味着您可以使用一个很好的旧 555 计时器,将其设置为 60-90Hz(需要检查正确的频率)并使用反相器作为第二个引脚的正确方式来保持您的液晶显示器正常运转。 

手表液晶显示屏

我是拥有示波器的特权人士之一,所以我想我可以快速查看一下,看看显示器是否真的以 1.5V 或更确切地说是想要 3V 之类的电压运行,并且魔术团也做了一些电压提升。所以我从板上的通孔上打磨掉阻焊层,并焊接在一些 LED 腿上以连接探针。

在上面的屏幕截图中,显示的是公共段引脚之一和电池负号之间的电压差。首先让我们指出显而易见的,这是在 0V 和 3V 之间,这对于使用 SAML22 来说是个好消息!不过,您在这里看到的是 1/4 占空比,偏置步长为 1/2。

LCD 有 4 个通用引脚和 18 个用于分段四元组的引脚。您可能会发现将长线分成 3 个区域的小缩进,这些基本上是其他常见引脚的“时间段”。

上面现在是公共引脚之一和段引脚之一之间的电压的屏幕截图。在这里您可以看到遵循规则 2并使其在 0V 附近振荡。所有波浪形的东西都非常令人困惑。对我们来说重要的信息是该段被激活,因为我们有 6V 的峰峰值电压,这意味着该段是由我们在规则 1 中谈到的 3V 差异触发的。 

那么波浪形的东西到底是怎么回事呢?

SAML22 数据表说“1/3 的偏差”是 1/4 的首选。进一步阅读数据表,这意味着您会生成 1/3、2/3 和完整 VLCD 的步进波来与您的 LCD 对话。手表控制器似乎使用 1/2 的偏置来生成“波”,这就是为什么我们在第一个示波器屏幕截图中看到 1.5V 的步进。以某种方式多路复用并保持交流是必要的。 

外文原文:点击进入
声明:本文由Hackaday授权电路城翻译,系电路城的原创内容,转载请注明出处!

加入微信技术交流群

技术交流,职业进阶

关注与非网服务号

获取电子工程师福利

加入电路城 QQ 交流群

与技术大牛交朋友

讨论