STC12C5628AD控制的IV18荧光管电子钟
目录
引言 1
一、 荧光管的原理分析 2
二、 电路设计 7
三、 主要元器件 10
（一） MCU 10
（二） 高压升压电路 13
（三） 荧光管驱动电路 15
（四） 时钟电路 17
（五） LDO电路 19
（六） 电源开关 19
（七） 温度传感器 20
（八） 红外线传感器 21
四、 程序的编写 21
五、 电子钟结构设计 22
（一） UG建模 22
（二） 成品装配 24
总结 30
参考文献 31
谢辞 32
附录（一） 33
引言
荧光管是电子管的一种，属于很古老的数码显示器件，由于是上个世纪的产物，荧光管出现在一般大众的视线中的机会是少之又少，随着科技不断的发展后来的产品LED，在经济效益上取代了荧光管，虽说驱动荧光管的驱动电压高出LED二十几倍，但是荧光管的荧光颜色，玻璃外壳的特殊光泽，都是LED所不能比拟的。
一、 荧光管的原理分析
图1-1 辉光管原理图
Iv-18 荧光电子数码管，管内内嵌8个七段数字，每个数字右下角都有小数点，管子的左侧，有一个表示负数的短横线，在短横线上面有一个较大的圆点符号，见图1-1。具体参数见表1-1。
表1-1 Iv-18具体参数
参数名称 参数值
管子型号 IV-18（ИВ-18）
管子尺寸 118㎜×5㎜(D×L)
数字尺寸 10.5㎜×5㎜(H×W)
阳极电压 45v - *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
70v
总消耗电流 40mA - 60mA
灯丝电压 5v
灯丝电流 50mA
栅极电流/单字符 11mA
阳极电流/单字符 8mA
荧光管正面和背面的照片见图1-2、图1-3
图1-2 荧光管正面
图1-3 荧光管背面
在荧光管背面清晰可见灰黑色的消气剂，以及管子型号和生产年月。
IV-18荧光管共有22根管脚，其中有3根管脚无任何连接，实际使用的有19根管脚，管脚定义见表1-2。
表1-2 管脚定义
引脚 定义
Pin 1 灯丝1
Pin 2 Dp （阳极dp）
Pin 3 d （阳极d）
Pin 4 c （阳极c）
Pin 5 e （阳极e）
Pin 6 N/A 未使用
Pin 7 N/A 未使用
Pin 8 N/A 未使用
Pin 9 g （阳极g）
Pin 10 b （阳极b）
Pin 11 f （阳极f）
Pin 12 a （阳极a）
Pin 13 灯丝2
Pin 14 G9 （栅极9）
Pin 15 G1 （栅极1）
Pin 16 G3 （栅极3）
Pin 17 G5 （栅极5）
Pin 18 G8 （栅极8）
Pin 19 G7 （栅极7）
Pin 20 G6 （栅极6)
Pin 21 G4 （栅极4)
Pin 22 G2 （栅极2)
其中三根未使用的管脚进入管子内部以后，没有任何的电气连接，用肉眼即可分辨出来，见图1-4。
图1-4 未使用管脚
IV-18荧光管内部有两条灯丝，两条灯丝并联，贯穿于头尾之间。
灯丝很细，每根灯丝由顶部的一个很细的拉力弹簧来牵引，平行穿越每一个数字面前。
IV-18荧光管最独特的地方在于她的基板，IV-18的基板是一片透明的玻璃板，用于显示数字比划的每一段，以及连接每一个段的线路，均紧贴在玻璃板上；而每一个数字的栅网非常细腻，嵌在玻璃基板板两侧，浮于数字前端，通过玻璃基板被面的连接线连接到每一个管脚。
整个荧光管的电气特性有点类似于我们当今所使用的LED数码管模块，必须采用动态扫描方式来驱动，因为她的每一个段都是连接在一起的，通过依次给每一个数字位的栅极通电来选择当前显示的位，然后给7段数字线条通电，来显示一个数字，依次快速动态刷新，来完成8个数字的显示。
具体的细节图请见图1-5至图1-12。
图1-5 灯丝细节图
图1-6 栅极细节图
图1-7 数字细节图
图1-8 背部走线细节图
二、电路设计
电路板分为两块，一块主板，尺寸58mm x50mm，双面板，单面贴片焊接，几乎所有的器件都是贴片封装，主要的升压电路、MCU、DS3231时钟芯片、锂电池、灯丝电源控制、RS232-TTL转换电路等等都在主板上；一块子板，尺寸58mm x 32mm，双面板，上面焊接的是荧光管驱动芯片MAX6921，还有红外线接收头。
设计的时候，将两片电路板拼在一起，并留了工艺边，绝大部分器件可以直接上SMT贴片机进行自动化焊接，只剩下GPS插座、蜂鸣器、光敏电阻、排针、母座、DS18B20、红外线接收头、水银开关还有IV-18这9种直插的器件需要手工焊接一下，见图2-1、图2-2。
图2-1 PCB空板
图2-2 贴片元件焊接
整体电路图，如图2-3所示。 三、主要元器件
（一）MCU
图3-1 MCU引脚图
MCU 采用的是STC12C5628AD，LQFP32封装，见图3-1
特性如下
u 工作电压 3.5V~5.5V
u 工作频率0~35MHz
u 程序空间28K
u RAM768字节
u 具有A/D转换功能
引脚定义见表3-1
表3-1 引脚定义
编号 引脚 功能
2 P0.0 标准I/O口
6 P0.1 标准I/O口
19 P0.2 标准I/O口
22 P0.3 标准I/O口
16 P1.0/ADC0/CLKOUT0 P1.0 标准I/O口
ADC0 ADC输入通道-0
MOSI SPI同步串行接口的主出从入（主器件的输出和从器件的输入）
ADC7 ADC输入通道-7
ACLK SPI同步串行接口的时钟信号
26 P2.0/PCA2/PWM2 P2.0 标准I/O口
30 P2.3 标准I/O口
10 P2.4/PCA3/PWM3 P2.4 标准I/O口
3 TC 定时电容
4 GND 地
引言 1
一、 荧光管的原理分析 2
二、 电路设计 7
三、 主要元器件 10
（一） MCU 10
（二） 高压升压电路 13
（三） 荧光管驱动电路 15
（四） 时钟电路 17
（五） LDO电路 19
（六） 电源开关 19
（七） 温度传感器 20
（八） 红外线传感器 21
四、 程序的编写 21
五、 电子钟结构设计 22
（一） UG建模 22
（二） 成品装配 24
总结 30
参考文献 31
谢辞 32
附录（一） 33
引言
荧光管是电子管的一种，属于很古老的数码显示器件，由于是上个世纪的产物，荧光管出现在一般大众的视线中的机会是少之又少，随着科技不断的发展后来的产品LED，在经济效益上取代了荧光管，虽说驱动荧光管的驱动电压高出LED二十几倍，但是荧光管的荧光颜色，玻璃外壳的特殊光泽，都是LED所不能比拟的。
一、 荧光管的原理分析
图1-1 辉光管原理图
Iv-18 荧光电子数码管，管内内嵌8个七段数字，每个数字右下角都有小数点，管子的左侧，有一个表示负数的短横线，在短横线上面有一个较大的圆点符号，见图1-1。具体参数见表1-1。
表1-1 Iv-18具体参数
参数名称 参数值
管子型号 IV-18（ИВ-18）
管子尺寸 118㎜×5㎜(D×L)
数字尺寸 10.5㎜×5㎜(H×W)
阳极电压 45v - *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
70v
总消耗电流 40mA - 60mA
灯丝电压 5v
灯丝电流 50mA
栅极电流/单字符 11mA
阳极电流/单字符 8mA
荧光管正面和背面的照片见图1-2、图1-3
图1-2 荧光管正面
图1-3 荧光管背面
在荧光管背面清晰可见灰黑色的消气剂，以及管子型号和生产年月。
IV-18荧光管共有22根管脚，其中有3根管脚无任何连接，实际使用的有19根管脚，管脚定义见表1-2。
表1-2 管脚定义
引脚 定义
Pin 1 灯丝1
Pin 2 Dp （阳极dp）
Pin 3 d （阳极d）
Pin 4 c （阳极c）
Pin 5 e （阳极e）
Pin 6 N/A 未使用
Pin 7 N/A 未使用
Pin 8 N/A 未使用
Pin 9 g （阳极g）
Pin 10 b （阳极b）
Pin 11 f （阳极f）
Pin 12 a （阳极a）
Pin 13 灯丝2
Pin 14 G9 （栅极9）
Pin 15 G1 （栅极1）
Pin 16 G3 （栅极3）
Pin 17 G5 （栅极5）
Pin 18 G8 （栅极8）
Pin 19 G7 （栅极7）
Pin 20 G6 （栅极6)
Pin 21 G4 （栅极4)
Pin 22 G2 （栅极2)
其中三根未使用的管脚进入管子内部以后，没有任何的电气连接，用肉眼即可分辨出来，见图1-4。
图1-4 未使用管脚
IV-18荧光管内部有两条灯丝，两条灯丝并联，贯穿于头尾之间。
灯丝很细，每根灯丝由顶部的一个很细的拉力弹簧来牵引，平行穿越每一个数字面前。
IV-18荧光管最独特的地方在于她的基板，IV-18的基板是一片透明的玻璃板，用于显示数字比划的每一段，以及连接每一个段的线路，均紧贴在玻璃板上；而每一个数字的栅网非常细腻，嵌在玻璃基板板两侧，浮于数字前端，通过玻璃基板被面的连接线连接到每一个管脚。
整个荧光管的电气特性有点类似于我们当今所使用的LED数码管模块，必须采用动态扫描方式来驱动，因为她的每一个段都是连接在一起的，通过依次给每一个数字位的栅极通电来选择当前显示的位，然后给7段数字线条通电，来显示一个数字，依次快速动态刷新，来完成8个数字的显示。
具体的细节图请见图1-5至图1-12。
图1-5 灯丝细节图
图1-6 栅极细节图
图1-7 数字细节图
图1-8 背部走线细节图
二、电路设计
电路板分为两块，一块主板，尺寸58mm x50mm，双面板，单面贴片焊接，几乎所有的器件都是贴片封装，主要的升压电路、MCU、DS3231时钟芯片、锂电池、灯丝电源控制、RS232-TTL转换电路等等都在主板上；一块子板，尺寸58mm x 32mm，双面板，上面焊接的是荧光管驱动芯片MAX6921，还有红外线接收头。
设计的时候，将两片电路板拼在一起，并留了工艺边，绝大部分器件可以直接上SMT贴片机进行自动化焊接，只剩下GPS插座、蜂鸣器、光敏电阻、排针、母座、DS18B20、红外线接收头、水银开关还有IV-18这9种直插的器件需要手工焊接一下，见图2-1、图2-2。
图2-1 PCB空板
图2-2 贴片元件焊接
整体电路图，如图2-3所示。 三、主要元器件
（一）MCU
图3-1 MCU引脚图
MCU 采用的是STC12C5628AD，LQFP32封装，见图3-1
特性如下
u 工作电压 3.5V~5.5V
u 工作频率0~35MHz
u 程序空间28K
u RAM768字节
u 具有A/D转换功能
引脚定义见表3-1
表3-1 引脚定义
编号 引脚 功能
2 P0.0 标准I/O口
6 P0.1 标准I/O口
19 P0.2 标准I/O口
22 P0.3 标准I/O口
16 P1.0/ADC0/CLKOUT0 P1.0 标准I/O口
ADC0 ADC输入通道-0
MOSI SPI同步串行接口的主出从入（主器件的输出和从器件的输入）
ADC7 ADC输入通道-7
ACLK SPI同步串行接口的时钟信号
26 P2.0/PCA2/PWM2 P2.0 标准I/O口
30 P2.3 标准I/O口
10 P2.4/PCA3/PWM3 P2.4 标准I/O口
3 TC 定时电容
4 GND 地
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