【赛元95F】之六：TK_LCD_TIMER 触摸按键LCD显示倒计时器

1万 · 2020-4-8 12:12

本帖最后由 lisingch 于 2020-4-8 12:19 编辑

一、项目名称

TK_LCD_TIMER－触摸按键LCD显示倒计时器

二、项目简介

TK_LCD_TIMER触摸按键LCD显示倒计时器，以赛元微电子为本次活动提供的SC95F8617 demo板及相关资料为基础进行学习、开发、验证。最终完成的样品使用了赛元微电子为本次活动配送的SC95F8617样片做为主控，并利用片上的31路触摸按键中的三路（TK24、TK25、TK26）做为触摸按键，其中的两路触摸按键（TK24、TK26）用于设置倒计时时间，另外一路触摸按键（TK25）用于启动与暂停，启动前双色LED为红色常亮状态；倒计时器计时时间通过4位LCD显示（显示00~99），倒计时器计时时间范围为“00”~“99”分钟；倒计时器“启动”后红色LED熄灭，绿色LED以500ms间隔闪烁，呈现“秒”状态，倒计时器计时时间到后绿色LED熄灭，红色LED常亮并伴有蜂鸣器声音报警。

三、系统框图

四、硬件电路设计及制作

1、原理图及PCB
电路比较简单没有画电路图，根据《赛元高灵敏度触控按键MCU PCB设计要点》的指导，使用“Sprint-Layout 6.0”直接绘制PCB。绘制中触摸按键的引线宽度使用了推荐的0.3；“Cadj”使用了一只0805的103电容；电源滤波电容使用了一只10uF/10V钽电解和一只0805的104电容；触摸按键使用了三只0805的510匹配电阻并尽可能靠近MCU。由于使用的是单面PCB，为了避免背面连线及方便布线，使得TK走线的长度并不相同，也没有做GND的敷铜处理。《赛元高灵敏度触控按键MCU PCB设计要点》对于PCB设计起到了至关重要的作用；

完成后的PCB尺寸为65X65，四个角受壳体限制而切割成了圆角。通过热转印方法制板并使用环保腐蚀剂腐蚀；

2、制作用到的元器件
a、外壳。这个小盒子很多朋友都认识，就不多介绍了；
b、主控MCU。“高可靠，超高速，低功耗，双模触控Flash MCU ”，这里使用的SC95F8617（LQFP48）是“SC95F861X”系列中最高端的一款；

c、LCD显示屏。手上的这片LCD屏用在这里尺寸显得有点小。从资料上看是1/4DUYT、1/3BIAS的4位显示屏。另外给LCD屏配了个2.0间距的12孔母座，避免了焊接对屏的意外损坏同时也便于屏的安装；

d、触摸弹簧键。从废电磁炉里拆的一共有6个，触摸面直径13；高度17略低，用铜丝在曲别针上绕了三个小弹簧作为加长件以弥补高度的不足；

e、蜂鸣器。拆机件5v有源蜂鸣器；

f、电池及充电板。锂电池是拆机的容量不知，但是带有保护板还比较新；充电部分使用了一片TP4056成品充电板；

g、三色发光LED。三围尺寸3.7x3.5x2.8，颜色非常艳丽的RGB三色LED，实际只用了R\G二色；

h、水银开关。用于电源通断控制；

i、器件合影（除阻、容，PCB外）

3、焊接及组装
水银开关暂时没有焊接，调试正常后再行补焊。为保持壳体外观的完整与美观只开了一个充电孔。在触摸按键的表面贴了一张纸片画了个小标识；

五、调试

整体工程分成了几个模块，主要包括定时器、LCD驱动、TK触摸、双色LED驱动、蜂鸣器驱动等。程序文件均参考了官方提供的DEMO程序，有些就是直接修改引用，调试方法亦参考了官方的相关文档内容。本人所做的工作只是简单的编排、组合。

1、计时时基

这部分采用了SC95F8617内部的定时器资源TIMER1在内建高精度32MHz时钟频率下中断产生500ms时基。定时器配置文件中同时配置了TIMER0，由其产生10ms时基配合LCD正常工作。这部分代码比较简单；

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//T0用于配合LCD工作、T1产生500ms计数时基

void Timer_Config(void)

{ 

        TMCON = 0X03;                                                            //T0、T1时钟均为Fsys = 32MHz

        TMOD  = 0x11;                 //T0、T1均为工作方式1

        

        TL0 = (65536 - 32000)%256;    //溢出时间：32000*（1/32000000）= 0.001s(1ms);

        TH0 = (65536 - 32000)/256;

        

        TL1 = (65536 - 32000)%256;    //溢出时间：32000*（1/32000000）= 0.001s(1ms);

        TH1 = (65536 - 32000)/256;

        

        TR0 = 0;                

        TR1 = 0;        

        

        ET0 = 1;                                                                                        //T0使能中断

        ET1 = 1;                                                                                        //T1使能中断

        

        TR0 = 1;                                                                                        //启动T0

        //TR1 = 1;                                                                                        //T1启动由TK25控制

}





void T0_INT(void) interrupt 1//定时器0中断处理

{

        TL0 = (65536 - 32000)%256;    

        TH0 = (65536 - 32000)/256;

        

        T0_10ms++;

        if(T0_10ms >= 10)

        {

                T0_10ms = 0;

                T0_10ms_Flag = 1;        

        }

}



void T1_INT(void) interrupt 3//定时器1中断处理

{

        TL1 = (65536 - 32000)%256;    

        TH1 = (65536 - 32000)/256;

        

        T1_500ms++;

        

        if(T1_500ms >= 500)

        {

                T1_500ms = 0;

                T1_500ms_Flag = 1;        

        }

}

2、LCD驱动
SC95F8617内部集成了硬件的LCD/LED显示驱动电路，可用于LCD和LED的显示驱动。

通过DDRCON的DMOD位选择驱动类型。本案所选用的LCD为支持1/4DUYT、1/3BIAS工作模式的4位显示屏，结合PCB的布线可以看到LCD的COM1~4与MCU的CO~3相对应；8个SEG引脚连接到MCU的S4~11，因此DUTY[1:0]=11、VLCD[3:0]=0111（VLCD=VDD*3/4），符合1/3Bias LCD波形描述。OTCON寄存器对可根据LCD面积大小确定内部分压电阻，同时可以确定LCD的复用管脚及电压偏置类型。接下来就是在PnVO中将所复用端口的显示输出功能打开。本案中4位的LCD实际上只使用了中间的两位做为设定的时间显示（00~99），首位与末位只显示了LCD的“g”段，没有任何意义只是“装饰”。通过向LCD的对应RAM地址写入相应的信号便可控制LCD屏相应段位的显示。

下面是LCD配置代码，其它完整代码可参看附件：

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void LCD_Port_Config(void)

{

        DDRCON = 0xB7;  //LCD模式、1/4占空比、VLCD=VDD*3/4、开显示驱动扫描

 

        P1VO = 0xFF;    //开P1口显示驱动输出S4~S11 

        P3VO = 0x0F;    //开P3口显示驱动输出C0~C3

        OTCON = 0x06;   //设定内部分压电阻总电阻值为200KΩ 

                                                                        //1/4偏置电压；S4~S27为segment，C0~C3为common 

}

3、TK触摸按键
赛元SC95F8617的双模触控是一套非常实用并且独具特色的外设，搭配官方的各种类型的触摸库及“Touch Key Tool Menu”软件，让触摸按键的调试及应用变成了一件非常开心愉快的事儿。
TK功能的正确应用及调试流程在《赛元SC95F系列TouchKey MCU 应用指南v0.0.1》有非常详尽的描述，阅读学习这篇文档将为调试应用提供强有力的支持。 SC95F8617支持多达31路双模电容触控电路，可根据应用配置为高灵敏度模式或高可靠模式的触摸按键。高可靠模式具有很强的抗干扰能力，可通过10V动态CS测试。本案即使用了其中的三路（TK24、TK25、TK26）配置为高灵敏度模式的三个弹簧按键，使用官方提供的“SC95F8X1X_HighSensitive_Lib_T1_S_V0.0.2.LIB”库，按照《赛元SC95F系列TouchKey MCU 应用指南v0.0.1》中的方法进行调试，非常简单轻松上手。

调试首先要进行触控按键的静态调试，利用“SOC Pro51”将调试固件“SC95F8X1X_HighSensitiveTKStaticDebug_V0.0.1.hex”下载到SC95F8617，然后打开“Touch Key Tool Menu”选择“高灵敏度触控”进行操作，最后将生成的“S_TouchKeyCFG.h”替换工程目录下的同名文件……这些过程非常简单，在些就不再赘述。

生成的“S_TouchKeyCFG.h”文件可能还要根据实际情况进行小调整，如文档中的描述：

在本案中调试时由于受调试接口的物理影响没有盖上盖，实际应用中造成TK26灵敏度降低，最后偷懒直接在“S_TouchKeyCFG.h”将"TK25"的数据复制到“TK26”处直接进行了代用；

这部分的代码直接引用了官方DEMO，只是重写了一个按键处理函数；

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//触摸按键处理

void TK_Process(void)

{

        static signed char Set_Timer_num = 0;        //设置定时时间

        static unsigned char T1_60S_num = 0;        //分钟计数

        static unsigned char key_enter_stop_flag = 0;//“确定/停止”键按下标志

        

        if(T0_10ms_Flag)

        {

                T0_10ms_Flag = 0;

                Lcd_Display();

        }

        LcdDataTab[0] = 10;        //显示“-”

        LcdDataTab[1] = (Set_Timer_num / 10);        //分钟十位

        LcdDataTab[2] = (Set_Timer_num % 10);        //分钟个位;

        LcdDataTab[3] = 10;        //显示“-”

        

        if(T1_500ms_Flag)

        {

                T1_500ms_Flag = 0;

                LED_Green = ~LED_Green;                

                

                if(++T1_60S_num >= 120)

                {

                        T1_60S_num = 0;

                        

                        if(--Set_Timer_num == 0)

                        {

                                TR1 = 0;                                

                                LED_Green = 1;

                                LED_Red = 0;

                                beep(8);

                        }

                }                                                

        }

        

        switch(exKeyValue)

        {

                case 1: if(key_dec && key_enter_stop_flag==0)

                                                {

                                                        beep(1);

                                                        Set_Timer_num--;

                                                        if(Set_Timer_num < 0)

                                                        {

                                                                Set_Timer_num = 99;

                                                        }

                                                        key_dec = 0;

                                                }                                        

                                                break;                         

                                                

                case 2: if(key_enter_stop && key_enter_stop_flag == 0)  

                                                {

                                                        beep(1);

                                                        key_enter_stop = 0;

                                                        key_enter_stop_flag = 1;

                                                        TR1 = 1;                //启动定时器1

                                                        LED_Red = 1;

                                                        LED_Green = 1;

                                                }        

                                                else if(key_enter_stop && key_enter_stop_flag)

                                                {

                                                        beep(1);

                                                        key_enter_stop = 0;

                                                        key_enter_stop_flag = 0;

                                                        TR1 = 0;                

                                                        LED_Red = 0;

                                                        LED_Green = 1;

                                                }

                                                break;        

                                                

                case 3: if(key_inc && key_enter_stop_flag==0) 

                                                {

                                                        beep(1);

                                                        Set_Timer_num++;

                                                        if(Set_Timer_num >= 99)

                                                        {

                                                                Set_Timer_num = 0;

                                                        }

                                                        key_inc = 0;

                                                }break;

                                                                                                                        

                default: break; 

        }        

}

4、蜂鸣器及LED
很简单的代码，嵌入至相应部位就可以了。

5、程序联调
所谓联调无非就是将上述几部分的代码进行组合，通过“Sys_Scan()”函数中的触摸按键处理函数TK_Process()实现了代码的“组合串连”。程序联调成功后样机脱离SC-LINK运行时发现TK26触摸按键不是很灵敏，其它两个还好。估计是由于MCU的调试端口没有引出，调试时盒盖无法闭合，触摸按键生成的参数与实际有偏差。最后偷了个懒，直接将TK25的数据替换了TK26的数据后正常（如前文描述）。
详细程序代码请参看文末的工程文件。

复制

void main(void)

{

        unsigned char LcdDisplayNum = 0;

        LED_Port_Config();  //红、绿LED初始化

        BEEP_Port_Config();        //蜂鸣器端口初始化

        LCD_Port_Config();  //LCD端口配置

        Timer_Config();                        //T0、T1初始配置

        TouchKeyInit();                        //调用库函数，初始化TouchKey        

        LED_Red   = 0;                        //上电后红色LED点亮        

        EA = 1;                                                        //开总中断

        beep(1);        

/***************用于TK动态调试******************/

        #ifdef __TOUCHKEY_DEBUG__

        SOCAPI_DeBugTouchKey_Init();

        #endif

/************************************************/        

        

        while(1)

        {        

                Sys_Scan();                //TK按键扫描        

        }

}

6、调试过程
由于使用了3.7V锂电池供电且没有稳压措施，所以将“LVR”设置为了“2.9V”

六、成果演示。

拍了一个小视频。见附件。

七、存在问题及改进计划

1、存在问题
a、发光LED限流电阻阻值稍小，造成LED亮度过高刺眼；
b、水银开关过于灵敏，稍有振动即会出现“开、关”变化造成系统重启；
c、LCD显示面积太小；
d、TK按键PCB没有按官方建议进行铺地处理；
e、调试接口在盒子内，调试时盒盖只能局部模拟闭合状态，TK调试参数的参数与实际有少许出入。

2、改进计划
a、SC95F8617用在这有点可惜，可换成LQFP32封装的SC95F8615P32R已经足够了;
b、LCD选择面积稍大的产品，改进用户体验；
c、将水银开关取消，锂电池经过一片LDO芯片ME6211C33M5G后向输出稳定的3.3V供电电压；
d、增加发光LED限流电阻值用以减少工作电流降低功耗，
e、将调试接口引出，确保触摸按键的物理状态与实际工作状态一致；
f、TK触摸按键改为使用SC95F8X1X低功耗触控库“SC95F8X1X_HighSensitive_Lib_T1_S_V0.0.2.LIB”，通过“TK25”将整机从“Power Down”模式唤醒进入正常运行模式，这个还是很期待的。如《赛元SC95F8XXX低功耗触控库使用说明v0.2》描述：

g、增加一路ADC对锂电池电压进行监控，当锂电池电压降到设定值时在LCD上显示“Lo”，提示充电。

八、项目总结

通过对这个很小的案例的全程操作，对SC95F8617的双模触控电路以及LCD显示驱动有了进一步的了解和认识，过程中学到了很多的知识。借此再次向我们提供本次学习机会的赛元微电子及21ic表示衷心地感谢！也希望借此机会与朋友们共同学习进步。

九、附件

附件里是完整的项目工程文件和最终的演示视频，方便与朋友们交流，同时也期望朋友们指出存在的错误并请多多指教。
（视频文件有点大分成了两个文件，但内容并没有什么。）

_TK_LCD_TIMER.rar (103.47 KB)

演示.part1.rar (38 MB)

演示.part2.rar (34.06 MB)