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[活动专区] 【赛元95F】之六：TK_LCD_TIMER 触摸按键LCD显示倒计时器

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 楼主| lisingch 发表于 2020-4-8 12:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
LCD显示, 触摸按键, 倒计时器, timer, AC
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
新建图片_副本.jpg

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；
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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；
SCH.JPG
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IMG20200326195216.jpg
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IMG20200326195708.jpg
IMG20200326195732.jpg
IMG20200327173212.jpg

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；
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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；
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液晶.jpg

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；
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e、蜂鸣器。拆机件5v有源蜂鸣器；
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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；
IMG20200324151026.jpg

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；
IMG20200324171708.jpg
2020-04-02_185455.png

h、水银开关。用于电源通断控制；
IMG20200324164008.jpg

i、器件合影（除阻、容，PCB外）
IMG20200324164314.jpg
IMG20200324171806.jpg

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；
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IMG20200327193442.jpg
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IMG20200327201449.jpg
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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。
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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；
复制
  1. //T0用于配合LCD工作、T1产生500ms计数时基
    

  2. void Timer_Config(void)
    

  3. { 
    

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

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

  6.         
    

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

  8.         TH0 = (65536 - 32000)/256;
    

  9.         
    

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

  11.         TH1 = (65536 - 32000)/256;
    

  12.         
    

  13.         TR0 = 0;                
    

  14.         TR1 = 0;        
    

  15.         
    

  16.         ET0 = 1;                                                                                        //T0使能中断
    

  17.         ET1 = 1;                                                                                        //T1使能中断
    

  18.         
    

  19.         TR0 = 1;                                                                                        //启动T0
    

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

  21. }
    


  22. 


  23. 

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

  25. {
    

  26.         TL0 = (65536 - 32000)%256;    
    

  27.         TH0 = (65536 - 32000)/256;
    

  28.         
    

  29.         T0_10ms++;
    

  30.         if(T0_10ms >= 10)
    

  31.         {
    

  32.                 T0_10ms = 0;
    

  33.                 T0_10ms_Flag = 1;        
    

  34.         }
    

  35. }
    


  36. 

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

  38. {
    

  39.         TL1 = (65536 - 32000)%256;    
    

  40.         TH1 = (65536 - 32000)/256;
    

  41.         
    

  42.         T1_500ms++;
    

  43.         
    

  44.         if(T1_500ms >= 500)
    

  45.         {
    

  46.                 T1_500ms = 0;
    

  47.                 T1_500ms_Flag = 1;        
    

  48.         }
    

  49. }

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。
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      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。
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下面是LCD配置代码，其它完整代码可参看附件：
复制
  1. void LCD_Port_Config(void)
    

  2. {
    

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

  4.  
    

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

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

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

  8.                                                                         //1/4偏置电压；S4~S27为segment，C0~C3为common 
    

  9. }

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。
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      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。
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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：
2020-04-02_234403.png

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；
2020-04-02_234724.png

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；
复制
  1. //触摸按键处理
    

  2. void TK_Process(void)
    

  3. {
    

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

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

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

  7.         
    

  8.         if(T0_10ms_Flag)
    

  9.         {
    

  10.                 T0_10ms_Flag = 0;
    

  11.                 Lcd_Display();
    

  12.         }
    

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

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

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

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

  17.         
    

  18.         if(T1_500ms_Flag)
    

  19.         {
    

  20.                 T1_500ms_Flag = 0;
    

  21.                 LED_Green = ~LED_Green;                
    

  22.                 
    

  23.                 if(++T1_60S_num >= 120)
    

  24.                 {
    

  25.                         T1_60S_num = 0;
    

  26.                         
    

  27.                         if(--Set_Timer_num == 0)
    

  28.                         {
    

  29.                                 TR1 = 0;                                
    

  30.                                 LED_Green = 1;
    

  31.                                 LED_Red = 0;
    

  32.                                 beep(8);
    

  33.                         }
    

  34.                 }                                                
    

  35.         }
    

  36.         
    

  37.         switch(exKeyValue)
    

  38.         {
    

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

  40.                                                 {
    

  41.                                                         beep(1);
    

  42.                                                         Set_Timer_num--;
    

  43.                                                         if(Set_Timer_num < 0)
    

  44.                                                         {
    

  45.                                                                 Set_Timer_num = 99;
    

  46.                                                         }
    

  47.                                                         key_dec = 0;
    

  48.                                                 }                                        
    

  49.                                                 break;                         
    

  50.                                                 
    

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

  52.                                                 {
    

  53.                                                         beep(1);
    

  54.                                                         key_enter_stop = 0;
    

  55.                                                         key_enter_stop_flag = 1;
    

  56.                                                         TR1 = 1;                //启动定时器1
    

  57.                                                         LED_Red = 1;
    

  58.                                                         LED_Green = 1;
    

  59.                                                 }        
    

  60.                                                 else if(key_enter_stop && key_enter_stop_flag)
    

  61.                                                 {
    

  62.                                                         beep(1);
    

  63.                                                         key_enter_stop = 0;
    

  64.                                                         key_enter_stop_flag = 0;
    

  65.                                                         TR1 = 0;                
    

  66.                                                         LED_Red = 0;
    

  67.                                                         LED_Green = 1;
    

  68.                                                 }
    

  69.                                                 break;        
    

  70.                                                 
    

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

  72.                                                 {
    

  73.                                                         beep(1);
    

  74.                                                         Set_Timer_num++;
    

  75.                                                         if(Set_Timer_num >= 99)
    

  76.                                                         {
    

  77.                                                                 Set_Timer_num = 0;
    

  78.                                                         }
    

  79.                                                         key_inc = 0;
    

  80.                                                 }break;
    

  81.                                                                                                                         
    

  82.                 default: break; 
    

  83.         }        
    

  84. }

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
  1. void main(void)
    

  2. {
    

  3.         unsigned char LcdDisplayNum = 0;
    

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

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

  6.         LCD_Port_Config();  //LCD端口配置
    

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

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

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

  10.         EA = 1;                                                        //开总中断
    

  11.         beep(1);        
    

  12. /***************用于TK动态调试******************/
    

  13.         #ifdef __TOUCHKEY_DEBUG__
    

  14.         SOCAPI_DeBugTouchKey_Init();
    

  15.         #endif
    

  16. /************************************************/        
    

  17.         
    

  18.         while(1)
    

  19.         {        
    

  20.                 Sys_Scan();                //TK按键扫描        
    

  21.         }
    

  22. }

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”
2020-03-27_221837.png
IMG20200327203621.jpg
IMG20200328123643.jpg
IMG20200329192835.jpg
IMG20200329193108.jpg
IMG20200329193040.jpg
IMG20200329193107.jpg
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：
2020-04-08_004904.png
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, 下载次数: 74)
演示.part1.rar (38 MB, 下载次数: 53)
演示.part2.rar (34.06 MB, 下载次数: 220)

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wade任 发表于 2020-4-8 16:29 | 显示全部楼层
顶一下。像你这么认真做东西的已经不多了。
期待你的新作。
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 楼主| lisingch 发表于 2020-4-8 18:12 | 显示全部楼层
wade任 发表于 2020-4-8 16:29
顶一下。像你这么认真做东西的已经不多了。
期待你的新作。

感谢支持、表扬！相互学习
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qwe123zxc 发表于 2020-4-8 20:04 来自手机 | 显示全部楼层
介绍的这么详细，整个步骤一步一步地说明，而且还无私地把程序都发出来了，心里面真是感慨万分，想到自己网上寻找学习资料的艰辛，浪费了超长的时间，也才仅仅学到了基础，因为实在是不好找应用的全程序。
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 楼主| lisingch 发表于 2020-4-8 21:10 | 显示全部楼层
qwe123zxc 发表于 2020-4-8 20:04
介绍的这么详细，整个步骤一步一步地说明，而且还无私地把程序都发出来了，心里面真是感慨万分，想到自己网 ...

谢谢捧场！多多交流相互学习
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鑫越电子 发表于 2020-4-10 08:28 | 显示全部楼层
学习学习，希望楼主多分享？？？
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 楼主| lisingch 发表于 2020-4-10 11:46 | 显示全部楼层
感谢支持！相互学习。
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Spring1380 发表于 2020-4-13 11:51 | 显示全部楼层
学习！！！！！！！！！！！！！！！！
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 楼主| lisingch 发表于 2020-4-13 12:20 | 显示全部楼层
Spring1380 发表于 2020-4-13 11:51
学习！！！！！！！！！！！！！！！！

多多交流。
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fyljx666 发表于 2020-4-21 16:50 | 显示全部楼层
下载学习了，谢谢
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CS801380 发表于 2020-5-7 17:25 | 显示全部楼层
好东西！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！
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paotangsan 发表于 2020-5-13 16:35 | 显示全部楼层
非常感谢楼主分享
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labasi 发表于 2020-5-13 16:35 | 显示全部楼层
介绍的非常详细
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化骨龙 发表于 2020-6-19 16:48 | 显示全部楼层
学习学习
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