Умные часы своими руками за 1500 рублей. Часть 2 – плата и компоненты

По многочисленным просьбам, выкладываю исходники схемы часов с описанием компонентов.


Схема и плата делались в программе DipTrace.
Когда я заказывал компоненты для часов, был немного другой набор, но из-за отсутствия тех моделей, которые я хотел, пришлось взять эти:

Стабилизатор:

• модель: ADP3338AKCZ-3.3-RL7;
• корпус: SOT-223;
• входное напряжение: 2,7V – 8V;
• выходное напряжение 3,3V;
• максимальная нагрузка: 1A (взял с запасом);
• максимальное собственное потребление в режиме Regulation: 3mA при 100mA нагрузки, 0,19mA при 0,1mA нагрузки; в режиме Dropout:, 0,6mA при 0,1mA нагрузки;
• схема подключения:

Часы реального времени:

• модель: DS1337U+;
• корпус: 8 uSOP;
• входное напряжение: 1.8V – 5.5V;
• максимальное потребление: 0.15mA (если смотреть на график, при входном напряжении 3,3V, потребление ~40uA);
  
• интерфейсный протокол: I2C;
• схема подключения:

Bluetooth:

• модель: HC-06;
• корпус: свой;
• входное напряжение: 3,0V – 4.2V;
• максимальное потребление до подключения: флуктуации в диапазоне 30-40 mA (~25mA), после подключения: 8mA;
• схема подключения:

Аккумулятор:

• модель: LIR3048;
• корпус: свой;
• выходное «нормальное» напряжение: 3,6V;
• «нормальная» емкость: 200mAh;
• напряжение зарядки: 4,25V;
• ток заряда: «нормально» 0,5C (100mA), макс. 1C (200mA);
• максимальный ток разряда: 2C (400mA);

Контроллер управления зарядкой аккумулятора:

• модель: MCP73831T_2ACI_OT;
• корпус: SOT-23-5;
• входное напряжение: 3,75V – 6V;
• потребление не интересует;
• схема подключения:

Ток зарядки регулируется резистором по формуле:

Т.к. ток зарядки аккумулятора 100mA, то резистор на 10kOhm.

USB — UART:

• модель: CP2102-GMR;
• корпус: MLP-28;
• входное напряжение: 4V – 5.25V;
• потребление не интересует;
• схема подключения:

Микроконтроллер:

• модель: msp430g2553ipw28;
• корпус: TSSOP28;
• входное напряжение: 1.8V – 3.6V;
• потребление: зависит от режима энергопотребления, включенных модулей, частоте процессора и т.д;
• подключение выводов: Подтягивающий резистор 47kOhm и конденсатор 10nF на землю (не более 2.2nF при использовании SBW или JTAG интерфейса);

Экран:

• модель: nokia 1202;
• корпус: свой;
• входное напряжение: 3,3V;
• схема подключения:

Взято отсюда

Остальное:

Рычажок для управления часами был взят от старого коммуникатора. Он имеет 3 положения: вверх, центр, низ. Так же, на всякий случай, добавлена кнопка перезагрузки МК. Вибромотор от того же коммуникатора. Кварц для ЧРВ из комплекта Launchpad’а. Порт miniUSB взят от сломанного картридера. Светодиод для индикации состояния зарядки не помню откуда =)

Схема

Осталось соединить все блоки вместе и посмотреть что получится.
Ага, между аккумулятором и землей получается 2 конденсатора на 1uF (стабилизатор) и 4,7uF (зарядка). Берем только больший на 4,7uF. Да, и между 5V от USB и землей опять 2 конденсатора на 1uF (USB-UART) и 4,7uF (зарядка). Опять берем только больший на 4,7uF.
Схему в студию!

Для экономии энергии, питание BT необходимо отключать, когда он не используется. Для этого заведем пин питания на ножку МК. Но! В таком состоянии BT не запускался. На сколько я помню, нагрузка на каждом пине ограничивается 40mA и видимо этого не достаточно, чтобы включить BT. Поэтому подключаем питание BT к двум пинам. (конечно можно было бы сделать ключ питания на транзисторах, но это лишнее место на плате для компонентов + усложнение цепи и т.д.).
Так же хочется знать, когда BT подключен, а когда ждет подключения. Для этого заведем пин BT LED на ножку МК. При включенном состоянии без подключения на этом пине лог. последовательность 01010101… В подключенном состоянии на нем всегда лог. 1.
Для измерения напряжения на аккумуляторе был подключен делитель напряжения на двух резисторах к входу АЦП. Номиналы резисторов выбирались так, что бы на входе АЦП при зарядке (максимальное напряжение 4,25V) было меньше 3,3V.
Стабилизатор напряжения выводит 3,28 — 3,29 вольта при входном напряжении больше 3,4 и примерно на 0,1 — 0,2 вольта меньше чем входное, когда на входе от 2,7 до 3,3 вольта. А при входном меньше 2,7 отключается.

Разводка платы

Разводка платы производилась вручную. Изначально было всего несколько пинов у МК к которым необходимо было подключить внешние компоненты, а именно:

• интерфейс I2C: пины P1.7 (SDA) и P1.6 (SCL);
• USB – UART для перепрошивки: пины TEST, RST, P1.1(TX) и P1.5(RX);
• делитель напряжения: любой вход АЦП(P1.x).

Сначала размещались все компоненты на плате. Потом проводилась связь для перечисленных ранее пунктов. Затем разводка всех остальных компонентов.



Правые нижние 5 пинов BT должны быть изолированы от платы. Кварц припаивается на подложку, соединенную с землей. Для удобности пайки, рядом с первыми пинами микросхем, поставлены точки.

Исходники схемы и платы тут

Вот вроде бы и все. Как всегда жду с нетерпением вопросов и комментариев.

Часть 1 — Начало