淺述基于ESP8266的Wi-Fi點陣時鐘設計

匡暢?曾繁崎

摘 要 本文設計的Wi-Fi點陣時鐘采用ESP8266作為核心處理器和通信模塊，使用MAX7219芯片驅動LED點陣，并可以顯示多種動畫效果，時鐘可以通過Wi-Fi聯網并自動更新時間。本時鐘功能豐富、走時精確、操作方便、穩定性好。

關鍵詞 ESP8266;DS1302;MAX7219

1硬件設計

1.1 系統整體框架

本文設計的點陣時鐘主要由ESP8266、按鍵、蜂鳴器、DS1302、MAX7219和LED點陣屏構成，如圖1所示。其中，ESP8266是控制核心，內嵌Wi-Fi模塊，可以用于聯網。按鍵用于設置時鐘時間、日期等，還可以設置Wi-Fi接入點和密碼。蜂鳴器用于播放鬧鐘響鈴和按鍵提示音。DS1302時鐘模塊用于在沒有網絡的時候提供精準時鐘。MAX7219 LED驅動模塊用于驅動LED點陣屏，ESP8266只需要3根數據線就可以驅動多塊16x16 LED點陣[1]。

1.2 核心處理器

本文設計的點陣時鐘使用ESP8266作為核心處理器，ESP8266是樂鑫信息科技公司推出的一款無線WI-FI模塊，內置10個GPIO，可以用于PWM、I2C和1-Wire通信;1路ADC;20KB RAM和512KB的Flash內存，其中用戶可用150KB。由于內置了NodeMcu可編程固件，我們可以使用更簡單的方式進行網絡開發。

1.3 LED點陣驅動模塊

LED點陣驅動模塊采用MAX7219芯片。MAX7219 是美國MAXIM 公司推出的多位LED 顯示驅動器，它內含硬件動態掃描電路、BCD譯碼器、段驅動器和位驅動器。MAX7219采用3 線串行接口傳送數據，最大的優勢是可以級聯使用，控制更多的LED 點陣顯示器時也不需要擴展通信接口，MAX7219電路連接如圖2所示。

1.4 時鐘模塊

DS1302是由美國DALLAS公司推出的具有涓細電流充電能力的低功耗實時時鐘芯片。它可以對年、月、日、周、時、分、秒進行計時，且具有閏年補償等多種功能。當聯網后，時鐘顯示的時間由Wi-Fi聯網更新，當沒有連接Wi-Fi網絡或無法從校時服務器獲取時間數據，DS1302可以在點陣時鐘沒有聯網時提供本地精準時間[2-3]。

2軟件設計

2.1 時間顯示程序

時間顯示程序開始后，先依次判斷分鐘個位、分鐘十位、小時個位和小時十位是否更新，若更新了，則顯示相應的更新動畫。時間更新動畫的效果是，將舊的時間和新的時間進行拼接，然后從舊到新循環移位，就可以看到時間滑動的動畫了。

2.2 Wi-Fi時間更新

時鐘聯網后，可以通過互聯網更新時間。時鐘通過Wi-Fi與time.beijing-time.org網站進行通信，進行校時。具體流程為，首先進行聯網配置，設置客戶端模式，使用80端口，然后向time.beijing-time.org/time.asp發送Get請求，發送完畢延時150毫秒，開始監聽網絡數據。若收到數據，先全部存儲起來，然后對收到的數據進行分析，截取小時、分鐘和秒鐘數據，最后用收到的時間數據更新當前時間。

3結束語

本文設計的Wi-Fi點陣時鐘，操作簡單，效果豐富，校時精確，穩定性良好。

參 考文獻

[1] 景向偉，李娣娜，邵思飛.基于單片機的LED點陣顯示系統的設計[J].現代電子技術，2011，34（20）：153-155.

[2] 張明波.基于單片機的點陣LED顯示系統的設計[J].微計算機信息，2007，（5）：84-86.

[3] 袁強，陸啟生，李文煜.基于單片機89C51和89C2051點陣LED顯示系統[J].中國科技信息，2006，（18）：181-183.