基于Micropython利用ESP32-C3墨水屏电子时钟方法

本篇笔记介绍一下我们设计制作的墨水屏时钟。

1、所需硬件

1）合宙的ESP32-C3：

2）电子价签拆出来的2.9寸墨水屏：

——电子价签型号为：Stellar-L，墨水屏型号为：E029A01。

3）自己设计的一块墨水屏驱动板：

——这块PCB比较复杂了，贴片电容、电阻、二极管有20多个，再加上贴片AHT20和24P的FPC，焊接难度有点大，建议上加热台和焊锡膏。

4）402030锂电池3.7V

——立创商城上买的小体积锂电池（402030），刚好可以藏在墨水屏时钟后面。

5）墨水屏时钟背面

2、原理图

——墨水屏使用SPI协议，8个引脚分别与ESP32-C3连接：

mosi = Pin(3)sck = Pin(2)cs = Pin(7)dc = Pin(4)rst = Pin(5)busy = Pin(6)

——电源方案使用ETA6093充放电芯片，这块芯片只要加一个开关、两个led指示灯，就可以利用ESP32-C3的USB口实现充电、放电，非常方便。但是，也有个明显的缺点——功耗较高，基本上150mA的锂电池半天就没电了。所以，这个墨水屏时钟基本上要一直接着电源。

3、所需驱动

1）墨水屏驱动

Github上有墨水屏驱动，选择2.9寸的epaper2in9.py。

2）framebuf

驱动墨水屏需要使用Micropython自带的framebuf模块，但是Micropython自带的framebuf模块只能显示固定大小的文字，而且无法旋转方向。我们找到了提取自CircuitPython的framebuf模块，这个模块支持旋转方向和字体大小，但还是不支持中文。我们把这个模块命名为cframebuf.py。

3）ahtx0

驱动板上集成了AHT20，从Github找了个驱动。

三个模块的下载地址：

笔记提供了我们整理的官方资料、固件、驱动、PCB设计图、相关软件等资料下载。

NO.1

官方资料整理

Micropython官方资料：

#Micropython官方网站：https://www.micropython.org/#Micropython官方github地址：https://github.com/micropython/micropython#Micropython官方文档：https://docs.micropython.org/#Micropython官方固件下载：https://www.micropython.org/download/

合宙开发板官方文档：

#合宙ESP32-C3官方文档：https://wiki.luatos.com/chips/esp32c3#合宙ESP32-S3官方文档：https://wiki.luatos.com/chips/esp32s3

树莓派Pico官方文档：

https://pico.org.cn/

NO.2

Micropython固件下载

我们编译或收集的固件，包括ESP32-C3、ESP32-S3、RP2040等开发板，下载地址：

https://gitee.com/py2012/firmware

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NO.3

模块驱动下载

我们收集的模块驱动，包括aht10、bmp280、st7735、ssd1306、tm1638等，持续更新。下载地址：

https://gitee.com/py2012/esp32c3

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NO.4

PCB设计图下载

我们设计的PCB设计图，目前只开源两个：

#ESP32-C3温湿度计：https://oshwhub.com/cnas2023/esp32-c3-lcd#ESP32-C3蓝牙小车：https://diy.szlcsc.com/p/py-learning-notes/ESP32-C3-BLEcar

需要其他的也可以搜一搜立创开源广场：

https://oshwhub.com/explore

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NO.5

4、测试代码

墨水屏时钟需要显示的内容有日期、星期、时间、温度和湿度，日期、星期、时间需要联网获取或校准，温度和湿度通过驱动板上的AHT20获取。

1）联网

ESP32联网的代码网上很多，官方也有提供示例：

def do_connect():#联网    import network    wlan = network.WLAN(network.STA_IF)    wlan.active(True)    if not wlan.isconnected():        print('connecting to network...')        wlan.connect('XXX', 'XXX')#填写你的WIFI名和密码        while not wlan.isconnected():            pass    print('network config:', wlan.ifconfig())

2）获取或校准时间

通过NTP服务器获取或校准时间，这里用的NTP服务器是阿里云的：

def sync_ntp():#校时    print("开始同步网络时间")    import ntptime    try:        ntptime.NTP_DELTA = 3155644800  # 可选 UTC+8偏移时间（秒），不设置就是UTC0        ntptime.host = 'time1.aliyun.com'  # 可选，ntp服务器，默认是"pool.ntp.org"         ntptime.settime()  # 修改设备时间,到这就已经设置好了    except Exception as e:        print("同步ntp时间错误",repr(e))

3）墨水屏引脚和驱动定义

参考《ESP32-C3驱动墨水屏并显示图片（基于Micropython）》：

# 定义对应的引脚mosi = Pin(3)sck = Pin(2)cs = Pin(7)dc = Pin(8)rst = Pin(10)busy = Pin(6)spi = SPI(1, baudrate=2000000, polarity=0, phase=0, sck=sck, mosi=mosi)i2c = I2C(scl=Pin(5), sda=Pin(4))# 创建墨水屏驱动对象e = epaper2in9.EPD(spi, cs, dc, rst, busy)e.init()# 定义要显示的内容宽度高度w = 128h = 296x = 0y = 0black = 0white = 1# 创建framebuf对象buf = bytearray(w * h // 8)  # 296 * 128 // 8 = 4736fb = cframebuf.FrameBuffer(buf, w, h, cframebuf.MHMSB)fb.rotation = 1  # 调整显示的方向，可以在0/1右转90度/2右转180/3右转270之间选择    # 联网，校准时间，初始化温湿度do_connect()sync_ntp()sensor = ahtx0.AHT10(i2c)    # 将星期转换为英文显示weekday_dict = {    0: "Monday",    1: "Tuesday",    2: "Wednesday",    3: "Thursday",    4: "Friday",    5: "Saturday",    6: "Sunday"}

4）使用while True循环显示时间、温湿度

    while True:        fb.fill(white)        localtime_now=time.localtime()        year = localtime_now[0]        month = localtime_now[1]        day = localtime_now[2]        hour = localtime_now[3]        minute = localtime_now[4]        weekday = localtime_now[6]        showdate="%.2d-%.2d-%.2d" % (year, month, day)        showtime="%.2d:%.2d" % (hour, minute)               fb.text(showdate, 10, 10, black, size=2)        fb.text(weekday_dict[weekday], 200, 10, black, size=2)        fb.hline(0, 30, 296, black)#画一个水平线        fb.text(showtime, 70, 40, black, size=5)        fb.hline(0, 90, 296, black)#画一个水平线        fb.text("Tem:%0.1fC" % (sensor.temperature-2), 20, 100, black, size=2)        fb.text("Hum:%0.1f%%" % (sensor.relative_humidity+10), 170, 100, black, size=2)        e.set_frame_memory(buf, x, y, w, h)        e.display_frame()        time.sleep(19)