方案介紹

本方案是基于 Rpi Pico 的萬(wàn)圣節(jié)通話時(shí)鐘，是一個(gè)萬(wàn)圣節(jié)會(huì)說(shuō)話的時(shí)鐘，每點(diǎn)鐘播放一次聲音。只需要幾個(gè)外部組件即可。

概念：
市場(chǎng)上很多音樂(lè)掛鐘都沒(méi)有改變?cè)暤目赡苄??？梢允褂?a href='http://www.nxhydt.com/v/tag/2447/' target='_blank' class='arckwlink_none'>嵌入式系統(tǒng)構(gòu)建具有該功能的時(shí)鐘。但是選擇哪一個(gè)呢？選擇 Raspberry Pi Pico 有以下三個(gè)原因：

無(wú)需為初始固件下載安裝軟件
板載內(nèi)存 2 兆字節(jié)的閃存可以存儲(chǔ)一定數(shù)量的聲音，而無(wú)需外部存儲(chǔ)器
可由 2 節(jié) AA 電池供電，無(wú)需額外組件
Rpi Pico 在其最低功耗模式（深度睡眠）下消耗約 1.6 mA?？雌饋?lái)不多，但對(duì)于電池供電的電路來(lái)說(shuō)太高了，因?yàn)樗鼈儠?huì)在大約兩個(gè)月內(nèi)耗盡。因此，添加了可以完全關(guān)閉電路板的外部電源電路。之后，功耗降低到 70 uA，因此電池可以使用一年。

Rpi Pico 充當(dāng)聲音存儲(chǔ)和播放器。為了顯示時(shí)間并產(chǎn)生 O'clock 信號(hào)，使用了帶觸發(fā)器的石英鐘機(jī)芯。結(jié)合這兩個(gè)元素，一個(gè)會(huì)說(shuō)話的聲音時(shí)鐘誕生了

主要特點(diǎn)：

• （幾乎）相同應(yīng)用程序的兩個(gè)版本：一個(gè)在CircuitPython 中開(kāi)發(fā)，另一個(gè)在C/C++ SDK 中開(kāi)發(fā)。
• 與最常見(jiàn)的操作系統(tǒng)兼容。
• 無(wú)需為初始固件下載安裝應(yīng)用程序
• 無(wú)需重新編譯代碼（在用 CircuitPython 開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序中）來(lái)更改聲音
• 使用一對(duì) AA 電池可在待機(jī)模式下使用長(zhǎng)達(dá) 3 年。
• 易于采購(gòu)和焊接組件

軟件：
上電后，Rpi Pico 將連接到電源電路的 GPIO 置于低電平以保持其通電，然后決定播放哪個(gè)文件，聲音結(jié)束后，將高電平置于 GPIO 斷電皮科。此外，讀取光傳感器以在黑暗（夜間）時(shí)不播放聲音。

聲音文件按順序播放，每次開(kāi)機(jī)時(shí)一個(gè)一個(gè)。指向下一個(gè)文件的指針存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中，請(qǐng)小心修改程序以保持最少寫(xiě)入。

SDK C/C++ 版本的特點(diǎn)：
要播放的聲音必須先轉(zhuǎn)換為 WAV 格式 16 位單聲道 @ 44100 Hz，然后在編譯之前轉(zhuǎn)換為 C arrays[]。該應(yīng)用程序通過(guò)數(shù)字輸出和中斷使用 PWM 來(lái)播放聲音。

程序在通電后幾乎立即開(kāi)始執(zhí)行。目前應(yīng)用程序的主要缺點(diǎn)，它只支持較大的.WAV文件，并且不重新編譯代碼無(wú)法更改

CIRCUITPYTHON 版本的特點(diǎn)：
要播放的聲音必須轉(zhuǎn)換為 MP3 單聲道格式，該應(yīng)用程序使用 audiomp3 和 audiopwmio 模塊從數(shù)字引腳 (PWM) 輸出音頻。這些文件存儲(chǔ)在CP提供的文件系統(tǒng)中，因此修改它們很簡(jiǎn)單，只需拖放即可。

對(duì)于相同的文件大小，MP3 文件可以比 WAV 多存儲(chǔ)大約 10 個(gè)聲音時(shí)間，但是 CircuitPython 運(yùn)行時(shí)執(zhí)行需要超過(guò)一秒鐘的時(shí)間，因此對(duì)于任何類(lèi)型的最終應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)可能都不是一件好事

硬件：
外部組件是三種不同功能之一的一部分：

On/Off : 電路由一個(gè) MOSFET 組成，Drain 端連接到 3V3_EN，Source 端連接到 GND。連接到柵極的是 2 個(gè)元件：接地電容器和連接 V+ 的電阻器。該電路按以下方式工作：

• 步驟 1：電容器充滿電，打開(kāi) MOSFET 并將 3V3_EN 接地，完全關(guān)閉 Rpi Pico 板
• 步驟 2：通過(guò)短暫閉合時(shí)鐘運(yùn)動(dòng)的觸點(diǎn)、關(guān)閉 MOSFET 并打開(kāi) Rpi Pico，使電容器快速放電。上電后要做的第一件事是借助低電平的 GPIO 輸出保持電容器放電。
• 步驟 3：播放聲音時(shí)，GPIO 保持低電平。一旦聲音結(jié)束，GPIO 輸出變?yōu)楦唠娖?，因?MOSFET 再次打開(kāi)，關(guān)閉 Rpi Pico 直到下一次開(kāi)關(guān)閉合

On/Off : 電路由一個(gè) MOSFET 組成，Drain 端連接到 3V3_EN，Source 端連接到 GND。連接到柵極的是 2 個(gè)元件：接地電容器和連接 V+ 的電阻器。該電路的工作方式如下：第 1 步：電容器充滿電，打開(kāi) MOSFET 并將 3V3_EN 接地，完全關(guān)閉 Rpi Pico 板第 2 步：通過(guò)時(shí)鐘運(yùn)動(dòng)觸點(diǎn)的短暫閉合，電容器快速放電，關(guān)閉 MOSFET，然后打開(kāi) Rpi Pico。上電后要做的第一件事是借助低電平的 GPIO 輸出保持電容器放電。步驟 3：播放聲音時(shí)，GPIO 保持低電平。一旦聲音結(jié)束，GPIO 輸出變?yōu)楦唠娖?，因?MOSFET 再次打開(kāi)，關(guān)閉 Rpi Pico 直到下一次開(kāi)關(guān)閉合
音頻放大器：?jiǎn)渭?jí)、單 NPN 晶體管為小型 8 歐姆揚(yáng)聲器供電。還有一個(gè)輸入 RC 低通濾波器來(lái)平滑由 PWM 輸出引起的噪聲。

日/夜檢測(cè)：可見(jiàn)光傳感器，避免在夜間播放聲音。連接到 ADC 引腳
板組裝：
Rpi Pico、揚(yáng)聲器、光傳感器和時(shí)鐘觸點(diǎn)可以直接焊接到 PCB 上以獲得非常小的高度輪廓，或者添加排針和母??插座以獲得更靈活的選擇。

單面板可以在家蝕刻。有一些免費(fèi)的 gpio 墊用于實(shí)驗(yàn)以及角落附近的安裝孔

要制作掛鐘，請(qǐng)選擇由塑料或木頭制成的盤(pán)子或圓盤(pán)，其直徑足以隱藏時(shí)鐘機(jī)芯和音板。修復(fù)所有電子元件，然后是 LED 燈等裝飾配件。

對(duì)于小時(shí)調(diào)整，取出所有電池和時(shí)鐘指針（時(shí)、分、秒）。慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)鐘調(diào)節(jié)旋鈕，直到聽(tīng)到“咔嗒”聲。將所有時(shí)鐘指針指向 12 點(diǎn)鐘。裝上電池。按下板上的瞬時(shí)按鈕開(kāi)關(guān)可以改變聲音。