一種指針式多功能智能時(shí)鐘的設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一種指針式多功能智能時(shí)鐘的設(shè)計(jì)方法屬于石英鐘設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是設(shè)計(jì)一種指針式多功能智能時(shí)鐘的設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市場上出現(xiàn)的指針式石英鐘技術(shù)主要有以下缺點(diǎn):
現(xiàn)有技術(shù):目前市場上出現(xiàn)的指針式的能夠自動(dòng)控制校準(zhǔn)時(shí)間的石英鐘，主要有三種:
第一種，通過220V交流電源供電，通過局域以太網(wǎng)或485網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)獲得網(wǎng)絡(luò)中的中心母鐘或NTP服務(wù)器獲取標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，然后為指針式石英鐘終端自動(dòng)授時(shí)。
[0003]這種產(chǎn)品最大缺點(diǎn):
Cl)不能電池供電；
(2)需要通過有線的網(wǎng)絡(luò)獲取授時(shí)，一般需要在用戶入住建筑物的前期裝修期間就鋪設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)接口和電源電纜，大多應(yīng)用于辦公樓、醫(yī)院、鐵路、廣場等公共場合，不適合民用，且功耗大、價(jià)格昂貴，需要實(shí)時(shí)在線供電。
[0004]第二種，指針鐘本身不用有線網(wǎng)絡(luò)，直接接收GPS信號授時(shí)，但要架設(shè)較長的室外天線，因?yàn)樵诰蛹壹稗k公建筑室內(nèi)一般接收不到GPS信息，不利于安裝和施工，且需要220V電源在線供電，不適合室內(nèi)獨(dú)立應(yīng)用場合。
[0005]第三種，電波指針鐘:
通過接收中國國家授時(shí)中心電波塔(河南商丘)發(fā)射的北京標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間無線電信號BPC (頻率68.5KHz)，利用時(shí)鐘內(nèi)置微處理器轉(zhuǎn)換，控制時(shí)鐘的走動(dòng)，使時(shí)鐘顯示時(shí)間與北京標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間保持準(zhǔn)確一致。其靠普通電池供電，內(nèi)置天線接收長波授時(shí)電臺信號，在建筑物內(nèi)對長波電臺授時(shí)信號解碼從而得到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息。這種產(chǎn)品最大缺點(diǎn):
(I)雖然解決了室外天線問題，但局限性很大，無線長波授時(shí)電臺覆蓋的范圍很不健全，即便是能覆蓋的地區(qū)，其落在建筑物內(nèi)的信號十分微弱，對所處的地址位置有嚴(yán)格要求，在室內(nèi)安裝時(shí)，要考慮建筑物對電波的屏蔽性，需要人工手持石英鐘在室內(nèi)移動(dòng)踩點(diǎn)后安裝，而且解碼電路復(fù)雜，解碼時(shí)間很長，效率低下。
[0006](2)不同國家的電波頻率不一樣，解碼電路不一樣，覆蓋范圍不一樣，導(dǎo)致設(shè)計(jì)成本尚昂。
[0007](3)電波鐘信號微弱，解碼電路復(fù)雜，一般內(nèi)嵌在機(jī)芯中，使得機(jī)芯的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜O
[0008]前述的三種具有以下共同缺點(diǎn):
(I)應(yīng)用局限性很大，對安裝的地理位置有特殊要求。
[0009](2)功能單一，只能授時(shí)，沒有其他功能。
[0010](3)不能隨意顯示世界各大時(shí)區(qū)的時(shí)間，相對來講，電波鐘在經(jīng)濟(jì)性、民用化、家庭化等方面做的最好，但也只是針對某一國家或地區(qū)的授時(shí)，在某一時(shí)區(qū)或地區(qū)工作的電波鐘，不能夠指示另一個(gè)時(shí)區(qū)的時(shí)間。
[0011](4)不能與當(dāng)前應(yīng)用最普及的智能手機(jī)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)連接并交換信息。
[0012](5)不能在智能家居中應(yīng)用，不具有環(huán)境監(jiān)測和有毒可燃?xì)怏w報(bào)警等常用輔助功會(huì)K。
[0013](6)不能方便地設(shè)置和管理鬧鐘和提醒功能，不能靈活地配置燈光和音樂等提醒方式。
[0014](7)鈴聲提醒音樂等文件不能任意下載。
[0015](8)不能對家庭或使用場所的重要成員的場景出現(xiàn)行為進(jìn)行識別和記錄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種應(yīng)用于家庭的石英鐘的新設(shè)計(jì)方案，具體的設(shè)計(jì)方案為:一種指針式多功能智能時(shí)鐘的設(shè)計(jì)方法，包括將在鐘面上的指針與鐘面后的機(jī)芯相連接，機(jī)芯是由機(jī)芯齒輪箱9和機(jī)芯驅(qū)動(dòng)電路模塊I組成，機(jī)芯驅(qū)動(dòng)電路模塊I由電池模塊2供電，機(jī)芯驅(qū)動(dòng)電路模塊I還與備用時(shí)鐘模塊3、溫濕度傳感器模塊6、可燃和有毒氣體檢測模塊7、PM2.5顆粒檢測模塊8和雙模藍(lán)牙接口模塊10相連接，其中雙模藍(lán)牙接口模塊10還連接音頻解碼與功放模塊4、TF存儲(chǔ)卡模塊5。
[0017]為了更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案，可以進(jìn)一步的將上述技術(shù)方案改進(jìn)為:
在于所述的機(jī)芯驅(qū)動(dòng)電路模塊以單片機(jī)為主處理器，單片機(jī)平時(shí)主要處于睡眠模式，每隔15.625毫秒喚醒一次，喚醒后檢查當(dāng)前的工作狀態(tài)，根據(jù)工作狀態(tài)決定是否需要輸出脈沖驅(qū)動(dòng)齒輪機(jī)芯的時(shí)分馬達(dá)、秒馬達(dá)等操作，同時(shí)檢查是否有按鍵按下、電池電壓是否滿足要求，隨后進(jìn)入睡眠；同時(shí)機(jī)芯驅(qū)動(dòng)電路模塊每隔15秒采集一次溫濕度傳感器模塊及有毒可燃?xì)怏w的檢測模塊及PM2.5顆粒檢測模塊，并對當(dāng)前的溫濕度，及可燃?xì)怏w的濃度值進(jìn)行保存和更新或送手機(jī)APP顯示；在每天規(guī)定的時(shí)間和機(jī)芯驅(qū)動(dòng)電路模塊通過藍(lán)牙接口和手機(jī)通信時(shí)，將所采集的傳感數(shù)據(jù)發(fā)到手機(jī)APP上更新；機(jī)芯驅(qū)動(dòng)電路模塊可以控制藍(lán)牙接口模塊、音頻解碼和功放模塊、TF卡模塊、溫濕度傳感器的電源；在各模塊不需要工作時(shí)完全切斷該模塊的電源供給，以防止靜態(tài)電流的消耗。
[0018]在于所述的系統(tǒng)中的PM2.5顆粒檢測模塊與可燃和有毒氣體報(bào)警器模塊，由獨(dú)立的5V直流開關(guān)電源供電。
[0019]在于所述的備用時(shí)鐘模塊通過I2C總線與單片機(jī)通信，可提供年月日時(shí)分秒等備用信息，在石英鐘初始上電冷啟動(dòng)時(shí)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，如果手機(jī)藍(lán)牙沒有發(fā)布時(shí)間，則讀取備用時(shí)鐘模塊作為石英鐘指針時(shí)間；每次在智能鐘和手機(jī)連接獲取標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間后，以新的時(shí)間為校準(zhǔn)時(shí)間，在整數(shù)秒的時(shí)刻對備用時(shí)鐘模塊的備用時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0020]在于所述的溫濕度傳感器模塊，采用傳感器，每隔15秒上電一次，單片機(jī)通過1口模擬單總線時(shí)序讀取傳感器數(shù)據(jù)，溫濕度傳感器模塊可以在用戶不需要時(shí)通過手機(jī)設(shè)置而關(guān)閉電源；默認(rèn)傳感器數(shù)據(jù)每隔15秒更新一次，手機(jī)通過藍(lán)牙通信時(shí)，獲取的是內(nèi)存中保存的最近一次的傳感器數(shù)據(jù)。
[0021]在于所述的可燃和有毒氣體檢測模塊，可燃?xì)怏w檢測采用煙霧氣敏傳感器模塊，用來探測液化氣、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氫氣、煙霧等；有毒氣體檢測采用半導(dǎo)體式VOC氣體傳感器，偵測0.1ppm以上的氣體，用于檢測空氣中的甲醛、苯、二甲苯等多種有機(jī)揮發(fā)成分，默認(rèn)采集時(shí)間為15秒一次，由機(jī)芯驅(qū)動(dòng)模塊處理器控制。
[0022]在于所述的PM2.5顆粒檢測模塊，采用灰塵傳感器，用來測量0.8微米以上的微塵粒子，感知煙草產(chǎn)生的咽氣和花粉，房屋粉塵等，默認(rèn)采集時(shí)間為15秒一次，由機(jī)芯驅(qū)動(dòng)模塊處理器控制。
[0023]在于所述的機(jī)芯齒輪箱模塊由機(jī)芯驅(qū)動(dòng)模塊處理器控制，齒輪箱有2個(gè)馬達(dá)，分別驅(qū)動(dòng)秒針和時(shí)分針，秒針的歸零反饋光耦為S2，時(shí)分針的歸零反饋光耦為SI ;S2和SI不能同時(shí)工作，當(dāng)秒針歸零時(shí)S2工作，分針歸零時(shí)SI工作；VIN引腳為光耦LED電流，接電阻R8用來限制光耦發(fā)光管電流小于4毫安，VOUT引腳為光耦光敏三極管輸出電流信號，接電阻R9用來在指針達(dá)到歸零點(diǎn)時(shí)，將輸出的脈沖電流，轉(zhuǎn)換為大于2.5V的脈沖電壓；機(jī)芯歸零時(shí)，光耦以16HZ的方波脈沖形式工作，先秒針歸零，然后分針歸零；秒針在55秒左右，光耦S2通過Vout輸出光脈沖電壓信號；分針歸零時(shí)，在51.5分左右，光耦SI通過Vout輸出光脈沖電壓信號；秒馬達(dá)驅(qū)動(dòng)秒針步進(jìn)工作，秒針走一步0.375度；“正常工作”或“追時(shí)”時(shí)都以16Hz速度工作；秒馬達(dá)以正負(fù)脈沖形式驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電流小于150UA，脈沖占空時(shí)間31.25毫秒；時(shí)分馬達(dá)驅(qū)動(dòng)時(shí)針和分針步進(jìn)工作，分針走一步I度；“追時(shí)”時(shí)最快以16Hz速度工作，正常運(yùn)行時(shí)10秒針走一步；分鐘馬達(dá)驅(qū)動(dòng)走360步則時(shí)針走I小時(shí)；分馬達(dá)以正負(fù)脈沖形式驅(qū)動(dòng)，電流小于310微安，脈沖占空時(shí)間46.875毫秒；機(jī)芯的歸零和追時(shí)校時(shí)先秒針歸零，啟動(dòng)秒光耦和秒馬達(dá)，秒針以16HZ脈沖驅(qū)動(dòng)快走，在檢測到有效秒光耦脈沖后，立刻關(guān)閉秒光耦，在計(jì)步M步后，秒歸零結(jié)束；然后啟動(dòng)分光和分馬達(dá)，指針以最大16HZ脈沖驅(qū)動(dòng)快走，在檢測到有效分光耦脈沖后，繼續(xù)走N步，關(guān)光耦，歸零結(jié)束；歸零時(shí)，還要考慮到接收到無效光耦脈沖情況:秒針在55秒前啟動(dòng)秒歸零，在I秒內(nèi)接收到光反饋，即認(rèn)為是無效反饋；分歸零時(shí)，在4秒內(nèi)接收到光反饋，即認(rèn)為時(shí)無效反饋；同時(shí)，分歸零檢測到光反饋信號要保持一定時(shí)間，才能計(jì)步繼續(xù)走N步，然后歸零結(jié)束；歸零結(jié)束后，讀取單片機(jī)自身實(shí)時(shí)時(shí)間，然后進(jìn)入追時(shí)階段，秒針的追時(shí)實(shí)際是等待單片機(jī)自身時(shí)間與秒針?biāo)甘緯r(shí)間相等時(shí)，啟動(dòng)秒驅(qū)動(dòng)脈沖；分針的追時(shí)，最大以16HZ的分脈沖驅(qū)動(dòng)；只要單片機(jī)時(shí)間與指針指示時(shí)間不等，就要進(jìn)入追時(shí)，追時(shí)時(shí)，如果指針?biāo)甘緯r(shí)間大于實(shí)際時(shí)間，且在5分鐘內(nèi)，則采取等待模式，等時(shí)間到達(dá)后，再發(fā)出分脈沖，否則直接追時(shí)。
[0024]在于所述的低功耗雙模藍(lán)牙接口模塊負(fù)責(zé)與手機(jī)藍(lán)牙的通信，并控制TF卡的存儲(chǔ)和鈴聲音樂的下載和播