一種指針式多功能智能時鐘的設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一種指針式多功能智能時鐘的設(shè)計方法屬于石英鐘設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，尤其是設(shè)計一種指針式多功能智能時鐘的設(shè)計方法。
【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:
現(xiàn)有技術(shù):目前市場上出現(xiàn)的指針式的能夠自動控制校準時間的石英鐘，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)器獲取標準時間，然后為指針式石英鐘終端自動授時。
[0003]這種產(chǎn)品最大缺點:
Cl)不能電池供電；
(2)需要通過有線的網(wǎng)絡(luò)獲取授時，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、價格昂貴，需要實時在線供電。
[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，但要架設(shè)較長的室外天線，因為在居家及辦公建筑室內(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中心電波塔(河南商丘)發(fā)射的北京標準時間無線電信號BPC (頻率68.5KHz)，利用時鐘內(nèi)置微處理器轉(zhuǎn)換，控制時鐘的走動，使時鐘顯示時間與北京標準時間保持準確一致。其靠普通電池供電，內(nèi)置天線接收長波授時電臺信號，在建筑物內(nèi)對長波電臺授時信號解碼從而得到標準時間信息。這種產(chǎn)品最大缺點:
(I)雖然解決了室外天線問題，但局限性很大，無線長波授時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格要求，在室內(nèi)安裝時，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)移動踩點后安裝，而且解碼電路復(fù)雜，解碼時間很長，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)嵌在機芯中，使得機芯的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜O
[0008]前述的三種具有以下共同缺點:
(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，沒有其他功能。
[0010](3)不能隨意顯示世界各大時區(qū)的時間，相對來講，電波鐘在經(jīng)濟性、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，在某一時區(qū)或地區(qū)工作的電波鐘，不能夠指示另一個時區(qū)的時間。
[0011](4)不能與當前應(yīng)用最普及的智能手機和移動互聯(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)測和有毒可燃氣體報警等常用輔助功會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)計方案，具體的設(shè)計方案為:一種指針式多功能智能時鐘的設(shè)計方法，包括將在鐘面上的指針與鐘面后的機芯相連接，機芯是由機芯齒輪箱9和機芯驅(qū)動電路模塊I組成，機芯驅(qū)動電路模塊I由電池模塊2供電，機芯驅(qū)動電路模塊I還與備用時鐘模塊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和雙模藍牙接口模塊10相連接，其中雙模藍牙接口模塊10還連接音頻解碼與功放模塊4、TF存儲卡模塊5。
[0017]為了更好的實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案，可以進一步的將上述技術(shù)方案改進為:
在于所述的機芯驅(qū)動電路模塊以單片機為主處理器，單片機平時主要處于睡眠模式，每隔15.625毫秒喚醒一次，喚醒后檢查當前的工作狀態(tài)，根據(jù)工作狀態(tài)決定是否需要輸出脈沖驅(qū)動齒輪機芯的時分馬達、秒馬達等操作，同時檢查是否有按鍵按下、電池電壓是否滿足要求，隨后進入睡眠；同時機芯驅(qū)動電路模塊每隔15秒采集一次溫濕度傳感器模塊及有毒可燃氣體的檢測模塊及PM2.5顆粒檢測模塊，并對當前的溫濕度，及可燃氣體的濃度值進行保存和更新或送手機APP顯示；在每天規(guī)定的時間和機芯驅(qū)動電路模塊通過藍牙接口和手機通信時，將所采集的傳感數(shù)據(jù)發(fā)到手機APP上更新；機芯驅(qū)動電路模塊可以控制藍牙接口模塊、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警器模塊，由獨立的5V直流開關(guān)電源供電。
[0019]在于所述的備用時鐘模塊通過I2C總線與單片機通信，可提供年月日時分秒等備用信息，在石英鐘初始上電冷啟動時，在規(guī)定的時間內(nèi)，如果手機藍牙沒有發(fā)布時間，則讀取備用時鐘模塊作為石英鐘指針時間；每次在智能鐘和手機連接獲取標準時間后，以新的時間為校準時間，在整數(shù)秒的時刻對備用時鐘模塊的備用時間進行校準。
[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，單片機通過1口模擬單總線時序讀取傳感器數(shù)據(jù)，溫濕度傳感器模塊可以在用戶不需要時通過手機設(shè)置而關(guān)閉電源；默認傳感器數(shù)據(jù)每隔15秒更新一次，手機通過藍牙通信時，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，可燃氣體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、二甲苯等多種有機揮發(fā)成分，默認采集時間為15秒一次，由機芯驅(qū)動模塊處理器控制。
[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，默認采集時間為15秒一次，由機芯驅(qū)動模塊處理器控制。
[0023]在于所述的機芯齒輪箱模塊由機芯驅(qū)動模塊處理器控制，齒輪箱有2個馬達，分別驅(qū)動秒針和時分針，秒針的歸零反饋光耦為S2，時分針的歸零反饋光耦為SI ;S2和SI不能同時工作，當秒針歸零時S2工作，分針歸零時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用來在指針達到歸零點時，將輸出的脈沖電流，轉(zhuǎn)換為大于2.5V的脈沖電壓；機芯歸零時，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，在51.5分左右，光耦SI通過Vout輸出光脈沖電壓信號；秒馬達驅(qū)動秒針步進工作，秒針走一步0.375度；“正常工作”或“追時”時都以16Hz速度工作；秒馬達以正負脈沖形式驅(qū)動，驅(qū)動電流小于150UA，脈沖占空時間31.25毫秒；時分馬達驅(qū)動時針和分針步進工作，分針走一步I度；“追時”時最快以16Hz速度工作，正常運行時10秒針走一步；分鐘馬達驅(qū)動走360步則時針走I小時；分馬達以正負脈沖形式驅(qū)動，電流小于310微安，脈沖占空時間46.875毫秒；機芯的歸零和追時校時先秒針歸零，啟動秒光耦和秒馬達，秒針以16HZ脈沖驅(qū)動快走，在檢測到有效秒光耦脈沖后，立刻關(guān)閉秒光耦，在計步M步后，秒歸零結(jié)束；然后啟動分光和分馬達，指針以最大16HZ脈沖驅(qū)動快走，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，還要考慮到接收到無效光耦脈沖情況:秒針在55秒前啟動秒歸零，在I秒內(nèi)接收到光反饋，即認為是無效反饋；分歸零時，在4秒內(nèi)接收到光反饋，即認為時無效反饋；同時，分歸零檢測到光反饋信號要保持一定時間，才能計步繼續(xù)走N步，然后歸零結(jié)束；歸零結(jié)束后，讀取單片機自身實時時間，然后進入追時階段，秒針的追時實際是等待單片機自身時間與秒針所指示時間相等時，啟動秒驅(qū)動脈沖；分針的追時，最大以16HZ的分脈沖驅(qū)動；只要單片機時間與指針指示時間不等，就要進入追時，追時時，如果指針所指示時間大于實際時間，且在5分鐘內(nèi)，則采取等待模式，等時間到達后，再發(fā)出分脈沖，否則直接追時。
[0024]在于所述的低功耗雙模藍牙接口模塊負責(zé)與手機藍牙的通信，并控制TF卡的存儲和鈴聲音樂的下載和播