CN103345142A - 一种多功能智能电子钟 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能智能电子钟，包括钟体，钟体的表面设有显示屏，钟体的内部设有控制电路；本发明包括正常模式和闹钟模式等多种工作模式，通过对钟体的垂直旋转实现工作模式的切换。当对钟体进行垂直旋转时，重力传感模块用于检测钟体的垂直旋转角度，并根据垂直旋转角度发送相应的旋转位置信号给主控制器模块，主控制器模块根据旋转位置信号切换相应的工作模式。本发明还可以根据周围的光照和人体感应智能调整显示屏背景光的开关。本发明具有以下有益效果：省去了大量的外置操作按键，操作简单、方便；采用若干震动开关实现重力感应器的功能，结构简单、成本低廉；智能调节背景光，无须任何人工操作。

Description

一种多功能智能电子钟

技术领域

本发明属于电子钟技术领域，具体涉及一种多功能智能电子钟。

背景技术

传统电子时钟一般具有显示当前时间以及闹钟的功能，现有技术中有些电子时钟也提供检测温度的功能，但当显示的信息较多时，需要较大的显示屏，成本较高且携带不便。现有技术中也有切换显示屏显示信息的技术方案，用于缩小显示屏的面积，但是需要通过按键进行切换，会造成电子时钟上的按键过多，操作不便。还有一些现有的电子时钟提供显示屏背景光控制功能，按下某一按键后，即开启显示屏的背景光，便于黑暗环境下使用时钟，但是又增加了一个按键，造成电子时钟上的按键过多，操作不便。由此可见，现有技术中电子时钟的各种功能大都通过按键进行控制，按键多，操作复杂繁琐。

发明内容

为了克服现有技术中存在的多功能电子钟按键多、操作复杂的缺陷，本发明提供一种新型的多功能智能电子钟。本发明具体的技术方案如下：

一种多功能智能电子钟，包括钟体，钟体的表面设有显示屏，钟体的内部设有控制电路，显示屏与控制电路连接； 

控制电路包括主控制器模块、重力传感模块和时钟模块，主控制器模块分别与重力传感模块和时钟模块连接；主控制器模块用于管理其他各模块的工作；

多功能智能电子钟包括至少两种工作模式，通过对钟体的垂直旋转实现工作模式的切换；当对钟体进行垂直旋转时，重力传感模块用于检测钟体的垂直旋转角度，并根据垂直旋转角度发送相应的旋转位置信号给主控制器模块，主控制器模块根据旋转位置信号切换相应的工作模式；垂直旋转角度是指钟体相对于水平面的角度。

作为优化方案，多功能智能电子钟包括两种工作模式：正常模式和闹钟模式；控制电路还包括按键模块，按键模块与主控制器模块连接；

当处于正常模式时：

按键模块用于设置当前时间；

时钟模块用于采集时钟信号，并将采集到的时钟信号发送给主控制器模块；主控制器模块接收时钟信号，并转发给显示屏，显示屏根据时钟信号显示当前时间信息； 

当处于闹钟模式时：

按键模块用于设置闹钟时间；

时钟模块启动闹钟功能，当预设的闹钟时间与当前时间相同时，时钟模块发送闹钟信号给主控制器模块；主控制器模块将闹钟信号转发给一蜂鸣器进行报警。

作为优化方案，多功能智能电子钟的工作模式还包括温度模式，控制电路还包括与主控制器模块连接的温度采集模块；

当处于温度模式时：

温度采集模块用于采集周围环境的温度信息，并将采集到的温度信号发送给主控制器模块；主控制器模块接收温度信号，并转发给显示屏，显示屏根据温度信号显示温度信息。

作为优化方案，多功能智能电子钟的工作模式还包括音乐模式，控制电路还包括与主控制器模块连接的音乐播放模块；

当处于音乐模式时：

主控制器模块发送播放信号给音乐播放模块，音乐播放模块接收到播放信号后开始播放音乐。

作为优化方案，

当重力传感模块检测到钟体的垂直旋转角度为0°时，发送第一旋转位置信号给主控制器模块，主控制器模块接收到第一旋转位置信号后，切换到正常模式；

当重力传感模块检测到钟体的垂直旋转角度为90°时，发送第二旋转位置信号给主控制器模块，主控制器模块接收到第二旋转位置信号后，切换到温度模式；

当重力传感模块检测到钟体的垂直旋转角度为180°时，发送第三旋转位置信号给主控制器模块，主控制器模块接收到第三旋转位置信号后，切换到闹钟模式；

当重力传感模块检测到钟体的垂直旋转角度为270°时，发送第四旋转位置信号给主控制器模块，主控制器模块接收到第四旋转位置信号后，切换到音乐模式。

作为优化方案，控制电路还包括与主控制器模块连接的背光控制模块，背光控制模块用于对显示屏的背景光进行调整，包括光度采集单元和人体感应单元，光度采集单元和人体感应单元分别与主控制器模块连接；

光度采集单元用于对周围环境光照强度进行检测，当周围环境光照强度小于或等于预设的临界值时，发送光度检测信号给主控制器模块；人体感应单元用于检测周围环境是否有人，当检测到有人时，发送人体感应信号给主控制器模块；

若主控制器模块接收到光度检测信号和人体感应信号则打开显示屏的背景光，否则关闭显示屏的背景光。

作为优化方案，控制电路还包括电源电路，电源电路包括7.5V的电池和降压电路，降压电路将电池提供的7.5V电源降压到5V，再为其他各模块供电。

作为优化方案，显示屏的型号为LCD12864。

作为优化方案，主控制器模块包括MCU芯片，MCU芯片的型号为STC12C5A60S2；时钟模块包括时钟芯片，时钟芯片的型号为DS1302；重力感应模块采用若干震动开关作为重力感应器。

作为优化方案，温度采集模块包括温度采集芯片，温度采集芯片的型号为DS18B20。

作为优化方案，音乐播放模块包括相互连接的mp3播放芯片和音频放大电路，音频放大电路将mp3播放芯片输出的音频进行功率放大后，通过一喇叭播放。

作为优化方案，光度采集单元包括光敏电阻和电压比较器芯片，电压比较器芯片的型号为LM393；人体感应单元包括热释电传感器和传感信号处理芯片，传感信号处理芯片的型号为BISS0001。

作为优化方案，降压电路包括降压芯片，降压芯片的型号为7805。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明的时钟可以包括显示时间、检测温度、闹钟、以及播放音乐等多种功能，设置多种工作模式切换显示屏的显示内容，缩小显示屏和时钟体积，节省成本且便于携带；

（2）采用重力感应的方式切换显示屏的显示内容，省去了大量的外置操作按键，操作简单、方便；

（3）重力感应模块中采用若干震动开关实现重力感应器的功能，结构简单、成本低廉；

（4）本发明还采用光度检测和人体感应混合调节显示屏背景光的技术方案，使电子钟更加智能，无须任何人工操作即可根据需要调节背景光；且进一步省去了操作按键，保持外观简洁。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为控制电路的结构示意图；

图3为主控制器模块的电路原理图；

图4为按键模块的电路原理图；

图5为电源电路的电路原理图；

图6为重力传感模块的电路原理图；

图7为时钟模块的电路原理图； 

图8为温度采集模块的电路原理图；

图9为音乐播放模块的电路原理图；

图10为光度采集单元的电路原理图；

图11为人体感应单元的电路原理图；

图12为显示屏电路的电路原理图；

图13为音频放大电路的电路原理图；

图14为本发明处于温度模式的结构示意图；

图15为本发明处于闹钟模式的结构示意图；

图16为本发明处于音乐模式的结构示意图。

上图中序号为：1-钟体、2-显示屏、3-控制电路、31-主控制器模块、32-时钟模块、33-重力传感模块、34-温度采集模块、35-音乐播放模块、36-背光控制模块、361-光度采集单元、362-人体感应单元、37-电源电路。

具体实施方式

下面结合附图以实施例的方式详细描述本发明。

实施例1：

如图1所示，一种多功能智能电子钟，包括钟体1，在本实施例中，钟体1为长方体，但不限于此，也可以是其他形状。钟体1的表面设有显示屏2，钟体1的内部设有控制电路3，显示屏2与控制电路3连接。

如图2所示，控制电路3包括主控制器模块31、重力传感模块33、时钟模块32、温度采集模块34、音乐播放模块35、电源电路37以及按键模块，主控制器模块31分别与重力传感模块33、时钟模块32、温度采集模块34、音乐播放模块35、电源电路37以及按键模块连接。主控制器模块31用于管理其他各模块的工作；电源电路37包括7.5V的电池和降压电路，降压电路将电池提供的7.5V电源降压到5V，再为其他各模块供电。

在本实施例中，多功能智能电子钟包括四种工作模式：正常模式、温度模式、闹钟模式和音乐模式；通过对钟体1的垂直旋转实现工作模式的切换。重力传感模块33用于检测钟体1的垂直旋转角度，并根据垂直旋转角度发送相应的旋转位置信号给主控制器模块31，主控制器模块31根据旋转位置信号切换相应的工作模式；垂直旋转角度是指钟体1相对于水平面的角度。

各工作模式的切换方式及工作内容如下：

如图1所示，当重力传感模块33检测到钟体1的垂直旋转角度为0°时，发送第一旋转位置信号给主控制器模块31，主控制器模块31接收到第一旋转位置信号后，切换到正常模式；

当处于正常模式时：

按键模块用于设置当前时间；

时钟模块32用于采集时钟信号，并将采集到的时钟信号发送给主控制器模块31；主控制器模块31接收时钟信号，并转发给显示屏2，显示屏2根据时钟信号显示当前时间信息。

如图14所示，当重力传感模块33检测到钟体1的垂直旋转角度为90°时，发送第二旋转位置信号给主控制器模块31，主控制器模块31接收到第二旋转位置信号后，切换到温度模式；

当处于温度模式时：

温度采集模块34用于采集周围环境的温度信息，并将采集到的温度信号发送给主控制器模块31；主控制器模块31接收温度信号，并转发给显示屏2，显示屏2根据温度信号显示温度信息。

如图15所示，当重力传感模块33检测到钟体1的垂直旋转角度为180°时，发送第三旋转位置信号给主控制器模块31，主控制器模块31接收到第三旋转位置信号后，切换到闹钟模式；

当处于闹钟模式时：

按键模块用于设置闹钟时间；

时钟模块32启动闹钟功能，当预设的闹钟时间与当前时间相同时，时钟模块32发送闹钟信号给主控制器模块31；主控制器模块31将闹钟信号转发给一蜂鸣器进行报警。

如图16所示，当重力传感模块33检测到钟体1的垂直旋转角度为270°时，发送第四旋转位置信号给主控制器模块31，主控制器模块31接收到第四旋转位置信号后，切换到音乐模式；

当处于音乐模式时：

主控制器模块31发送播放信号给音乐播放模块35，音乐播放模块35接收到播放信号后开始播放音乐。

如图3所示，在本实施例中，主控制器模块31包括MCU芯片，MCU芯片的型号为STC12C5A60S2。MCU芯片的外围电路包括晶振电路和复位电路其中，晶振电路由晶振Y1、电容CC3和电容CC4组成，复位电路由电解电容CC1和电阻RC1组成。外围电路还包括闹钟报警电路，闹钟报警电路由三极管QN1和蜂鸣器BZ1组成，该电路的作用是时钟工作在闹钟模式时，达到设定的时间，则主控器MCU的P11口输出一定的频率的PWM信号给闹钟报警电路。

如图4所示，按键模块包括三路按键KK1、KK2和KK3，该三路按键KK1、KK2和KK3分别对应按键模块的三个管脚KeyTest1、KeyTest2和KeyTest3，按键模块的三个管脚KeyTest1、KeyTest2和KeyTest3分别与MCU芯片的管脚P35、P36和P37连接。

当处于正常模式时，长按按键KK1，可以进入设定校时功能，按一下设定年，KK2可以进行设定值的增加，KK3可以进行设计定值的减少；同理在此模式下再按一下KK1可以设定月、日、时、分、秒。

当处于闹钟模式时，按键KK1、KK2和KK3用于设定闹钟时间，其设定方法同正常模式。

如图5所示，降压电路包括降压芯片，降压芯片的型号为7805，通过该降压芯片将电压由7.5V降为5V。

如图6所示，重力传感模块采用四路震动开关S1、S2、S3和S4来实现旋转效果，由于在本实施例中只需要0°、90°、180°和270°的采集，震动开关可以达到其效果且价格低，因此采用震动开关作为重力传感器来采集旋转角度。四路震动开关S1、S2、S3和S4分别与MCU芯片的管脚P27、P26、P25、P24接通，当钟体1垂直旋转到一定位置时，相应位置的一路震动开关断开，而其他三路震动开关闭合，使该断开的震动开关对应MCU芯片的相应管脚导通，即发送了一旋转位置信号，MCU芯片据此切换工作模式。

如图7所示，时钟模块32包括时钟芯片，时钟芯片的型号为DS1302。DS1302 是DALLAS 公司推出的涓流充电时钟芯片，内含有一个实时时钟/日历电路和31 字节的静态RAM，通过简单的串行接口与MCU芯片进行通信，实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日、月、年的信息，每月的天数和闰年的天数可自动调整。时钟操作可通过AM/PM 指示决定采用24 或12 小时格式。DS1302 与MCU芯片之间能简单地采用同步串行的方式进行通信，仅需用到三个口线：RES 复位，I/O 数据线， SCLK串行时钟。时钟芯片的管脚RST、I/O和SCLK分别与MCU芯片的管脚P15、P16和P17连接。

如图8所示，温度采集模块34包括温度采集芯片，温度采集芯片的型号为DS18B20。温度采集芯片对周围环境温度进行采集，并通过第2管脚将采集到的温度信号发送给MCU芯片的管脚P14。

音乐播放模块35包括相互连接的mp3播放芯片和音频放大电路， 其中，mp3播放芯片的型号为VS1003B-L，如图9所示，音频放大电路如图13所示。音频放大电路将mp3播放芯片输出的音频进行功率放大后，通过一喇叭播放。mp3播放芯片的管脚PL与MCU芯片的管脚P10相连，用于接收来自MCU芯片的播放信号；当接收到播放信号后，由mp3播放芯片的管脚HPL输出音频。音频放大电路由功率放大器以及若干电容和电阻组成，对mp3播放芯片输出的音频进行放大。

如图12所示，显示屏2的型号为LCD12864。MCU芯片控制LCD12864，根据操作的读写时序，在液晶模块上先写字符的地址，之后写具体的年月日时分秒以及数字，这样液晶就能显示出具体的字符。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于：控制电路3还包括与主控制器模块31连接的背光控制模块36，背光控制模块36用于对显示屏2的背景光进行调整，包括光度采集单元361和人体感应单元362，光度采集单元361和人体感应单元362分别与主控制器模块31连接。

光度采集单元361用于对周围环境光照强度进行检测，当周围环境光照强度小于或等于预设的临界值时，发送光度检测信号给主控制器模块31；人体感应单元362用于检测周围环境是否有人，当检测到有人时，发送人体感应信号给主控制器模块31；若主控制器模块31接收到光度检测信号和人体感应信号则打开显示屏2的背景光，否则关闭显示屏2的背景光。

如图10所示，光度采集单元361包括光敏电阻和电压比较器芯片，电压比较器芯片的型号为LM393。光敏电阻的工作原理是光照较强时，电阻减小，随着光照强度的减弱，电阻逐渐增大。通常情况下，在室外太阳光强照射下、室内适宜光照下、室内昏暗条件下三种光照条件下分别测的光敏电阻的阻值为<=320欧、1.4~3.6k欧、>=15.6k欧。电阻值的变化将引起电压的变化，当光敏电阻采集到环境亮度的信号时，光敏电阻电压增大。本实施例预设一临界值，当电压比较器检测到光敏电阻的电压低于0.4V时，则表示室内光线过暗，就会输出高电平信号给MCU芯片的管脚P12，该信号即为光度检测信号。

如图11所示，人体感应单元362包括热释电传感器和传感信号处理芯片，传感信号处理芯片的型号为BISS0001。热释电传感器用于探测周围环境是否有人，当探测到有人时，发送传感信号给传感信号处理芯片，传感信号处理芯片进行处理后向MCU芯片的管脚P13发送输出一信号，该信号即为人体感应信号。

当MCU芯片的管脚P12接收到光度检测信号，同时管脚P13也接收到人体感应信号时，MCU芯片的管脚P21即输出一个开灯信号，打开显示屏2的背景灯。

本实施例的其他技术特征均与实施例1相同，在此不在赘述。

以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。 

Claims (13)

1. 一种多功能智能电子钟，包括钟体（1），所述钟体（1）的表面设有显示屏（2），所述钟体（1）的内部设有控制电路，所述显示屏（2）与所述控制电路连接；其特征在于，

所述控制电路包括主控制器模块、重力传感模块和时钟模块，所述主控制器模块分别与所述重力传感模块和所述时钟模块连接；所述主控制器模块用于管理其他各模块的工作；

所述多功能智能电子钟包括至少两种工作模式，通过对所述钟体（1）的垂直旋转实现工作模式的切换；当对所述钟体（1）进行垂直旋转时，所述重力传感模块用于检测所述钟体（1）的垂直旋转角度，并根据所述垂直旋转角度发送相应的旋转位置信号给所述主控制器模块，所述主控制器模块根据所述旋转位置信号切换相应的工作模式；所述垂直旋转角度是指所述钟体（1）相对于水平面的角度。

2. 根据权利要求1所述的一种多功能智能电子钟，其特征在于，所述多功能智能电子钟包括两种工作模式：正常模式和闹钟模式；所述控制电路还包括按键模块，所述按键模块与所述主控制器模块连接； 

当处于正常模式时： 

所述按键模块用于设置当前时间；

所述时钟模块用于采集时钟信号，并将采集到的时钟信号发送给所述主控制器模块；所述主控制器模块接收所述时钟信号，并转发给所述显示屏（2），所述显示屏（2）根据所述时钟信号显示当前时间信息；

当处于闹钟模式时：

所述按键模块用于设置闹钟时间；

所述时钟模块启动闹钟功能，当预设的闹钟时间与当前时间相同时，所述时钟模块发送闹钟信号给所述主控制器模块；所述主控制器模块将所述闹钟信号转发给一蜂鸣器进行报警。

3. 根据权利要求2所述的一种多功能智能电子钟，其特征在于，所述多功能智能电子钟的工作模式还包括温度模式，所述控制电路还包括与所述主控制器模块连接的温度采集模块；

当处于温度模式时：

所述温度采集模块用于采集周围环境的温度信息，并将采集到的温度信号发送给所述主控制器模块；所述主控制器模块接收所述温度信号，并转发给所述显示屏（2），所述显示屏（2）根据所述温度信号显示温度信息。

4. 根据权利要求3所述的一种多功能智能电子钟，其特征在于，所述多功能智能电子钟的工作模式还包括音乐模式，所述控制电路还包括与所述主控制器模块连接的音乐播放模块；

当处于音乐模式时：

所述主控制器模块发送播放信号给所述音乐播放模块，所述音乐播放模块接收到所述播放信号后开始播放音乐。

5. 根据权利要求4所述的一种多功能智能电子钟，其特征在于，

当所述重力传感模块检测到所述钟体（1）的垂直旋转角度为0°时，发送第一旋转位置信号给所述主控制器模块，所述主控制器模块接收到所述第一旋转位置信号后，切换到正常模式；

当所述重力传感模块检测到所述钟体（1）的垂直旋转角度为90°时，发送第二旋转位置信号给所述主控制器模块，所述主控制器模块接收到所述第二旋转位置信号后，切换到温度模式；

当所述重力传感模块检测到所述钟体（1）的垂直旋转角度为180°时，发送第三旋转位置信号给所述主控制器模块，所述主控制器模块接收到所述第三旋转位置信号后，切换到闹钟模式；

当所述重力传感模块检测到所述钟体（1）的垂直旋转角度为270°时，发送第四旋转位置信号给所述主控制器模块，所述主控制器模块接收到所述第四旋转位置信号后，切换到音乐模式。

6. 根据权利要求1-5任一项所述的一种多功能智能电子钟，其特征在于，所述控制电路还包括与所述主控制器模块连接的背光控制模块，所述背光控制模块用于对显示屏（2）的背景光进行调整，包括光度采集单元和人体感应单元，所述光度采集单元和所述人体感应单元分别与所述主控制器模块连接；

所述光度采集单元用于对周围环境光照强度进行检测，当周围环境光照强度小于或等于预设的临界值时，发送光度检测信号给所述主控制器模块；所述人体感应单元用于检测周围环境是否有人，当检测到有人时，发送人体感应信号给所述主控制器模块；

若所述主控制器模块接收到所述光度检测信号和所述人体感应信号则打开显示屏（2）的背景光，否则关闭显示屏（2）的背景光。

7. 根据权利要求6所述的一种多功能智能电子钟，其特征在于，所述控制电路还包括电源电路，所述电源电路包括7.5V的电池和降压电路，所述降压电路将所述电池提供的7.5V电源降压到5V，再为所述其他各模块供电。

8. 根据权利要求1任一项所述的一种多功能智能电子钟，其特征在于，所述显示屏（2）的型号为LCD12864。

9. 根据权利要求1任一项所述的一种多功能智能电子钟，其特征在于，所述主控制器模块包括MCU芯片，所述MCU芯片的型号为STC12C5A60S2；所述时钟模块包括时钟芯片，所述时钟芯片的型号为DS1302；所述重力感应模块采用若干震动开关作为重力感应器。

10. 根据权利要求3所述的一种多功能智能电子钟，其特征在于，所述温度采集模块包括温度采集芯片，所述温度采集芯片的型号为DS18B20。

11. 根据权利要求4所述的一种多功能智能电子钟，其特征在于，音乐播放模块包括相互连接的mp3播放芯片和音频放大电路，所述音频放大电路将mp3播放芯片输出的音频进行功率放大后，通过一喇叭播放。

12. 根据权利要求6所述的一种多功能智能电子钟，其特征在于，所述光度采集单元包括光敏电阻和电压比较器芯片，所述电压比较器芯片的型号为LM393；所述人体感应单元包括热释电传感器和传感信号处理芯片，所述传感信号处理芯片的型号为BISS0001。

13. 根据权利要求7所述的一种多功能智能电子钟，其特征在于，所述降压电路包括降压芯片，所述降压芯片的型号为7805。

Images