CN208903086U - 一种联网时钟 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种联网时钟，包括数据处理模块及与其连接的Wi‑Fi模块、显示部件、外围部件、用户接口模块及存储芯片；Wi‑Fi模块用于连接无线局域网以使数据处理模块与互联网上的时间服务器通信，显示部件包括显示屏，显示屏上设有与数据处理模块连接的显示控制模块，外围部件包括时钟芯片、数字功放模块及由数字功放模块驱动的扬声器，时钟芯片内置晶振用于提供本地时间，用户接口模块用于用户与数据处理模块的信息交互，数据处理模块用于对获取的数据进行处理，存储芯片用于对数据处理模块获取的数据进行缓存。通过设置Wi‑Fi模块，使得显示屏显示的时间与网络时间同步，以提高走时精度，通过设置时钟芯片，使得该时钟离线时也能获取精准的本地时间。

Description

一种联网时钟

技术领域

本实用新型涉及智能钟表技术领域，更具体地，涉及一种联网时钟。

背景技术

随着科技的发展和社会的不断进步，几乎每户人家都会安装一到两个时钟，或机械式，或数字式，而且对时钟精度的要求也越来越高。传统的时钟由于计时不够精准，需要经常维护，因此已经不能满足现代人们的需要。由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，现市面已出现了各式各样的数字时钟，不管在样式上还是在性能上都发生了质的变化，而且数字时钟的精度也远超过了老式钟表。尽管如此，由于产品成本和技术等各方面的制约，市面上的数字时钟质量也是参差不齐，并不能做到每种产品都如出一辙，就是精度高一点的数字时钟也大约每年会有1分钟的误差，差一点的甚至每个月都有十秒左右的误差。随着日积月累偏差会越来越大，最后当人们察觉出时间偏差时，大多数时候的做法都是也只能是手动去调整时间，而此时参考的对象是手机、电脑、电视广播居多，因为人们都潜意识地认为这些设备时间比较准确。而事实上也是如此，由于这些设备上的时间并非来自单一的时钟源，也就是并不完全是由自己来计时，还有参考的时钟源——时间服务器，手机和电脑通过NTP或SNTP网络时间协议与时间服务器进行时间同步。同理，时间服务器也需要一个时钟源，中间可能还会经过好几个服务器，但其最终的时钟源头都是原子钟，其精度可以达到每2000万年才误差1秒，这也是目前世界上最准确的时钟了。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种联网时钟，能与网络时间同步，走时精度高。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

提供一种联网时钟，包括数据处理模块及与其连接的Wi-Fi模块、显示部件、外围部件、用户接口模块及存储芯片；Wi-Fi模块用于连接无线局域网以使数据处理模块与互联网上的时间服务器通信，显示部件包括显示屏，显示屏上设有与数据处理模块连接的显示控制模块，外围部件包括时钟芯片、数字功放模块及由数字功放模块驱动的扬声器，时钟芯片内置晶振用于提供本地时间，用户接口模块用于用户与数据处理模块的信息交互，数据处理模块用于对获取的数据进行处理，存储芯片用于对数据处理模块获取的数据进行缓存。

显示控制模块接收数据处理模块指令对显示屏显示内容进行更新；数字功放模块为功率放大器LM4871。

上述方案中，通过设置Wi-Fi模块，使得数据处理模块可以连接互联网，控制显示屏显示的时间与网络时间同步，以提高走时精度，通过设置时钟芯片，使得该时钟离线时也能获取精准的本地时间。

该物联网时钟的时间信息来源主要有两个，第一个是时钟芯片提供的本地时间信息，第二个是数据处理模块通过Wi-Fi模块从互联网上的时间服务器获取的网络时间信息，第一个为主时间信息，第二个为辅时间信息。数据处理模块时刻从时钟芯片获取本地时间信息，当Wi-Fi模块正常工作时，该时钟为在线状态，数据处理模块则能成功获取网络时间，并控制显示屏显示的时间与网络时间同步；当Wi-Fi模块异常时，该时钟为离线状态，数据处理模块则无法获取网络时间，只能从时钟芯片获取本地时间信息并控制显示屏显示本地时间。关于Wi-Fi模块的工作，Wi-Fi模块有电时就会不断尝试连接无线局域网，若连接成功则会保持该连接状态，此为Wi-Fi模块正常工作，否则会定时重复尝试连接，连接失败则为Wi-Fi模块异常，Wi-Fi模块的工作过程属于现有技术。

优选地，数据处理模块采用意法半导体的ARM Cortex-M4系列的一款微控制器芯片STM32F429IGT6，带有180MHz的CPU，并加入了DSP(数字信号处理)和FPU(浮点运算单元)指令，和高达256KB的SRAM和2MB的存储空间，另外，该微控制器芯片还集成众多外设接口，可连接其他设备，这些外设接口为该数字时钟的功能扩展提供方便，大大降低开发难度，也增加了该数字时钟的可靠性。

优选地，时钟芯片为高精度时钟芯片DS3231，具有温度补偿功能，在有备用电池的情况下，即使主电源掉电，该芯片仍然可以继续进行精确的计时，性能不受影响；除了时间计时，还有日期(可以自动完成闰年、平年的天数计算)和闹钟功能。

优选地，Wi-Fi模块为ESP8266，通过NTP协议和HTTP协议与互联网上的时间服务器进行通信；存储芯片为NAND01G-B2B。

优选地，数据处理模块与互联网上的气象服务器进行通信；所述外围部件还包括用于检测室内温湿度的温湿度传感器。温湿度传感器为HTU21D，数据处理模块读取其内部的数据寄存器就能获取经过转换后的温湿度测量数据；此外，该温湿度传感器内部还存有电子识别码及输出校验功能，可以提高通信的可靠性，在标准环境下，该传感器无需校准，即使长期处于湿度饱和状态也可以迅速恢复；其温度测量范围为-40℃至+105℃，湿度测量范围为0％至100％，完全可以满足本地温湿度采集的任务；通过气象服务器能获取室外温湿度，将室内温湿度与室外温湿度对比，给使用者直观的室内外温湿度差，帮助使用者判断出门是否添减衣物，或回家后应将室内冷、暖气开到什么程度，给使用者带来便利。

优选地，所述外围部件还包括用于获取室内光强度信息的环境光传感器。环境光传感器为TEMT6000，内部由一个高灵敏可见光光敏(NPN型)三极管构成，它可以将捕获的微小光线变化并放大100倍左右，可以轻松地被数据处理模块识别，并进行AD转换就可以获取反映环境光强度的信息，这样数据处理模块就可以根据光强度信息对显示屏的亮度进行调节；TEMT6000对可见光照度的反应特性与人眼的特性类似，可以模拟人对环境光线的强度的判断，从而方便做出与人友好互动的应用。

优选地，用户接口模块包括功能按键及电容式触摸屏。这样设置可以给使用者更好的使用体验；两者相配合可以完成一些参数写入和功能配置工作，例如：配置Wi-Fi模块的接入点；设置时区；设置获取生活信息的城市；设置闹钟；设置喜好的主题；设置更新时间的间隔等等。

优选地，显示屏为7寸IPS TFT显示屏；还包括用于对显示屏的帧数据进行缓存的同步动态随机存储器SDRAM。这样设置使得数据处理模块直接对显示屏进行操作，速度快，显示视频或动画流畅。

优选地，所述显示部件还包括用于显示Wi-Fi模块工作状态的Wi-Fi工作指示灯及用于显示显示屏工作状态的RGB指示灯。

优选地，还包括用于为数据处理模块、Wi-Fi模块、显示部件、外围部件、用户接口模块及存储芯片提供电能的电池模块。这样设置使得在电源无电时，该数字时钟仍然可以精准计时。

进一步优选地，还包括用于连接电池模块与电源的USB接口。USB接口与电池模块内的充电管理电路连接，使用者将电源通过连接线及USB接口与电池模块连接后即可为电池模块充电。

优选地，所述电池模块包括两组电路，一组由DC-DC直流变换器产生用于为显示屏供电，另一组由3.3V低压差线性稳压器产生用于为除显示屏以外设备供电。

优选地，数据处理模块与互联网上的数据服务器进行通信并控制数据显示在显示屏上。通过数据服务器可以获取万年历、节假日信息、天气预报、灾害预警、空气质量等与使用者生活息息相关的信息，这些信息显示在显示屏上以供使用者查看。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型一种联网时钟，通过设置Wi-Fi模块，使得数据处理模块可以连接互联网，控制显示屏显示的时间与网络时间同步，以提高走时精度，通过设置时钟芯片，使得该时钟离线时也能获取精准的本地时间。

附图说明

图1为本实施例一种联网时钟的模块框架示意图。

图2为本实施例中各设备的连接框图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例

本实施例一种联网时钟，如图1至图2所示，包括数据处理模块及与其连接的Wi-Fi模块、显示部件、外围部件、用户接口模块及存储芯片；Wi-Fi模块用于连接无线局域网以使数据处理模块与互联网上的时间服务器通信，显示部件包括显示屏，显示屏上设有与数据处理模块连接的显示控制模块，外围部件包括时钟芯片、数字功放模块及由数字功放模块驱动的扬声器，时钟芯片内置晶振用于提供本地时间，用户接口模块用于用户与数据处理模块的信息交互，数据处理模块用于对获取的数据进行处理，存储芯片用于对数据处理模块获取的数据进行缓存。

显示控制模块接收数据处理模块指令对显示屏显示内容进行更新；数字功放模块为功率放大器LM4871。

本实用新型通过设置Wi-Fi模块，使得数据处理模块可以连接互联网，控制显示屏显示的时间与网络时间同步，以提高走时精度，通过设置时钟芯片，使得该时钟离线时也能获取精准的本地时间。

该物联网时钟的时间信息来源主要有两个，第一个是时钟芯片提供的本地时间信息，第二个是数据处理模块通过Wi-Fi模块从互联网上的时间服务器获取的网络时间信息，第一个为主时间信息，第二个为辅时间信息。数据处理模块时刻从时钟芯片获取本地时间信息，当Wi-Fi模块正常工作时，该时钟为在线状态，数据处理模块则能成功获取网络时间，并控制显示屏显示的时间与网络时间同步；当Wi-Fi模块异常时，该时钟为离线状态，数据处理模块则无法获取网络时间，只能从时钟芯片获取本地时间信息并控制显示屏显示本地时间。关于Wi-Fi模块的工作，Wi-Fi模块有电时就会不断尝试连接无线局域网，若连接成功则会保持该连接状态，否则会定时重复尝试连接，Wi-Fi模块的工作过程属于现有技术。

其中，数据处理模块采用意法半导体的ARM Cortex-M4系列的一款微控制器芯片STM32F429IGT6，带有180MHz的CPU，并加入了DSP(数字信号处理)和FPU(浮点运算单元)指令，和高达256KB的SRAM和2MB的存储空间，另外，该微控制器芯片还集成众多外设接口，可连接其他设备，这些外设接口为该数字时钟的功能扩展提供方便，大大降低开发难度，也增加了该数字时钟的可靠性。

另外，时钟芯片为高精度时钟芯片DS3231，具有温度补偿功能，在有备用电池的情况下，即使主电源掉电，该芯片仍然可以继续进行精确的计时，性能不受影响；除了时间计时，还有日期(可以自动完成闰年、平年的天数计算)和闹钟功能。

其中，Wi-Fi模块为ESP8266，通过NTP协议和HTTP协议与互联网上的时间服务器进行通信；存储芯片为NAND01G-B2B。

另外，数据处理模块与互联网上的气象服务器进行通信；所述外围部件还包括用于检测室内温湿度的温湿度传感器。温湿度传感器为HTU21D，数据处理模块读取其内部的数据寄存器就能获取经过转换后的温湿度测量数据；此外，该温湿度传感器内部还存有电子识别码及输出校验功能，可以提高通信的可靠性，在标准环境下，该传感器无需校准，即使长期处于湿度饱和状态也可以迅速恢复；其温度测量范围为-40℃至+105℃，湿度测量范围为0％至100％，完全可以满足本地温湿度采集的任务；通过气象服务器能获取室外温湿度，将室内温湿度与室外温湿度对比，给使用者直观的室内外温湿度差，帮助使用者判断出门是否添减衣物，或回家后应将室内冷、暖气开到什么程度，给使用者带来便利。

其中，所述外围部件还包括用于获取室内光强度信息的环境光传感器。环境光传感器为TEMT6000，内部由一个高灵敏可见光光敏(NPN型)三极管构成，它可以将捕获的微小光线变化并放大100倍左右，可以轻松地被数据处理模块识别，并进行AD转换就可以获取反映环境光强度的信息，这样数据处理模块就可以根据光强度信息对显示屏的亮度进行调节；TEMT6000对可见光照度的反应特性与人眼的特性类似，可以模拟人对环境光线的强度的判断，从而方便做出与人友好互动的应用。

另外，用户接口模块包括功能按键及电容式触摸屏。这样设置可以给使用者更好的使用体验；两者相配合可以完成一些参数写入和功能配置工作，例如：配置Wi-Fi模块的接入点；设置时区；设置获取生活信息的城市；设置闹钟；设置喜好的主题；设置更新时间的间隔等等。

其中，显示屏为7寸IPS TFT显示屏；还包括用于对显示屏的帧数据进行缓存的同步动态随机存储器SDRAM。这样设置使得数据处理模块直接对显示屏进行操作，速度快，显示视频或动画流畅。

另外，所述显示部件还包括用于显示Wi-Fi模块工作状态的Wi-Fi工作指示灯及用于显示显示屏工作状态的RGB指示灯。

其中，还包括用于为数据处理模块、Wi-Fi模块、显示部件、外围部件、用户接口模块及存储芯片提供电能的电池模块。这样设置使得在电源无电时，该数字时钟仍然可以精准计时。

另外，还包括用于连接电池模块与电源的USB接口。USB接口与电池模块内的充电管理电路连接，使用者将电源通过连接线及USB接口与电池模块连接后即可为电池模块充电。

其中，所述电池模块包括两组电路，一组由DC-DC直流变换器产生用于为显示屏供电，另一组由3.3V低压差线性稳压器产生用于为除显示屏以外设备供电。

另外，数据处理模块与互联网上的数据服务器进行通信并控制数据显示在显示屏上。通过数据服务器可以获取万年历、节假日信息、天气预报、灾害预警、空气质量等与使用者生活息息相关的信息，这些信息显示在显示屏上以供使用者查看。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种联网时钟，其特征在于，包括数据处理模块及与其连接的Wi-Fi模块、显示部件、外围部件、用户接口模块及存储芯片；Wi-Fi模块用于连接无线局域网以使数据处理模块与互联网上的时间服务器通信，显示部件包括显示屏，显示屏上设有与数据处理模块连接的显示控制模块，外围部件包括时钟芯片、数字功放模块及由数字功放模块驱动的扬声器，时钟芯片内置晶振用于提供本地时间，用户接口模块用于用户与数据处理模块的信息交互，数据处理模块用于对获取的数据进行处理，存储芯片用于对数据处理模块获取的数据进行缓存。

2.根据权利要求1所述的一种联网时钟，其特征在于，数据处理模块与互联网上的气象服务器进行通信；所述外围部件还包括用于检测室内温湿度的温湿度传感器。

3.根据权利要求1所述的一种联网时钟，其特征在于，所述外围部件还包括用于获取室内光强度信息的环境光传感器。

4.根据权利要求1所述的一种联网时钟，其特征在于，用户接口模块包括功能按键及电容式触摸屏。

5.根据权利要求1所述的一种联网时钟，其特征在于，显示屏为IPS TFT显示屏；还包括用于对显示屏的帧数据进行缓存的同步动态随机存储器SDRAM。

6.根据权利要求1所述的一种联网时钟，其特征在于，所述显示部件还包括用于显示Wi-Fi模块工作状态的Wi-Fi工作指示灯及用于显示显示屏工作状态的RGB指示灯。

7.根据权利要求1所述的一种联网时钟，其特征在于，还包括用于为数据处理模块、Wi-Fi模块、显示部件、外围部件、用户接口模块及存储芯片提供电能的电池模块。

8.根据权利要求1所述的一种联网时钟，其特征在于，还包括用于连接电池模块与电源的USB接口。

9.根据权利要求7所述的一种联网时钟，其特征在于，所述电池模块包括两组电路，一组由DC-DC直流变换器产生用于为显示屏供电，另一组由3.3V低压差线性稳压器产生用于为除显示屏以外设备供电。

10.根据权利要求1至9任一项所述的一种联网时钟，其特征在于，数据处理模块与互联网上的数据服务器进行通信并控制数据显示在显示屏上。