一种指针式多功能智能时钟的设计方法
【技术领域】
[0001]本发明一种指针式多功能智能时钟的设计方法属于石英钟设计技术领域，尤其是设计一种指针式多功能智能时钟的设计方法。
【背景技术】
[0002]目前市场上出现的指针式石英钟技术主要有以下缺点:
现有技术:目前市场上出现的指针式的能够自动控制校准时间的石英钟，主要有三种:
第一种，通过220V交流电源供电，通过局域以太网或485网络或互联网获得网络中的中心母钟或NTP服务器获取标准时间，然后为指针式石英钟终端自动授时。
[0003]这种产品最大缺点:
Cl)不能电池供电；
(2)需要通过有线的网络获取授时，一般需要在用户入住建筑物的前期装修期间就铺设通信网络接口和电源电缆，大多应用于办公楼、医院、铁路、广场等公共场合，不适合民用，且功耗大、价格昂贵，需要实时在线供电。
[0004]第二种，指针钟本身不用有线网络，直接接收GPS信号授时，但要架设较长的室外天线，因为在居家及办公建筑室内一般接收不到GPS信息，不利于安装和施工，且需要220V电源在线供电，不适合室内独立应用场合。
[0005]第三种，电波指针钟:
通过接收中国国家授时中心电波塔(河南商丘)发射的北京标准时间无线电信号BPC (频率68.5KHz)，利用时钟内置微处理器转换，控制时钟的走动，使时钟显示时间与北京标准时间保持准确一致。其靠普通电池供电，内置天线接收长波授时电台信号，在建筑物内对长波电台授时信号解码从而得到标准时间信息。这种产品最大缺点:
(I)虽然解决了室外天线问题，但局限性很大，无线长波授时电台覆盖的范围很不健全，即便是能覆盖的地区，其落在建筑物内的信号十分微弱，对所处的地址位置有严格要求，在室内安装时，要考虑建筑物对电波的屏蔽性，需要人工手持石英钟在室内移动踩点后安装，而且解码电路复杂，解码时间很长，效率低下。
[0006](2)不同国家的电波频率不一样，解码电路不一样，覆盖范围不一样，导致设计成本尚昂。
[0007](3)电波钟信号微弱，解码电路复杂，一般内嵌在机芯中，使得机芯的结构非常复杂O
[0008]前述的三种具有以下共同缺点:
(I)应用局限性很大，对安装的地理位置有特殊要求。
[0009](2)功能单一，只能授时，没有其他功能。
[0010](3)不能随意显示世界各大时区的时间，相对来讲，电波钟在经济性、民用化、家庭化等方面做的最好，但也只是针对某一国家或地区的授时，在某一时区或地区工作的电波钟，不能够指示另一个时区的时间。
[0011](4)不能与当前应用最普及的智能手机和移动互联网连接并交换信息。
[0012](5)不能在智能家居中应用，不具有环境监测和有毒可燃气体报警等常用辅助功會K。
[0013](6)不能方便地设置和管理闹钟和提醒功能，不能灵活地配置灯光和音乐等提醒方式。
[0014](7)铃声提醒音乐等文件不能任意下载。
[0015](8)不能对家庭或使用场所的重要成员的场景出现行为进行识别和记录。
【发明内容】
[0016]本发明为解决现有技术中的不足，提供一种应用于家庭的石英钟的新设计方案，具体的设计方案为:一种指针式多功能智能时钟的设计方法，包括将在钟面上的指针与钟面后的机芯相连接，机芯是由机芯齿轮箱9和机芯驱动电路模块I组成，机芯驱动电路模块I由电池模块2供电，机芯驱动电路模块I还与备用时钟模块3、温湿度传感器模块6、可燃和有毒气体检测模块7、PM2.5颗粒检测模块8和双模蓝牙接口模块10相连接，其中双模蓝牙接口模块10还连接音频解码与功放模块4、TF存储卡模块5。
[0017]为了更好的实现本发明的技术方案，可以进一步的将上述技术方案改进为:
在于所述的机芯驱动电路模块以单片机为主处理器，单片机平时主要处于睡眠模式，每隔15.625毫秒唤醒一次，唤醒后检查当前的工作状态，根据工作状态决定是否需要输出脉冲驱动齿轮机芯的时分马达、秒马达等操作，同时检查是否有按键按下、电池电压是否满足要求，随后进入睡眠；同时机芯驱动电路模块每隔15秒采集一次温湿度传感器模块及有毒可燃气体的检测模块及PM2.5颗粒检测模块，并对当前的温湿度，及可燃气体的浓度值进行保存和更新或送手机APP显示；在每天规定的时间和机芯驱动电路模块通过蓝牙接口和手机通信时，将所采集的传感数据发到手机APP上更新；机芯驱动电路模块可以控制蓝牙接口模块、音频解码和功放模块、TF卡模块、温湿度传感器的电源；在各模块不需要工作时完全切断该模块的电源供给，以防止静态电流的消耗。
[0018]在于所述的系统中的PM2.5颗粒检测模块与可燃和有毒气体报警器模块，由独立的5V直流开关电源供电。
[0019]在于所述的备用时钟模块通过I2C总线与单片机通信，可提供年月日时分秒等备用信息，在石英钟初始上电冷启动时，在规定的时间内，如果手机蓝牙没有发布时间，则读取备用时钟模块作为石英钟指针时间；每次在智能钟和手机连接获取标准时间后，以新的时间为校准时间，在整数秒的时刻对备用时钟模块的备用时间进行校准。
[0020]在于所述的温湿度传感器模块，采用传感器，每隔15秒上电一次，单片机通过1口模拟单总线时序读取传感器数据，温湿度传感器模块可以在用户不需要时通过手机设置而关闭电源；默认传感器数据每隔15秒更新一次，手机通过蓝牙通信时，获取的是内存中保存的最近一次的传感器数据。
[0021]在于所述的可燃和有毒气体检测模块，可燃气体检测采用烟雾气敏传感器模块，用来探测液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气、烟雾等；有毒气体检测采用半导体式VOC气体传感器，侦测0.1ppm以上的气体，用于检测空气中的甲醛、苯、二甲苯等多种有机挥发成分，默认采集时间为15秒一次，由机芯驱动模块处理器控制。
[0022]在于所述的PM2.5颗粒检测模块，采用灰尘传感器，用来测量0.8微米以上的微尘粒子，感知烟草产生的咽气和花粉，房屋粉尘等，默认采集时间为15秒一次，由机芯驱动模块处理器控制。
[0023]在于所述的机芯齿轮箱模块由机芯驱动模块处理器控制，齿轮箱有2个马达，分别驱动秒针和时分针，秒针的归零反馈光耦为S2，时分针的归零反馈光耦为SI ;S2和SI不能同时工作，当秒针归零时S2工作，分针归零时SI工作；VIN引脚为光耦LED电流，接电阻R8用来限制光耦发光管电流小于4毫安，VOUT引脚为光耦光敏三极管输出电流信号，接电阻R9用来在指针达到归零点时，将输出的脉冲电流，转换为大于2.5V的脉冲电压；机芯归零时，光耦以16HZ的方波脉冲形式工作，先秒针归零，然后分针归零；秒针在55秒左右，光耦S2通过Vout输出光脉冲电压信号；分针归零时，在51.5分左右，光耦SI通过Vout输出光脉冲电压信号；秒马达驱动秒针步进工作，秒针走一步0.375度；“正常工作”或“追时”时都以16Hz速度工作；秒马达以正负脉冲形式驱动，驱动电流小于150UA，脉冲占空时间31.25毫秒；时分马达驱动时针和分针步进工作，分针走一步I度；“追时”时最快以16Hz速度工作，正常运行时10秒针走一步；分钟马达驱动走360步则时针走I小时；分马达以正负脉冲形式驱动，电流小于310微安，脉冲占空时间46.875毫秒；机芯的归零和追时校时先秒针归零，启动秒光耦和秒马达，秒针以16HZ脉冲驱动快走，在检测到有效秒光耦脉冲后，立刻关闭秒光耦，在计步M步后，秒归零结束；然后启动分光和分马达，指针以最大16HZ脉冲驱动快走，在检测到有效分光耦脉冲后，继续走N步，关光耦，归零结束；归零时，还要考虑到接收到无效光耦脉冲情况:秒针在55秒前启动秒归零，在I秒内接收到光反馈，即认为是无效反馈；分归零时，在4秒内接收到光反馈，即认为时无效反馈；同时，分归零检测到光反馈信号要保持一定时间，才能计步继续走N步，然后归零结束；归零结束后，读取单片机自身实时时间，然后进入追时阶段，秒针的追时实际是等待单片机自身时间与秒针所指示时间相等时，启动秒驱动脉冲；分针的追时，最大以16HZ的分脉冲驱动；只要单片机时间与指针指示时间不等，就要进入追时，追时时，如果指针所指示时间大于实际时间，且在5分钟内，则采取等待模式，等时间到达后，再发出分脉冲，否则直接追时。
[0024]在于所述的低功耗双模蓝牙接口模块负责与手机蓝牙的通信，并控制TF卡的存储和铃声音乐的下载和播