一种多功能数字时钟的制作方法

1.本实用新型属于数字时钟技术领域，具体涉及一种多功能数字时钟。


背景技术：

2.数字时钟也称电子钟或者数字显示钟，是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械时钟相比，直观性为其主要的特点，且因其采用非机械驱动，因此，相比于石英钟，数字时钟具有更长的使用寿命以及更高的准确性；数字时钟已成为人们日常生活中必不可少的必需品，广泛用于个人家庭、车站、码头、剧院、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大地方便；但是，现有的数字时钟功能比较单一，仅仅只能实现时间显示功能，已不能满足人们的使用需求；由此，提供一种多功能数字时钟迫在眉睫。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种多功能时钟，以解决现有的数字时钟功能比较单一，仅仅只能实现时间显示的问题。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
5.第一方面，本实用新型提供了一种多功能数字时钟，包括：主控模块、时钟模块、第一显示模块、程序烧录模块、第二显示模块以及供电模块；
6.所述时钟模块的输出端电连接所述主控模块的时钟信号输入端，所述主控模块的时钟信号输出端电连接所述第一显示模块，用于通过所述第一显示模块进行时间显示；
7.所述程序烧录模块包括usb接口以及ch340g型usb转串口芯片，其中，所述usb接口的输入端用于连接上位机，所述usb接口的输出端通过一第一电阻电连接所述ch340g型usb转串口芯片的输入端，所述ch340g型usb转串口芯片的输出端电连接所述主控模块的数据接收端，且所述主控模块的显示信号输出端电连接所述第二显示模块；
8.所述供电模块分别电连接所述主控模块的供电端、所述时钟模块的供电端、所述第一显示模块的供电端、所述程序烧录模块的供电端以及所述第二显示模块的供电端。
9.基于上述公开的内容，本实用新型的数字时钟设置有程序烧录模块以及第二显示模块，因此，用户可使用程序烧录模块中的usb接口连接上位机，从而将上位机上的程序下载至数字时钟中，并利用主控模块运行，最终在第二显示模块上进行展示；通过上述设计，本实用新型可在显示时间的同时，在第二显示模块上显示用户需要展示的内容(如动画、图标和字符等等)，由此，提高了数字时钟的功能性，从而使得数字时钟满足不同用户的使用需求。
10.在一个可能的设计中，所述第二显示模块包括：led点阵屏、点阵行驱动单元以及点阵列驱动单元，且所述主控模块的显示信号输出端包括行驱动端和列驱动端；
11.所述主控模块的行驱动端电连接所述点阵行驱动单元的输入端，所述点阵行驱动单元的输出端电连接所述led点阵屏的行阵列接口；
12.所述主控模块的列驱动端电连接所述点阵列驱动单元的输入端，所述点阵列驱动
单元的输出端电连接所述led点阵屏的列阵列接口；
13.所述供电模块分别电连接所述led点阵屏的供电端、所述点阵行驱动单元的供电端以及所述点阵列驱动单元的供电端。
14.基于上述公开的内容，本实用新型利用led点阵屏实现用户下载内容的播放，即主控模块在接收到程序烧录模块转发的程序后，可输出点阵控制信号，从而通过点阵行驱动单元和点阵列驱动单元控制led点阵屏中行阵列和列阵列中发光二极管的点亮，由此，即可实现动画、字符和/或图标的显示。
15.在一个可能的设计中，所述点阵行驱动单元和所述点阵列驱动单元均采用sn74hc595d型移位寄存芯片。
16.在一个可能的设计中，所述多功能数字时钟还包括：数字罗盘模块，其中，所述数字罗盘模块采用hmc5883l型弱磁传感器芯片，所述hmc5883l型弱磁传感器芯片的罗盘数据输出端电连接所述主控模块的罗盘数据接收端，且所述供电模块电连接所述hmc5883l型弱磁传感器芯片的供电端。
17.基于上述公开的内容，本实用新型通过hmc5883l型弱磁传感器芯片，可实时采集磁场方向和大小，并将采集的数据传输至主控模块，由此，还可在第二显示模块中进行数字罗盘的显示，从而进一步的提高了数字时钟的功能性。
18.在一个可能的设计中，所述多功能数字时钟还包括：加速度测量模块，其中，所述加速度测量模块采用adxl335型加速度测量芯片，所述adxl335型加速度测量芯片的加速度数据输出端电连接所述主控模块的加速度数据接收端，且所述供电模块电连接所述adxl335型加速度测量芯片的供电端。
19.基于上述公开的内容，本实用新型可通过adxl335型加速度测量芯片实时测量数字时钟的加速度，由此，即可联合程序烧录模块，实现基于加速度的游戏的下载，并显示在led点阵屏上，最后，通过上下或左右倾斜数字时钟，即可在led点阵屏上操作下载的游戏。
20.在一个可能的设计中，所述多功能数字时钟还包括：时钟调整模块，其中，所述时钟调整模块包括三个按键；
21.每个按键的一端分别电连接所述主控模块的按键信号接收端，每个按键的一端还分别通过一第二电阻电连接直流电源，且每个按键的另一端分别接地。
22.基于上述公开的内容，本实用新型可通过三个按键来进行时间的调整，由此，提高了使用的便捷性。
23.在一个可能的设计中，所述主控模块采用stm32l053型主控芯片及其外围电路，所述时钟模块采用ds3231型时钟芯片，且所述第一显示模块采用lcd12864型液晶显示屏；
24.所述ds3231型时钟芯片的第16管脚电连接所述stm32l053型主控芯片的第40管脚，所述ds3231型时钟芯片的第15管脚电连接所述stm32l053型主控芯片的第39管脚，其中，所述ds3231型时钟芯片的第16管脚和第15管脚还分别通过一第三电阻电连接供电模块的输出端，且所述stm32l053型主控芯片的时钟信号输出端电连接lcd12864型液晶显示屏。
25.在一个可能的设计中，所述ds3231型时钟芯片的复位引脚电连接发光二极管的负极，其中，所述发光二极管的正极电连接第四电阻的一端，且所述第四电阻的另一端电连接所述供电模块的输出端。
26.基于上述公开的内容，本实用新型在ds3231型时钟芯片的复位引脚上设置有一发
光二极管，由此，复位引脚输出低电平时，发光二极管则会与供电模块导通，从而被点亮，通过上述设计，即可在时钟芯片复位时实现复位指示。
27.在一个可能的设计中，所述供电模块包括：lm1117mpx-3.3型线性稳压芯片，其中，所述lm1117mpx-3.3型线性稳压芯片的输入端电连接电源接口，所述lm1117mpx-3.3型线性稳压芯片的输出端电连接所述stm32l053型主控芯片的vbat管脚、所述第一显示模块的供电端、所述程序烧录模块的供电端以及所述第二显示模块的供电端。
28.在一个可能的设计中，所述供电模块还包括：滤波单元，其中，所述滤波单元包括5个并联的电容，其中，每个电容的一端均电连接所述lm1117mpx-3.3型线性稳压芯片的输出端，每个电容的另一端分别接地，且每个电容的一端还电连接所述stm32l053型主控芯片上的一内部器件电压供电端口。
附图说明
29.图1是本实用新型提供的多功能数字时钟的控制框图；
30.图2是本实用新型提供的主控模块的具体电路图；
31.图3是本实用新型提供的主控模块的复位电路图；
32.图4是本实用新型提供的主控模块的晶振电路图；
33.图5是本实用新型提供的程序烧录模块的具体电路图；
34.图6是本实用新型提供的led点阵屏的具体电路图；
35.图7是本实用新型提供的点阵行驱动单元的具体电路图；
36.图8是本实用新型提供的点阵列驱动单元的具体电路图；
37.图9是本实用新型提供的数字罗盘模块的具体电路图；
38.图10是本实用新型提供的加速度测量模块的具体电路图；
39.图11是本实用新型提供的时钟调整模块的具体电路图；
40.图12是本实用新型提供的时钟模块的具体电路图；
41.图13是本实用新型提供的第一显示模块的具体电路图；
42.图14是本实用新型提供的lm1117mpx-3.3型线性稳压芯片的具体电路图；
43.图15是本实用新型提供的滤波单元的具体电路图；
44.图16为本实用新型提供的拓展接口的具体电路图。
具体实施方式
45.下面结合附图及具体实施例来对本实用新型作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明虽然是用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本实用新型的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本实用新型，并且不应当理解为本实用新型限制在本文阐述的实施例中。
46.实施例
47.如图1所示，本实施例所提供的多功能数字时钟，配备有程序烧录模块，其中，用户可通过程序烧录模块连接上位机，实现程序的下载，并利用数字时钟内的主控模块运行，从而在led点阵屏上显示需要展示的内容，而lcd屏则用于时间的显示，由此，本数字时钟的功
能性多样化，能够满足不同用户的使用需求。
48.参见图1所示，具体应用时，该多功能数字时钟可以但不限于包括：主控模块、时钟模块、第一显示模块、程序烧录模块、第二显示模块以及供电模块；在具体应用时，所述供电模块分别电连接所述主控模块的供电端、所述时钟模块的供电端、所述第一显示模块的供电端、所述程序烧录模块的供电端以及所述第二显示模块的供电端，以便提供各个模块的工作电压，保证数字时钟的正常运行。
49.其中，所述时钟模块的输出端电连接所述主控模块的时钟信号输入端，所述主控模块的时钟信号输出端电连接所述第一显示模块，用于通过所述第一显示模块进行时间显示；而程序烧录模块则作为烧录接口，可实现主控模块与上位机的通信连接，从而实现程序的下载。
50.参见图2所示，举例主控模块可以但不限于采用stm32l053型主控芯片及其外围电路，其中，外围电路可以但不限于包括晶振电路和复位电路，二者的具体电路图可参见图4和图3所示。
51.参见图5所示，可选的，举例所述程序烧录模块可以但不限于包括usb接口j2以及ch340g型usb转串口芯片u6，其中，所述usb接口j2的输入端用于连接上位机，所述usb接口的输出端通过一第一电阻(图5中的r17和r18)电连接所述ch340g型usb转串口芯片的输入端(即u6的ud 和ud-引脚)，所述ch340g型usb转串口芯片u6的输出端(即u6的txd引脚)电连接所述主控模块的数据接收端，且所述主控模块的显示信号输出端电连接所述第二显示模块；通过上述设计，即可利用usb接口连接上位机，进行程序的下载，并转换为串口信号传输至主控模块运行，并在第二显示模块上进行展示。
52.在具体应用时，举例ch340g型usb转串口芯片u6的txd引脚通过一二极管d65电连接stm32l053型主控芯片的第43管脚，而ch340g型usb转串口芯片u6的rxd引脚则通过一第五电阻r23电连接stm32l053型主控芯片的第42管脚；由此，即可实现与主控模块的双向传输，从而实现数据的双向传输。
53.参见图6～图8所示，下述提供第二显示模块的其中一种具体电路：
54.在本实施例中，举例所述第二显示模块可以但不限于包括：led点阵屏、点阵行驱动单元以及点阵列驱动单元，而所述主控模块的显示信号输出端则包括行驱动端和列驱动端，具体的，所述供电模块分别电连接所述led点阵屏的供电端、所述点阵行驱动单元的供电端以及所述点阵列驱动单元的供电端，以便为led点阵屏以及两驱动单元供电。
55.可选的，举例led点阵屏为8
×
8的点阵屏，即具有8行8列，共计64个发光二极管，如图6所示；同时，举例所述点阵行驱动单元和所述点阵列驱动单元均采用sn74hc595d型移位寄存芯片，依次参见图7和图8所示，其中，前述各个单元与led点阵屏的连接结构为：
56.所述主控模块的行驱动端(即图2中u2的第36和37管脚)电连接所述点阵行驱动单元的输入端(即u7的rclk管脚和srclk管脚，参见图7和图2所示)，所述点阵行驱动单元的输出端(u7的15管脚，以及第1-7管脚)电连接所述led点阵屏的行阵列接口(即图6中的h0-h7)。
57.同理，所述主控模块的列驱动端(也是u2的第36和第37管脚)电连接所述点阵列驱动单元(即u5的rclk管脚和srclk管脚)的输入端，所述点阵列驱动单元的输出端(u5的15管脚，以及第1-7管脚)电连接所述led点阵屏的列阵列接口(即图6中的lo-l7)；更进一步的，
点阵列驱动单元的第5管脚和第1-7管脚，可分别通过一第六电阻(图8中的r5-r12)电连接led点阵屏的列阵列接口。
58.通过上述设计，即可利用两个sn74hc595d型移位寄存芯片来实现led点阵屏的行列驱动，以在led点阵屏上显示用户需要展示的内容，如动画、图标和/或字符等等。
59.参见图9～图11所示，下述提供前述多功能数字时钟更为丰富的外围电路，以进一步的提高数字时钟的功能性。
60.具体应用时，所述多功能数字时钟还包括：数字罗盘模块，可选的，所述数字罗盘模块采用hmc5883l型弱磁传感器芯片u4，参见图9所示，所述hmc5883l型弱磁传感器芯片的罗盘数据输出端(即u4的第4管脚，其为双向数据线，而u4的第3管脚则作为信号线，用于控制信号的开始与结束)电连接所述主控模块的罗盘数据接收端(即u2的第39管脚)，且所述供电模块电连接所述hmc5883l型弱磁传感器芯片的供电端。
61.通过上述设计，通过hmc5883l型弱磁传感器芯片，可实时采集磁场方向和大小，并将采集的数据传输至主控模块，由此，还可在led点阵屏上显示数字罗盘，从而进一步的提高数字时钟的功能性。
62.更进一步的，举例多功能数字时钟还包括：加速度测量模块，可选的，举例所述加速度测量模块采用adxl335型加速度测量芯片u3，参见图10所示，所述adxl335型加速度测量芯片的加速度数据输出端(即u3的第2、3和4管脚)电连接所述主控模块的加速度数据接收端(即u2的pc1、pc2和pc3管脚)，且所述供电模块电连接所述adxl335型加速度测量芯片的供电端。
63.通过前述设计，加速度测量芯片可测量倾斜检测应用中的静态重力加速度，以及运动、冲击或振动导致的动态加速度；因此，即可联合usb接口，实现基于加速度的游戏的下载，并显示在led点阵屏上，最后，通过上下或左右倾斜数字时钟，即可在led点阵屏上操作下载的游戏，由此，即可进一步的提高数字时钟的功能性。
64.在具体实施时，举例所述多功能数字时钟还包括：时钟调整模块，其中，所述时钟调整模块包括三个按键；参见图11所示，分别为按键s2、按键s3和按键s4，其中，每个按键的一端分别电连接所述主控模块的按键信号接收端(即u2的33管脚、34管脚和35管脚)，每个按键的一端还分别通过一第二电阻(即图11中的r2、r3和r4)电连接直流电源(为供电模块的输出端，电压为3.3v)，且每个按键的另一端分别接地；可选的，按键s2为选择按键，即选择调整分、时或秒、按键s3为加按键，而按键s4则为减按键；通过上述设计，可通过三个按键来进行时间的调整，由此，提高了使用的便捷性。
65.参见图12和图13所示，下述提供时钟模块和第一显示模块的其中一种具体电路：
66.在本实施例中，举例时钟模块采用ds3231型时钟芯片，而所述第一显示模块采用lcd12864型液晶显示屏，其中，前述两电子器件的连接结构为：
67.所述ds3231型时钟芯片u8的第16管脚电连接所述stm32l053型主控芯片的第40管脚，所述ds3231型时钟芯片的第15管脚电连接所述stm32l053型主控芯片的第39管脚，其中，所述ds3231型时钟芯片的第16管脚和第15管脚还分别通过一第三电阻(图12中的r15和r16)电连接供电模块的输出端，且所述stm32l053型主控芯片的时钟信号输出端电连接所述lcd12864型液晶显示屏，如图12和图13所示；由此，即可实现时钟的实时显示。
68.更进一步的，本实施例还在所述ds3231型时钟芯片u8的复位引脚(即int/sqw引
脚)电连接发光二极管(即图12中的led1)的负极，其中，所述发光二极管的正极电连接第四电阻(图12中的r13)的一端，且所述第四电阻的另一端电连接所述供电模块的输出端；通过前述设计，当时钟芯片的复位引脚输出低电平时，发光二极管led1则会与供电模块导通，从而被点亮，由此，即可在时钟芯片复位时实现复位指示，从而提示用户。
69.参见图14和图15所示，下述提供供电模块的其中一种具体电路结构：
70.具体应用时，举例所述供电模块包括：lm1117mpx-3.3型线性稳压芯片和滤波单元，参见图14所示，所述lm1117mpx-3.3型线性稳压芯片u9的输入端电连接电源接口(即图14中的j3)，所述lm1117mpx-3.3型线性稳压芯片的输出端输出3.3v直流电压，并电连接所述stm32l053型主控芯片的vbat管脚、所述第一显示模块的供电端、所述程序烧录模块的供电端以及所述第二显示模块的供电端。
71.同时，参见图5所示，所述滤波单元包括5个并联的电容(图15中的c5、c6、c9、c10和c14)，其中，每个电容的一端均电连接所述lm1117mpx-3.3型线性稳压芯片的输出端，每个电容的另一端分别接地，且每个电容的一端还电连接所述stm32l053型主控芯片上的一内部器件电压供电端口；具体的，电容c1的一端电连接stm32l053型主控芯片的vdd_1管脚，电池c6的一端电连接stm32l053型主控芯片的第48管脚，电容c9的一端电连接stm32l053型主控芯片的第64管脚，电容c10的一端电连接stm32l053型主控芯片的vdd_4管脚，而电容c14的一端则电连接stm32l053型主控芯片的vdda管脚，可参见图15和图2所示；由此通过上述设计，可尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得比较平滑，从而实现稳定供电。
72.另外，在本实施例中，还设置有拓展接口，参见图16所示，由此，可按需求拓展不同的功能，从而进一步的提高时钟功能的多样化。
73.由此通过前述阐述，本实用新型获得的有效效果为：
74.(1)本实用新型可在显示时间的同时，显示用户需要展示的内容，由此，提高了数字时钟的功能性，从而使得数字时钟满足不同用户的使用需求。
75.(2)本实用新型还可显示数字罗盘，相较于传统的数字时钟，显示功能进一步增加。
76.(3)本实用新型设置有加速度测量芯片，可联合usb接口，实现基于加速度的游戏的下载，并显示在led点阵屏上，最后，通过上下或左右倾斜数字时钟，即可在led点阵屏上操作下载的游戏，由此，即可进一步的提高数字时钟的功能性。
77.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型的保护范围。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。