CN104850004B - 一种带空气质量监测的数码时钟 - Google Patents

Abstract

本发明提出了将空气质量监测与时间显示结合在一起的方法和装置，装置由电源单元、外框单元、时间源、单片机、时钟芯片、空气质量传感器、调节按钮、接口电路和数码管显示单元组成。电源单元为各部分提供电源，外框单元则组成装置的机械结构部分。时间源与单片机相连；单片机与空气质量传感器相连；调节按钮与单片机相连；单片机与时钟芯片和接口电路相连，接口电路与数码管相连。该发明的优点在于将空气质量传感器做在计时装置内部，单片机实现对时钟芯片时间的更新和控制空气质量的检测和显示，单个装置即可实现空气质量的检测和时钟计数，安装方便，成本低，便于大规模推广。

Description

一种带空气质量监测的数码时钟

技术领域

本发明提出了一种带空气质量监测功能的数码时钟,可以应用于各种需要时间显示和环境监测的场合，如家庭、政府机构、国防、学校、医院、交通、金融等部门。

背景技术

时间显示装置应用较为普及，目前许多公共场所、家庭里都安装有时间显示装置。专利号”201510156885.9”提出了一种带卫星自动校时的计时装置。目前随着科技的发展，人们已不满足计时装置仅显示时间信息。

由于目前空气质量较差,人们越来越关注每天的空气质量。目前有专门的空气质量监测仪，但需要单独放置。这样就给人们带来不便。本发明提出一种将环境监测与计时结合在一起的装置，只需安装一个这样的装置，即可显示时间，又可显示当前空气质量，将极大地便利人们的生活。

发明内容

为了便于安装，本发明提出了将空气质量监测与时间显示结合在一起的方法和装置，可以充分利用原有的计时时钟，既便于安装，又降低了成本。

本发明的技术方案为：装置由电源单元、外框单元、单片机、时钟芯片、空气质量传感器、调节按钮、接口电路和数码管显示单元组成。在此基础上装置还可增加时间源、温度传感器和湿度传感器。电源单元为各部分提供电源，外框单元则组成装置的机械结构部分。时间源与单片机相连；单片机与空气质量传感器、温度传感器和湿度传感器相连；调节按钮与单片机相连；单片机与时钟芯片和接口电路相连，接口电路与数码管显示其相连；当数码管较少时，单片机的输出直接与数码管显示单元相连。

单片机输出接至接口电路，再接至数码显示单元；单片机与调节按钮相连；当需要对计时装置进行时间调整时，通过人工对按钮进行操作即可。按钮与单片机控制的接口电路相连。时间源可以是：北斗接收机、GPS接收机、GALILEO接收机、GLONASS接收机、网络时间、电波接收机等，时间源与单片机的连接方式可以是：串口、SPI、I2C、无线、WIFI、网络接口等。

装置的工作过程如下：单片机工作，时钟芯片进行计时，单片机读取时钟芯片的数据，驱动数码显示器进行时间、日期显示；空气质量传感器工作，实时监测当前空气质量，传送给单片机系统，单片机控制驱动数码显示器进行显示。

自动校时步骤如下：时间源得到基准时间后送给单片机，单片机得到该时间后，更新时钟芯片的时间，使时钟芯片以更新后的时间进行计数。单片机再读取时钟芯片的时间送至数码显示单元显示。

该发明的优点在于将空气质量传感器做在计时装置内部，利用了计时装置通用的时钟芯片和显示部分，单片机实现对时钟芯片时间的更新和控制空气质量的检测和显示，单个装置即可实现空气质量的检测和时钟计数，安装方便，成本低，便于大规模推广。

附图说明

图1为一种基本组成图，

图2为数码时钟的一种组成,

图3为数码时钟的一种组成，

图4为数码时钟的一种组成，

图5为单片机程序流程。

具体实施方案

计时装置的组成如图1所示，计时装置由电源单元、外框单元、时间源、单片机、空气质量传感器、时钟芯片、调节按钮、数码显示单元和接口电路组成。电源单元将输入电源转换为各部分需要的电能形式，为各部分提供电源；外框单元则组成计时装置的机械结构部分，可以是铝合金边框组成的框架结构，也可以是将金属板材进行弯折构成盒体。时钟芯片芯片是一种可自动进行时间计数，输出年月日、时分秒等信息的芯片；接口电路是可进行信号锁存的电路，数码显示单元可以是数码管显示、LED管显示和液晶显示；时间源与单片机相连；单片机与空气质量传感器相连；调节按钮与单片机相连；单片机与时钟芯片和接口电路相连，接口电路与数码管显示其相连；当数码管较少时，单片机的输出直接与数码管显示单元相连。

空气质量传感模块是一种可以检测空气中PM2.5或PM10或甲醛等空气中物质浓度的传感模块，空气质量传感模块与单片机相连，其连接方式可以是串口数据等数字方式，也可是脉冲宽度变化的信号，还可是幅度变化的模拟信号等表示空气物质浓度的电信号。

调节按钮是一组按钮，可以人工调节计时器的时间，目前市场销售的计时器均有，属于公知内容。

图2为一种实现结构。在该结构中，计时装置由电源单元、外框单元、时间源、单片机、空气质量传感器、时钟芯片、调节按钮、数码显示单元和接口电路组成。时间源、调节按钮、空气质量传感器、接口电路均与单片机相连。数码显示单元由多个数码管组成，每个数码管均与一个接口电路相连，以时间日期显示为例，共包含M个数码管，数码管1与接口电路1相连，数码管2与接口电路2相连，数码管M与接口电路M相连；其中数码管1到M为时间日期等显示。接口电路具有公共的锁存信号和时钟信号，这两个信号都由单片机产生。接口电路的数据线首尾相接，如接口电路1的数据输出接至接口电路2的输入，接口电路2的数据输出接至接口电路3的输入，直至最后一个接口电路。单片机产生的数据信号串行输入接口电路。

图3为一种实现结构。在该结构中，计时装置由电源单元、外框单元、时间源、单片机、空气质量传感器、温度传感器、湿度传感器、时钟芯片、调节按钮、数码显示单元和接口电路组成。数码显示单元由多个数码管组成，每个数码管均与一个接口电路相连，数码管1与接口电路1相连，数码管2与接口电路2相连，数码管M与接口电路M相连；其中数码管1到M为时间日期等显示。接口电路具有公共的锁存信号和时钟信号，这两个信号都连接至单片机的引脚。接口电路的数据线首尾相接，单片机产生的数据信号串行输入接口电路。

温度传感器是一种可以检测温度的传感模块，温度传感模块与单片机相连，其连接方式可以是串口数据等数字方式，也可是脉冲宽度变化的信号，还可是幅度变化的模拟信号等表示温度的电信号。

湿度传感器是一种可以检测湿度的传感模块，湿度传感模块与单片机相连，其连接方式可以是串口数据等数字方式，也可是脉冲宽度变化的信号，还可是幅度变化的模拟信号等表示湿度的电信号。

图4为一种实现结构。在该结构中，计时装置由电源单元、外框单元、单片机、空气质量传感器、温度传感器、湿度传感器、时钟芯片、调节按钮、数码显示单元和接口电路组成。数码显示单元由多个数码管组成，每个数码管均与一个接口电路相连，数码管1与接口电路1相连，数码管2与接口电路2相连，数码管M与接口电路M相连；其中数码管1到M为时间日期等显示。接口电路具有公共的锁存信号和时钟信号，这两个信号都由单片机产生。接口电路具有公共的锁存信号和时钟信号，这两个信号都连接至单片机的引脚。接口电路的数据线首尾相接，单片机产生的数据信号串行输入接口电路。

单片机的工作流程如图5所示，描述如下：

1、单片机执行程序，判别是否需要进行时间同步；

2、单片机与时间源通信，得到当前时间；

3、单片机将当前时间数据写入时钟芯片；

4、单片机读取时钟芯片数据；

5、单片机读取空气质量传感器、温度传感器、湿度传感器数据；

6、单片机进行数据处理，剔除异常值；

7、单片机产生时钟信号和锁存信号，将数据送给接口芯片，驱动数码显示。

综上所述，本发明提出了一种带空气质量监测的计时装置，增加了计时装置的功能，便于安装，降低成本，具有很强的实用性和广阔的应用前景。

尽管本发明的内容已经作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改与替代都将是显而易见的。因此本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (6)

1.一种带空气质量监测的数码时钟，其特征在于，由电源单元、外框单元、时间源、单片机、时钟芯片、空气质量传感器、调节按钮、接口电路和数码管显示单元组成；电源单元为各部分提供电源，外框单元则组成装置的机械结构部分；时间源与单片机相连；单片机与空气质量传感器相连；调节按钮与单片机相连；

接口电路具有公共的锁存信号和时钟信号，这两个信号都由单片机产生；接口电路具有公共的锁存信号和时钟信号，这两个信号都连接至单片机的引脚；接口电路的数据线首尾相接，接口电路1的数据输出接至接口电路2的输入，接口电路2的数据输出接至接口电路3的输入，直至最后一个接口电路；

数码显示单元由多个数码管组成，每个数码管均与一个接口电路相连，以时间日期显示为例，共包含M个数码管，数码管1与接口电路1相连，数码管2与接口电路2相连，数码管M与接口电路M相连；其中，数码管1到M为时间日期显示；

单片机输出接至接口电路，再接至数码显示单元；单片机与调节按钮相连；当需要对计时装置进行实践调整时，通过人工对按钮进行操作即可；按钮与单片机控制的接口电路相连，时间源的输出与单片机相连；空气质量传感模块与单片机系统相连，时间源选自：北斗接收机、GPS接收机、GALILEO接收机、GLONASS接收机、网络时间、点播接收机中的至少一种，时间源与单片机的连接方式选自：串口、SPI、I2C、无线、WIFI、网络接口中的至少一种；

空气质量传感模块是一种可以检测空气中PM2.5或PM10或甲醛空气中物质浓度的传感模块，空气质量传感模块与单片机相连，其连接方式或是串口数据数字方式，或是脉冲宽度变化的信号，或是幅度变化的模拟信号表示空气物质浓度的电信号；空气质量显示器采用数码管显示，单片机控制其显示；

装置的工作过程如下：单片机工作，时钟芯片进行计时、单片机读取时钟芯片的数据，驱动数码显示器进行时间、日期显示；空气质量传感器工作，实时监测当时空气质量，传送给单片机系统，单片机控制驱动数码显示器进行显示；

自动校时步骤如下：时间源得到基准时间后送给单片机，单片机得到该时间后，更新时钟芯片的时间，使时钟芯片以更新后的时间进行计数；单片机再读取时钟芯片的时间送至数码显示单元显示。

2.根据权利要求1所述的数码时钟，其特征在于，空气质量传感器的输出接至单片机系统，单片机系统又与时钟芯片和连接数码显示器的接口电路相连。

3.根据权利要求1所述的数码时钟，其特征在于，电源单元、外框单元、数码显示器、接口电路、时钟芯片、调节按钮、单片机、时间源、空气质量传感器由装在一个箱体内的电源供电。

4.根据权利要求1所述的数码时钟，其特征在于，数码显示单元由多个数码管组成，每个数码管均与一个接口电路相连，以时间日期显示为例，共包含M个数码管，数码管1与接口电路1相连，数码管2与接口电路2相连，数码管M与接口电路M相连；其中数码管1到M为时间日期显示；接口电路具有公共的锁存信号和时钟信号，这两个信号都是由单片机产生；接口电路的数据线首尾相接，接口电路1的数据输出至接口电路2的输入，接口电路2的数据输出至接口电路3的输入，直至最后一个接口电路；单片机产生的数据信号串行输入接口电路。

5.根据权利要求1所述的数码时钟，其特征在于，计时装置由电源单元、外框单元、时间源、单片机、空气质量传感器、温度传感器、湿度传感器、时钟芯片、调节按钮、数码显示单元和接口电路组成；数码显示单元由多个数码管组成，每个数码管均与一个接口电路相连；接口电路具有公共的锁存信号和时钟信号，这两个信号都由单片机产生；接口电路具有公共的锁存信号和时钟信号，这两个信号都连接至单片机的引脚；接口电路的数据线首尾相接，单片机产生的数据信号串行输入接口电路。

6.根据权利要求1所述的数码时钟，其特征在于，单片机工作过程如下：

第一步、单片机执行程序，判别是否需要进行时间同步；

第二步、单片机与时间源通信，得到当前时间；

第三步、单片机将当前时间数据写入时钟芯片；

第四步、单片机读取时钟芯片数据；

第五步、单片机读取空气质量传感器、温度传感器、湿度传感器数据；

第六步、单片机进行数据处理，剔除异常值；

第七步、单片机产生时钟信号和锁存信号，将数据送给接口芯片，驱动数码信号。