CN200976097Y - 多功能数字钟 - Google Patents

Abstract

一种多功能数字钟，包括控制电路、与控制电路相连的调控命令输入装置、显示装置、音频输出装置；其中控制电路中设有第一MCU，第一MCU设置有时钟产生模块、时钟显示调控模块、定时闹铃调控模块；调控命令输入装置包括时钟显示设置键、定时闹铃设置键；显示装置上设有时钟显示区；控制电路还包括与第一MCU通信相连的第二MCU，其上连接有外接存储器接口、音频文件解码模块及功放模块，第二MCU设置有音频文件读取播放控制模块；调控命令输入装置包括音频文件选择键。实施本实用新型的多功能数字钟，用户可自行选择自己喜爱的乐曲作为闹钟的闹铃，最大程度地满足用户的个性化需求；能充分利用现有资源变废为宝，产品成本低，符合环保要求。

Description

多功能数字钟

技术领域

本实用新型涉及数字钟，更具体地说，涉及一种可定时播放MP3音乐的多功能数字钟。

背景技术

现有的普通闹钟一般功能单一，仅能显示时间日期，并且闹钟的闹铃单调，用户的选择性小。另外，现在有不少人手中有一些相对而言比较过时的低容量SD卡或闪存盘，基本上没有利用起来，造成很大的资源浪费。如何使这些东西变废为宝，充分利用已有的资源来降低新产品的成本，是一些有市场眼光和环保意识的企业决策者和产品开发人员所追求和考虑的。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述闹钟闹铃单调、用户选择性小的缺陷，提供一种可由用户设置、定时播放用户选择的音乐的多功能数字钟。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种多功能数字钟，包括控制电路、与控制电路相连的调控命令输入装置、显示装置、音频输出装置；其中所述控制电路包括设置有时钟产生模块、时钟显示调控模块、定时闹铃调控模块的第一MCU；所述调控命令输入装置包括时钟显示设置键、定时闹铃设置键；所述显示装置上设有时钟显示区；其特征在于，所述控制电路还包括与第一MCU通信端口连接的设置有音频文件读取播放控制模块的第二MCU、与所述第二MCU连接的外接存储器接口、音频文件解码模块，与音频文件解码模块的输出端连接的功放模块，以及与功放模块输出端连接的音频输出装置，所述调控命令输入装置还包括音频文件选择键。

在本实用新型的多功能数字钟中，所述第二MCU还连接有内置存储器。

在本实用新型的多功能数字钟中，所述第二MCU还设置有均衡器模块。

在本实用新型的多功能数字钟中，所述外接存储器接口包括SD卡接口、MMC卡接口和/或USB接口。

在本实用新型的多功能数字钟中，所述音频文件解码模块包括MP3、WAV、WMA和/或RA格式音频文件解码模块。

在本实用新型的多功能数字钟中，所述调控命令输入装置还包括以下按键：闹钟功能开/关键、贪睡功能/背光灯键、播放/暂停/停止键、选择上/下一首乐曲键、音量调节键和/或均衡器键。

在本实用新型的多功能数字钟中，所述显示装置的显示屏还包括：日期显示区、星期显示区、闹钟设置显示区、音量显示区、均衡器显示区和/或播放模式显示区。

在本实用新型的多功能数字钟中，所述第一MCU为8位微控制器，所述第二MCU包括单片机以及MP3数字信号处理器集成电路。

在本实用新型的多功能数字钟中，所述内置存储器包括掩膜型只读存储器(MASK ROM)。

在本实用新型的多功能数字钟中，所述控制电路中还连接有温度和/或湿度传感器，所述显示屏上设置有温度和/或湿度显示区。

实施本实用新型的多功能数字钟，具有以下有益效果：用户可自行选择自己喜爱的乐曲作为闹钟的闹铃，最大程度地满足用户的个性化需求；充分利用了现有资源，变废为宝，产品成本低，符合环保要求。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1A是本实用新型多功能数字钟的功能模块结构图；

图1B是本实用新型多功能数字钟的功能模块结构图；

图2是本实用新型多功能数字钟实施例的示意图；

图3是本实用新型多功能数字钟实施例的电路原理图；

图4是根据本实用新型多功能数字钟实施例的8位微控制器IC芯片的示意图；

图5是根据本实用新型多功能数字钟实施例的8051单片机+MP3 DSP IC芯片的示意图。

具体实施方式

钟表产品是一般生活中不可或缺的产品，历久不衰，其优点在于经济实用，平易近人，人人会用。产品在近年也不断创新，例如加入音乐闹铃，彩灯背光，感应开关等等，给数字钟增添了不少的光采。

MP3则是这一两年刚刚兴起的数码产品，年轻人几乎人手一台MP3，陶醉在自己的音乐世界里.所以在现代产品走向个性化的趋势下，Mp3的加入，将给数字钟一个新的生命，可将称之为“桌上型的MP3音乐时钟”。

本实用新型的多功能数字钟的设计构思是在现有的数字钟的基础上增加MP3播放功能，并且要充分利用很多人手中现有的低容量SD/MMC卡或USB闪存盘作为外接存储器。

采用本实用新型的设计，可使数字钟脱胎换骨，成为可以替代传统录放音机的桌上型小型个人MP3音响。其可使用SD/MMC卡或USB闪存盘来取代录音带或CD。另外，可舍弃内建闪存内存，降低生产成本，以及避免闪存内存的价格风险，为用户提供一种性价比高的产品。再有，媲美手机的彩铃，使用者自选MP3音乐当闹钟闹铃声，充分满足个性化的需求。

如图1A所示，本实用新型的多功能数字钟包括控制电路、与控制电路相连的调控命令输入装置、显示装置、音频输出装置及电源接口。所述调控命令输入装置包括时钟显示设置键、定时闹铃设置键及音频文件选择键(图中未示出)。

控制电路中设有第一微控制器(MCU)、第二MCU、外接存储器接口、音频文件解码模块及功放模块。第一MCU与第二MCU通信相连。第一MCU中设置有时钟产生模块、时钟显示调控模块、定时闹铃调控模块，第二MCU中设置有音频文件读取及播放控制模块。其中外接存储器接口与第二MCU相连，音频文件解码模块的输入端与第二MCU相连，音频文件解码模块的输出端与功放模块的输入端相连，功放模块的输出端连接到音频输出装置。

如图1B所示，作为另一选择，本实用新型多功能数字钟的第二MCU还可连接一个内置存储器。此外，作为对播放质量的改进，第二MCU中还可设置均衡器模块。

本实用新型的多功能数字钟的工作原理是：根据定时闹铃的需要，可以通过调控命令输入装置上的定时闹铃设置键及音频文件选择键来设置几个时间点，启动乐曲的播放，并设定在哪个时间点播放哪一首乐曲。当时钟到达所设定的某个时间点时，在定时闹铃调控模块的控制下，音频文件读取播放控制模块便从外接式存储器或内置存储器中读取对应于该时间点的那首乐曲，之后将其传送到音频文件解码模块中进行解码处理并转换成模拟音频信号，随后送入功放模块放大后驱动音频输出装置播放该乐曲。

例如，外接式存储器可以是SD/MMC卡或USB闪存盘。使用时，用户可以通过电脑互联网和读卡器等设备将自己喜爱的音乐或歌曲预先存储在SD/MMC卡或USB里面，再将SD卡或USB插入到本实用新型的多功能数字钟的相应插卡槽之中，便可通过本机播放音乐，也可通过该多功能数字钟控制面板上的按键对音乐进行简单的编辑，比如，用户可以选用一首亢奋激昂的音乐作为起床闹钟音乐，也可以选择一首舒缓的乐曲作为睡觉前的催眠曲。LCD显示屏上可以显示所选的音乐编号，所见即所得，操作简单。

又例如，音频文件解码模块可以包括MP3、WAV、WMA和/或RA等格式音频文件解码模块，可以对MP3、WAV、WMA和/或RA等格式的音频文件进行解码处理。

另外，还可以在LCD屏幕上显示年、月、日、星期、时、分、秒、温度、湿度、气压等。时钟的显示可以是数字式时钟显示和/或指针式时钟。如前所述，可根据需要设定多组闹钟，闹钟还可带有贪睡功能和背景灯点亮及延时关闭功能。

作为一种应用，本实用新型的多功能数字钟还可设计成为一台带有小型喇叭音箱的MP3播放机，控制电路带有MP3解码和功率放大功能，可以直接播放MP3音乐，也可接插普通MP3、MP4、手机、手提电脑等产品的音频输出线，作为一个小型的音箱使用。

本实用新型的多功能数字钟还可设置自动关机程序，使其没有待机状态的功耗，因而可将功耗降低到非常低的程度。例如，按照每天两首音乐，每首音乐4分半钟来计算，两节碱性的优质“AA”干电池，可以使用8个月以上。另外该产品还可以配备DC电源插座，如配合外接电源使用，则电池的使用寿命则可延长至一年半以上(电池的使用寿命与电池质量有关，在此仅依据一般的优质电池所能提供的电量作为测算的依据)。

本实用新型的多功能数字钟可配置也可不配置内置存储器，但提供了SD/MMC卡和/或USB的插口，可以使用SD/MMC卡或USB作外接存储器。这种做法，可以大幅度降低该产品的材料成本，同时可以利用用户购买数码产品时随产品赠送的低容量SD卡，变废为宝；也可使用非常普及的USB作为存储器，非常便捷。

作为应用，当本实用新型的多功能数字钟配置了内置存储器的情况下，可以利用内置的存储器预先储存广告用户的广告信息，让该产品在播放自选的MP3音乐之前先播放广告内容。

以下以MP3格式音频文件为例，举例说明本实用新型的具体实施方式。本领域的技术人员应当理解，本实用新型不局限于MP3文件。如前所述，本实用新型数字钟的控制电路中还可以配置其它格式(如WAV、WMA和/或RA等格式)文件的音频解码器模块，以便对各种不同格式的音频文件进行处理。此外，正如本领域的技术人员所知悉，音频解码器模块可以由硬件构成也可以由软件构成。因此，本实用新型的数字钟不局限于仅以硬件方式实现音频解码模块。

图2所示为根据本实用新型实施例的多功能数字钟。如图2所示，本实用新型实施例的多功能数字钟实际上是一种具备播放MP3功能的电子万年历时钟，它包括一主机及两个小音箱，主机的控制面板上设置有耳机插孔，主机MCU中的存储器内存储有万年历对照表。并且可由双电源(电池或AC电源适配器)供电。

显示屏可以显示：日期、星期、时间、三个时间点的闹钟设置(预先设定3组MP3歌曲为闹铃声)、音量、均衡器设置和/或播放模式等等。

控制面板上的按键包括：模式选择键、设置键、上下选择键、SNOOZE/背光灯键、闹钟功能开/关键、播放/暂停/停止键、选曲键、音量调节键和/或均衡器设置键等。其中贪睡功能(SNOOZE)/背光灯是两个功能共用一键，闹铃响时，按下该键可以止闹并于几分钟(如4、5分钟)后再响闹，非闹铃状态下，按下该按键背景灯亮。

本实用新型的这种设计，使其可以取代传统录音机，以插SD/MMC卡替代录音带和CD，播放MP3歌曲和音乐，数字钟摇身变为个人的桌上音响。并且可预先设定均衡器功能，仿真不同的场地的音场效果。

图3是本实用新型多功能数字钟实施例的电路原理图。如图所示，本实用新型多功能数字钟可设计成双MCU结构。第一MCU为主控IC，采用8位微控制器(8bits MCU IC)。第二MCU为协作IC，采用8051单片机+MP3 DSP IC。

其中：

8 bits MCU IC为主控IC，负责人机接口的沟通，检测使用者按键功能，并依据功能要求来显示LCD讯息，以及播放MP3。

8051单片机+MP3 DSP IC为附属IC，但是其功能强大。其中8051单片机可以做编程控制，比如均衡器功能、  存取Mask ROM和SD/MMC卡数据、FAT的建立、以及与主控IC间的功能协作等等。MP3 DSP可以播放从MaskROM和SD/MMC卡内所存放的MP3歌曲。

Mask ROM内储存8051所要运作的程序以及预先设定的MP3歌曲。在未配置内置存储器的情况下，8051所要运作的程序可存储在外置Mask ROM中。SD/MMC卡为储存MP3歌曲的媒介。

以下分别结合图4和图5对本实用新型数字钟的一实施例所采用的8位微控制器IC芯片和8051单片机+MP3 DSP IC进行简单描述。

图4是根据本实用新型多功能数字钟实施例的8位微控制器IC芯片的示意图。图中所示的MCU是一个低单价、高效能、全静态省电的8位微处理控制器，使用CMOS技术全新设计。它具备有一个8位加强型中央微处理器、静态RAM、定时器、LCD驱动器、I/O端口、可程序(原交底书中的繁体字是“可程式音效產生器”转换成简体后就变成这样了，我也不明白什么意思？？请发明人解释)音效产生器及程序ROM。

系统频率产生器采用双振荡源设计，增加该芯片的应用灵活度；它适合使用于一般消费性产品及客户定做型产品上，例如手表、计算器、时钟万年历、LCD掌上型游戏机、红外线遥控发射及接收。很明显地，此种MCU不管在省电模式控制、语音输出或是智能型音效控制上等超强的硬件结构，可以让程序设计师充分发挥最大的效能。

该MCU的主要性能如下：

● 8位加强型中央微处理器

● ROM

●RAM

●工作电压：2.4V~6V

● 10个CMOS双向BIT可独立规划输入/输出脚

●输入中断具有硬件弹跳消除功能选择

●输入脚可独立规划之PULL-UP电阻功能

●定时器/计数器：

一个8位定时器/16位计数器

一个8位基本定时器

● 5个高效能中断源处理：

-外部信号中断(边缘触发)

-基本定时器中断

-A[7~0]输入口中断(转态触发)-DAC更新数据中断

●128层堆栈(256个BYTE)

●两组系统频率产生器：

-OSCX：石英晶体振荡源32.768K Hz

-OSC：RC振荡源500K~4M Hz

●内建振荡启动定时器

●可程序化LCD驱动duty控制：

-1/8 duty，1/4 bias

-1/4 duty，1/3 bias

●LCD画面具有多段的对比控制

●两组可程序音效产生器(PSG)包括：

-声音产生器

-音效产生器

-16段音量控制

-数字DAC用于语音/声音控制

●3种省电模式：

-WAIO模式

-WAI1模式

-STP模式

图5是根据本实用新型多功能数字钟实施例的8051单片机+MP3 DSPIC芯片的示意图。其主要性能如下：

●带有嵌入功放模块的单芯片MP3解码器

●遵循ISO11172-3和ISO13818-3第三层音频解码

●对于16KHz采样率所支持的MP3数据流低达8kbps，48KHz采样率所

支持的MP3数据流高达320kbps

●支持8KHz至48KHz采样率的基于PCM的WAVE文件

●SD/MMC读卡器的硬件加速主接口

●FAT 16和FAT32文件系统，支持高达4GB的SD/MMC卡

● SD/MMC卡的多级子目录文件搜索和重放

●通过选择输出脚，可有两种ROM编码操作模式

-模式0：以存储在外部程序ROM中的ROM编码进行操作

-模式1：以存储在内部ROM中的ROM编码进行操作

●线性ROM接口

●配合功能應用的Data SRAM

●主/从SPI总线接口，以进行功能扩展，如通过固件升级而进行

●数字音量控制

●内置均衡器

●嵌入式D类功率放大器直接驱动扬声器，无隔直电容

●嵌入式立体声耳机驱动器

●外部MOS连接以驱动立体声音箱(共用ROM地址脚)

●低功率设计，单个系统时钟运行

●单电源

●功能管理模式和停止模式

●嵌入式看门狗计时器

本实用新型的多功能数字钟播放的音乐或语音的音质效果，比普通的闹钟音乐(一般是固化在MCU里面)或普通的数码录音效果好，并且可完全由用户自行从互联网上选择下栽，因此能最大程度满足用户的个性化需求。这两点都是普通闹钟所不具备的，也是最能吸引消费者的卖点。另外本实用新型的多功能数字钟的设定、编程和使用极其简单，可以做到不看说明书即可以操作，因此不管老人孩子都很容易使用。本实用新型的多功能数字钟因为可以不需要内置存储器，因此材料成本大幅度降低，成品的价格也就可以大幅度降低，因此能够迅速成为普及型的产品，市场前景广阔。

Claims (10)

1、一种多功能数字钟，包括控制电路、与控制电路相连的调控命令输入装置、显示装置、音频输出装置；其中所述控制电路包括设置有时钟产生模块、时钟显示调控模块、定时闹铃调控模块的第一MCU；所述调控命令输入装置包括时钟显示设置键、定时闹铃设置键；所述显示装置上设有时钟显示区；其特征在于，所述控制电路还包括与第一MCU通信端口连接的设置有音频文件读取播放控制模块的第二MCU、与所述第二MCU连接的外接存储器接口、音频文件解码模块，与音频文件解码模块的输出端连接的功放模块，以及与功放模块输出端连接的音频输出装置，所述调控命令输入装置还包括音频文件选择键。

2、根据权利要求1所述的多功能数字钟，其特征在于，所述第二MCU还连接有内置存储器。

3、根据权利要求2所述的多功能数字钟，其特征在于，所述第二MCU还设置有均衡器模块。

4、根据权利要求1、2或3所述的多功能数字钟，其特征在于，所述外接存储器接口包括SD卡接口、MMC卡接口和/或USB接口。

5、根据权利要求1、2或3所述的多功能数字钟，其特征在于，所述音频文件解码模块包括MP3、WAV、WMA和/或RA格式音频文件解码模块。

6、根据权利要求4所述的多功能数字钟，其特征在于，所述调控命令输入装置还包括以下按键：闹钟功能开/关键、贪睡功能/背光灯键、播放/暂停/停止键、选择上/下一首乐曲键、音量调节键和/或均衡器键。

7、根据权利要求6所述的多功能数字钟，其特征在于，所述显示装置的显示屏还包括：日期显示区、星期显示区、闹钟设置显示区、音量显示区、均衡器显示区和/或播放模式显示区。

8、根据权利要求4所述的多功能数字钟，其特征在于，所述第一MCU为8位微控制器，所述第二MCU包括单片机以及MP3数字信号处理器集成电路。

9、根据权利要求2所述的多功能数字钟，其特征在于，所述内置存储器包括掩膜型只读存储器。

10、根据权利要求7所述的多功能数字钟，其特征在于，所述控制电路中还连接有温度和/或湿度传感器，所述显示屏上设置有温度和/或湿度显示区。

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