一种GPS/北斗双模授时的智能响铃装置的制作方法

本发明实施例涉及智能设备技术领域，尤其涉及一种gps/北斗双模授时的智能响铃装置。

背景技术：

目前所使用的自动响铃系统基本上都是通过简单的时钟芯片和定时器实现的，随着工作时间的累积，时钟芯片的误差也会逐渐累积，时间需要定期进行人工校准。由于人工校准时间不但需要经常性的维护管理还存在调校过程中精度无法控制。通常由人工设定时间导致的误差最小都在1秒钟左右，这样所导致几个楼栋(或校区)的电铃起止时间不一致非常明显。如果改成由gps卫星信号授时，可以确保不同楼栋甚至是不同地理位置的设备使用相同的时间系统，且将误差控制在微秒级。另外，传统的自动响铃对响铃的控制仅仅局限在某几个特定时间的循环控制上，无法灵活的变动调整，除非有人工干预，否则会以24小时为周期循环运行，无法实现复杂的策略控制。特别是周末或其他休息日定时系统仍然会继续工作产生额外的能耗和噪音缺乏“低碳环保”的管理理念。

技术实现要素：

本发明提供一种gps/北斗双模授时的智能响铃装置，以解决现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：

一种gps/北斗双模授时的智能响铃装置，包括：gps/北斗双模导航模块、单片机和响铃模块；

所述单片机分别与所述gps/北斗双模导航模块和响铃模块连接。

进一步地，所述gps和北斗双模授时的智能响铃装置，还包括网络通信模块；

所述网络通信模块与外部智能终端连接，用于接收来自外部智能终端的响铃日程信息。

进一步地，所述gps和北斗双模授时的智能响铃装置，还包括与所述单片机和上位机连接、用于接收来自所述上位机设置的响铃日程信息并传输至所述单片机的串口模块。

进一步地，所述gps和北斗双模授时的智能响铃装置，还包括用于存储预先设置的响铃日程信息的存储模块。

进一步地，所述gps和北斗双模授时的智能响铃装置中，所述单片机通过rs232串口与所述gps/北斗双模导航模块连接。

进一步地，所述gps和北斗双模授时的智能响铃装置中，所述单片机采用型号为stc15w4k32s4的单片机。

进一步地，所述gps和北斗双模授时的智能响铃装置中，所述gps/北斗双模导航模块采用型号为atgm336h的六合一多模块卫星导航模块。

进一步地，所述gps和北斗双模授时的智能响铃装置，还包括太阳能电源模块；

所述太阳能电源模块为所述gps/北斗双模导航模块、单片机和响铃模块供电。

进一步地，所述gps和北斗双模授时的智能响铃装置，所述太阳能电源模块包括太阳能电池、太阳能控制器和蓄电池；

所述太阳能控制器分别与所述太阳能电池和蓄电池连接。

进一步地，所述gps和北斗双模授时的智能响铃装置，还包括与所述单片机连接、用于控制所述单片机复位的复位模块以及与所述单片机连接、用于实时显示时间信息的显示模块；其中，

所述显示模块为液晶显示屏。

本发明实施例提供的一种gps/北斗双模授时的智能响铃装置，满足多种卫星授时，实现更高精度的时间同步，还具有日程管理功能，提高了授时的灵活性和可靠性，具有极大的发展前景，适合大范围多场合的应用推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例提供的一种gps/北斗双模授时的智能响铃装置的结构示意图；

图2是本发明实施例中gps/北斗双模导航模块的结构示意图；

图3是本发明实施例中无源天线的结构示意图；

图4是本发明实施例中稳压电路的结构示意图；

图5是本发明实施例中串口电路的结构示意图；

图6是本发明实施例中b/s三层结构示意图；

图7是本发明实施例中日程管理与协同管理系统逻辑结构示意图；

图8是本发明实施例中模式功能设计的示意图；

图9是本发明实施例中主程序的流程示意图；

图10是本发明实施例中定时器的流程示意图；

图11是本发明实施例中响铃程序的流程示意图；

图12是本发明实施例中结束响铃程序的流程示意图。

附图标记：

gps/北斗双模导航模块10，单片机20，响铃模块30。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。

此外，术语“长”“短”“内”“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作，以此不能理解为本发明的限制。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

面对现有技术的缺陷，发明人设想：如果可以通过计算机网络与计算机日程管理配合使用，利用网络通信定期与管理计算机同步日程管理数据，不但可实现响铃管理远程化和自动化，还可以大大降低对响铃控制器的人工维护降低误差，对响铃灵活控制。

此外，除了对传统的响铃定时控制外，利用日程管理还可以实现周期性的循环控制。比如：可设置工作日和非工作日的响铃周期性，指定类似英语四六级考试、高考等其他考试那样具体时间的响铃，还有医院的门诊时间和手术时间等。有鉴于此，发明人提出了如下的技术方案：

实施例一

请参考图1，本发明实施例提供一种gps/北斗双模授时的智能响铃装置，包括：gps/北斗双模导航模块10、单片机20和响铃模块30；

所述单片机20分别与所述gps/北斗双模导航模块10和响铃模块30连接。

为了实现日程管理功能，丰富响铃装置的实用性，本实施例将响铃装置与外部的智能终端或上位机通信。

一方面，所述装置可以包括网络通信模块；

所述网络通信模块与外部智能终端连接，用于接收来自外部智能终端的响铃日程信息。

另一方面，所述装置可以包括串口模块；

所述串口模块分别与所述单片机20和上位机连接，用于接收来自所述上位机设置的响铃日程信息，并传输至所述单片机20。

具体的，所述装置还包括用于存储预先设置的响铃日程信息的存储模块。

在本实施例中，所述单片机20通过rs232串口与所述gps/北斗双模导航模块10连接。

具体的，所述单片机20采用型号为stc15w4k32s4的单片机20。

需要说明的是，在单片机20的选型上，发明人通过细致的比较，查阅的相关的文献与数据。了解到型号为stc15w4k32s4的单片机20，具有以下特点：

有四组完全独立的高速异步串行通信端口，分时切换可以当成9组串口使用。

串口1(p3.0，p3.1)可以切换为(p3.6，p3.7)；

串口2(p1.0，p1.1)可以切换为(p4.6，p4.7)；

串口3(p0.0，p0.1)可以切换为(p5.0，p5.1)；

串口2(p1.0，p1.1)可以切换为(p5.2，p5.3)。

6通道15位专门的高精度pwm(带死区控制)+2通道ccp(利用它的高速脉冲输入功能可实现11-16位pwm)；也可以用来实现8路d/a，或2个16位定时器，或2个外部中断(支持上升沿/下降沿中断)。

内部高可靠复位，isp编程时16级复位门槛电压可选，可省去外部复位电路。

可将掉电模式/停机模式唤醒的定时器：有内部低功耗掉电唤醒专用定时器。

共有7个定时器，5个16位可重装载定定时器/计数器(t0/t1/t2/t3/t4，其中t0/t1兼容普通8051的定时器/计数器)，都可独立实现对外可编程输出。

工作频率范围：5mhz～30mhz,相当于普通8051的60mhz～360mhz.

基于以上特点与要求，发明人再三斟酌后，在众多单片机中选择了型号为stc15w4k32s4的单片机20。

具体的，所述gps/北斗双模导航模块10采用型号为atgm336h的六合一多模块卫星导航模块，其包含32个跟踪通道可以同时接受六个卫星导航系统的gnss信号，并且实现联合定位、导航与授时；如图2所示，接收的gnss信号从rf-in(射频信号输入接口)进入saw滤波器过滤掉毛刺信号，再进入芯片内部。

需要说明的是，在本实施例中，无源天线的设计如图3所示，加一级放大后，模块rf_in输入端增加lna，因为多了一级放大，接受信号能力更加优越，更能适应恶劣天气与场地。

进一步需要说明的是，所述响铃装置还包括一些其他电路设计，诸如图4中的稳压电路和图5中的串口电路，鉴于该些电路设计在现有技术中已多有类似，也不是本方案设计的重点，在此不做深入的阐述。

优选的，所述装置，还包括太阳能电源模块；

所述太阳能电源模块为所述gps/北斗双模导航模块10、单片机20和响铃模块30供电。

其中，所述太阳能电源模块包括太阳能电池、太阳能控制器和蓄电池；

所述太阳能控制器分别与所述太阳能电池和蓄电池连接。

在本实施例中，所述装置还包括与所述单片机20连接、用于控制所述单片机20复位的复位模块以及与所述单片机20连接、用于实时显示时间信息的显示模块；其中，

所述显示模块为液晶显示屏。

优选的，所述装置，还包括日程管理与协同管理系统。日程管理与协同管理系统采用了b/s(browser/server，浏览器/服务器模式)三层结构的模式，使用c#开发语言进行开发。

下面主要介绍开发该系统所用到的相关技术，包括：b/s三层结构、iis服务器和sqlserver数据库；其中，

b/s是浏览器/服务器模式。对于客户端用户，不需要安装客户端软件，只需要安装浏览器，服务器端需要安装数据库等向外提供服务的系统，客户端用户通过浏览器向报务器端发出数据请求。

b/s三层结构包括：用户界面表示层，业务逻辑处理层以及数据库访问层。三层结构中层与层之间具有低耦合的特点，即层与层之间的相互独立性更强，每层之间的开发可以是相互独立的进行，层内部具有高内聚的特点，各层内部的结构更加紧凑。如图6。

用户界面表示层：用户界面表示层主要是用来与用户进行交互，可以接收用户输入的数据以及用户请求的数据。它主要是与第二层业务逻辑层进行数据的交互，向用户展示业务逻辑处理层处理之后的数据。其交互模式为首先用户在用户界面表示层输入请求数据，发送给业务逻辑处理层，业务逻辑处理层根据用户的请求，进行相应数据的处理，并将处理结果返回给用户界面表示层，展示给用户。

业务逻辑处理层：业务逻辑处理层是用户界面表示层与数据库访问层的枢纽，它是系统开发的核心功能。该层首先接收用户界面表示层的请求，根据请求向数据库访问层进行数据的申请，然后对申请到的数据进行处理。并返回给用户界面表示层。

数据库访问层：该层主要是对数据库的操作，包括数据的插入，修改以及删除操作。它从业务逻辑处理层获得请求，根据请求对数据库进行操作，并将操作结果反映给业务逻辑处理层。

iis服务器,是internetinformationservices的简称，中文名为互联网信息服务器，是由微软开发的基于window操作系统的服务器。

在该系统中，通过采用b/s三层架构进行设计，这样对于用户来说，只需通过客户端浏览器向服务器端发送访问请求，然后服务器端会根据用户发送的请求返回相应的请求数据。这样有效的降低了客户端的工作，所有的数据处理都是在服务器端进行的。

基于b/s三层架构设计的日程管理与协同管理系统的逻辑结构示意图如图7所示。经过详细的前期调研，以及对公司业务的需求进行分析，共实现了日程查询和设置功能、响铃时间查询和设置查询。

本系统的优点主要包括如下三点：

1、采用最先进的web技术，实现基于b/s架构的协同管理系统，有效降低了系统的成本。

2、系统界面简单，功能强大，有效降低了企业用户的学习时间，根据其功能字面意思即可以知道该项的功能。

3、系统交互的友好型更强。

本系统还存在的不足主要有以下三点：

1、系统的安全设置方面，包括数据库的安全设置，网页的安全设置还不够，容易给外部攻击者以可乘之机。

2、系统的处理速度方面，随着数据量的越来越多，系统的处理时间会逐渐增多，网页打开变慢。

3、对于协同管理系统可能还有其他未加入的功能，比如流程管理功能，权限分配功能等。

下一步的主要目标就是在完善以上不足的基础上，使之能够市场化，希望能够帮助更多的人。

具体的，模式功能设计，如图8：

在当前时间显示模式下，按a键进入主菜单模式，其中主菜单模式下，又分为四种模式，分别为：设置ip、重启本机、同步gps、设置响铃。

设置ip：再此模式下分为：设置本机ip与设置服务器ip。此功能的使用，一般是在刚刚开机的情况下，用与寻找服务器ip和自身ip的设置。

重启本机：此功能的使用，一般是当程序跑飞时，或者授时系统不稳定时，进行重启。

同步gps：加入的新功能，可以手动定时，或者手动同步gps/北斗。

设置铃声：再此模式下分为：设置网络铃声和设置本机铃声。

主程序设计为一个死循环，具体如图9所示。

此研究最关键的授时程序发明人使用stc15w4k32s4单片机的定时器1，1分钟1次接受次gps/北斗的卫星时间，可将时间误差控制在5us之内，满足使用场景的要求。gps字符接收中断，使用串口3。具体如图10。

以太网接口模块接受信息程序：

rj45接口接收以太网信息，使用串口4。

按键扫描程序：

发明人将按键扫描程序作为定时器服务程序进行使用，使用定时器4，让单片机每0.5毫秒扫描一次按键，若2次扫描薄膜按键为同一个按键按下，则产生按键中断，同时也消除了抖动。

响铃程序

此研究的响铃程序发明人使用stc15w4k32s4单片机的定时器2，0.2秒1次，若开始响铃，即为io口置“1”开始响铃。具体如图11。

结束响铃程序：

当响铃程序开始响铃后的10秒后(用户可以自行设置)，开始执行定时器3程序，即关闭io口置“1”停止响铃。具体如图12。

本发明实施例提供的一种gps/北斗双模授时的智能响铃装置，满足多种卫星授时，实现更高精度的时间同步，还具有日程管理功能，提高了授时的灵活性和可靠性，具有极大的发展前景，适合大范围多场合的应用推广。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。