专利名称:闹钟及闹钟控制方法
技术领域：
本发明涉及一种闹钟及闹钟的控制方法，更具体地说是一种可以帮助人们克服赖床习惯，并且可以帮助人们增加对外语知识或者自己的母语知识的积累的闹钟及闹钟控制方法。
背景技术：
在当代快节奏的生活中，很多人会有睡眠时间不足的问题，从而导致早晨不能按时起床。人们常会去借助闹钟的帮助，但是现在普通的闹钟并不能可靠地在早上把人们叫起来，多半人会在半睡半醒的状态下把闹铃关掉，然后继续蒙头大睡。很多人因此耽误了上班、上学或者重要的约会。普通的闹钟之所以不能很可靠的完成其叫人起床的职能，关键是其闹铃的关闭方式过于简单，按下一个或几个按钮就可以把闹铃关闭了。
据报导，已有发明会跑的闹钟、会飞的闹钟以及摇摆闹钟等。综合来看这些闹钟都是想办法强迫人们离开床或者在睁开眼睛的时候作些运动，从而人的大脑开始清醒，不赖床。但是这些闹钟有其自身的弱点，比如有比较复杂的机械机构，成本比较高，或者对人群的适用面比较狭窄，效果并不十分理想等。
发明内容本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种闹钟及闹钟的控制方法，人们通过使用该闹钟不仅可以克服赖床的习惯，而且还能增加对于外语知识或者自己的母语知识的积累。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是本发明闹钟，其结构特点是包括显示器、输入装置、MCU控制器、数据存储单元、时钟模块、电源模块、发声单元和/或振铃模块；所述显示器为可显示字符的OLED、LCD或TFT显示器；所述输入装置为键盘或触摸屏；所述MCU控制器采用单片机、ARM或DSP数据处理芯片；所述数据存储单元为集成在MCU控制器中的部分ROM、EPROM或FLASH存储空间；或为独立的ROM或EPROM，或为易重复擦写的FLASH存储芯片；所述时钟模块采用时钟芯片，或是以MCU控制器的中断控制形成时钟信号；
所述发声模块为蜂鸣器或小功率喇叭及其附加电路；所述小功率喇叭的附加电路为语音芯片IC和功放电路，或是从数据存储单元中读出语音数据解码播放；所述电源为干电池、纽扣电池、或者不可拆卸带内置充电电路的可充电电池；本发明闹钟的控制方法的特点是按如下过程进行a、判定闹铃时间由MCU控制器查询时钟模块的时间信息，若时间信息与设定的闹铃时间不一致，则重复这一过程；若时间信息与设定的闹铃时间相一致，将标志位置一并把此数据写入FLASH中的对应位置，转而进入下一步骤。
b、启动闹铃启动发声模块中的闹铃声，同时由MCU控制器从FLASH存储器中读出预存的作为对答信息的字符串，再由MCU处理后经过显示器驱动电路在显示器中显示所述的对答信息；c、判断应答启动信息由MCU控制器读取键盘应答启动信息，若无正确应答启动，则保持显示器对答信息的显示和闹铃声的播放；若有正确应答启动，则结束对键盘应答启动信息的读取，同时使闹铃暂时静音或者转而从FLASH中读取轻柔音乐数据进行播放；d、判断应答信息MCU控制器设定定时时间，并在设定的定时时间内不断读取由键盘输入的字符，并对读取字符信息进行判断，如果读取的字符信息与对答信息一致，则显示此字符并且使本步骤中的定时器清零，并且执行关闭闹铃子程序，循环这一过程，逐一判断依次输入的每一个字符，直至完整的字符串正确输入完毕，则判定对字符串正确应答一遍，进入下一步骤；任何一个字符的输入超过设定的定时时间，则重新启动闹铃；e、关闭闹铃，将标志位清零并把此数据写入FLASH中的对应位置，返回步骤a。
使用本发明闹钟，要求使用者正确输入所显示的字符串，该字符串可以是中文、英文、韩文等其他语言或者数字串，才能把闹铃关闭，否则闹铃将一直响下去。
步骤a和步骤e中所述标志位用于监督用户是否采取正规的操作方法来关闭闹铃，如果用户采取去掉电源的方法来关闭闹铃，则在下次系统上电后，系统会要求用户继续未完成的输入任务，甚至还可以有一定的惩罚性，要求用户多输入几遍。也可以采用机械设计来使拆卸电池的过程比较繁琐，如电源安装处采用8-10个的螺钉阵列来固定，或这采用不可拆卸带内置充电电路的可充电电池作为电源来解决这个问题。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在1、本发明方法从客观上帮助人们克服赖床的习惯，在使用者输入字符的过程中就逐渐清醒过来了，从而不会再去赖床。并且要求使用者输入的对答信息可以是具有一定的哲理内涵或者具有趣味性和实用性的英文句子，比如《The Book of Proverbs》中的英文格言，能帮助使用者增加英文知识的积累，帮助使用者在主观上养成一种热爱学习、热爱生活的健康积极的生活态度，锻炼使用者的毅力，从而可以自然养成好的作息习惯。
2、本发明闹钟易于实现，通过将相应的硬件和软件设置嵌入在已有的智能电子钟表、手机、电子词典、小灵通手机、PDA、MP3、商务通等电子设备中进行实施，实现资源共享和电子设备的多功能化。
图1为本发明闹钟硬件配置方框图。
图2为本发明闹钟实施在电子词典中的配置方框图。
图3为本发明闹钟具体实施方式
硬件配置方框图。
图4为本发明闹钟MCU系统电路原理图。
图5为本发明闹钟录音和放音模块电路原理图。
图6为本发明闹钟装置电源电路原理图。
图7为本发明闹钟FLASH存储器电路原理图。
图8为本发明闹钟USB接口电路原理图。
图9为本发明闹钟LCD与键盘接口电路原理图。
图10为本发明闹钟控制方法流程图。
以下通过具体实施方式
，并结合附图对本发明作进一步说明具体实施方式
本实施例闹钟包括显示器、输入装置、MCU控制器、数据存储单元、时钟模块、电源模块、发声单元和/或振铃模块；其中，显示器为可显示字符的OLED、LCD或TFT显示器；输入装置为键盘或触摸屏，触摸屏也包括以手写识别方式输入的形式；MCU控制器采用单片机、ARM或DSP数据处理芯片；数据存储单元为集成在MCU控制器中的部分ROM、EPROM或FLASH存储空间；或为独立的ROM或EPROM，或为易重复擦写的FLASH存储芯片；时钟模块采用时钟芯片，或是以MCU控制器的中断控制形成时钟信号；发声模块为蜂鸣器或小功率喇叭及其附加电路；所述小功率喇叭的附加电路为语音芯片IC和功放电路，或是从数据存储器中读出语音数据解码播放；电源为干电池、纽扣电池、或带内置充电电路的可充电电池。
图2所示为本实施例闹钟实施在电子词典中的配置方框图，电子词典中设置有词库和发音引擎，因此可以更好的帮助使用者对英文句子的理解，也能更多地帮助使用者对英文知识的积累。其他模块为其他娱乐、词典功能相关的硬件部分。
相应地，本实施例同样可以通过将相应的硬件和软件设置嵌入在已有的智能电子钟表、手机、小灵通手机、PDA、MP3、商务通等电子设备中进行实施，实现资源共享和电子设备的多功能化。比如在支持嵌入式JAVA的手机中也可以通过编写JAVA程序来实现本闹钟方法。
图1所示，作为独立器件，其硬件结构应该包括MCU控制器、显示器、由DA电路、功放电路和喇叭构成的发声单元、由时钟芯片和时钟电路构成的时钟模块、FLASH存储器、键盘、电源模块以及PC通信接口电路。MCU控制器选用8位或16位的处理器即可满足要求。当然如果需要把闹钟做的有声有色，可以选用功能更强的32位ARM、DSP内核的处理器，为实现语音功能可以搭建专门的语音电路，也可以选择内部集成语音电路的主控芯片，如SPCE061A等。在整个系统中，MCU控制器是核心，通过烧写在其中的系统程序，合理有效地协调调用系统的各种资源。显示器可以选用自发光OLED显示器或者LCD显示器，根据产品档次不同可以选用单色或彩色显示器。根据不同需要发声模块中的执行器件从蜂鸣器到小功率喇叭都可以选用。时钟模块的功能可以由MCU处理器以软件的功能来实现，这样可以节省硬件资源，降低成本，当然也可以选用各种时钟芯片来简化程序设计，并且可以使时间精度更高。FLASH存储器可以通过串行连接的方式和MCU处理器连接，FLASH存储器中存放有英文句子及其注释数据，可以加入各种铃声数据(通过MCU解码送发声模块播放)等。电源模块建议使用不易拆卸的带有充电路的可充电电池电源，防止使用者通过去掉电源的方法关闭闹铃。PC通信接口可以采用USB，串口或者并口等通用技术。
参见图3，具体实施中采用SPCE061A型单片机作为主控制器，利用其内部2HZ时基中断来实现计时功能，依靠软件来实现日历功能，系统结构紧凑，该控制芯片内部集成有DA/AD电路，还有DSP数据处理模块，系统中串行模式扩展了512K字节FLASH存储器，因此可以实现语音播放、语音识别及文字、语音备忘录功能。芯片功耗低且拥有睡眠功能，属节能型产品。
参见图4，对应于SPCE061A单片机U1的设置，由电容C1、C2和晶振T1组成晶振电路，由电容C4，电阻R1和按钮S1组成单片机系统的复位电路；由电容C9、C10和电阻R3接入锁相环电压振荡器的容阻输入端VCOIN，从而单片机内部PLL锁相环电路可以提供系统时钟信号。
参见图5，X1为麦克风，配合MCU内部集成的AD及运放电路和简单的外围电路，可以实现语音的录入功能，从而实现语音备忘录和快速自定义铃声，以及语音识别功能。铃声和其他语音信号通过MCU的DAC1引脚输出，通过语音功放芯片SPY0030A放大，送到喇叭播放，其中J5为喇叭接头。
图6所示为系统的稳压电源模块。4.5V电源可以使用3节干电池来提供，SPY0029为3.3V稳压芯片，可以为系统提供可靠的稳压电源，其中D2、D3是为了防止电源误反接对稳压芯片及系统造成损害，电阻R14～R20采用零电阻来提高系统抗干扰能力。
图7所示为扩展的FLASH存储器模块。通过串行方式扩展FLASH存储器SPR4096，电气节点IOB0、IOB1接SPCE061A的多功能IO口IOB0、IOB1，它们的第二功能分别为SCK(串行接口SIO的时钟信号)、SDA(串行接口SIO的数据传送信号)。VDDI要求为2.25～2.75V给内部FLASH和逻辑控制单元供电，VDDQ要求为2.25～3.6V给外部I/O供电，D4的作用就是使从稳压电源模块过来的3.3V电源降到满足VDDI的要求。
图8所示为USB接口电路。U5为飞利普PDIUSBD12 USB控制器，C32、C33和Y2组成其晶振电路，IOA8-15为其数据线，IOB2-5为其控制线，通过USBCON连接到PC上，从而使单片机能和PC机进行数据交换。其中的磁珠L1～L4起到抗干扰作用。
图9所示为LCE和键盘接口电路。LCD和USB模块复用数据线IOA8-15，IOB5、IOB6、IOB7、IOB10和IOB12为其控制线。IOA0-7及IOB9-12为矩阵键盘接口，其中IOB3为SPCE061A的第二外部中断输入引脚，方便实现按键唤醒功能。
图10为本闹钟控制方法的一种参考软件流程。需要补充说明的两点是，在进入闹铃解除页面的时候，可以允许用户一段时间内，比如在10分钟内没有任何操作，以便给使用者提供足够的准备时间。由于在程序设计中加入了标志位(标志位数据存储在FLASH中)，如果用户采取了去掉电源的方法来关闭闹铃(比如，有些手机的电池很容易被去掉)，在下次上电后，用户还会被要求输入先前没有完成的英文句子，甚至还可以有惩罚性质的要求用户多输入几遍。
实现闹铃的系统控制方法按如下过程进行a、判定闹铃时间由MCU控制器查询时钟模块的时间信息，若时间信息与设定的闹铃时间不一致，则重复这一过程；若时间信息与设定的闹铃时间相一致，将标志位置一并把此数据写入FLASH中的对应位置，转而进入下一步骤。
b、启动闹铃启动发声模块中的闹铃声，同时由MCU控制器从FLASH存储器中读出预存的作为对答信息的字符串，再由MCU处理后经过显示器驱动电路在显示器中显示所述的对答信息；c、判断应答启动信息由MCU控制器读取键盘应答启动信息，若无正确应答启动，则保持显示器对答信息的显示和闹铃声的播放；若有正确应答启动，则结束对键盘应答启动信息的读取，同时使闹铃暂时静音或者转而从FLASH中读取轻柔音乐数据进行播放；d、判断应答信息MCU控制器设定定时时间，并在设定的定时时间内不断读取由键盘输入的字符，并对读取字符信息进行判断，如果读取的字符信息与对答信息一致，则显示此字符并且使本步骤中的定时器清零，并且执行关闭闹铃子程序，循环这一过程，逐一判断依次输入的每一个字符，直至完整的字符串正确输入完毕，则判定对字符串正确应答一遍，进入下一步骤；任何一个字符的输入超过设定的定时时间，则重新启动闹铃；e、关闭闹铃，将标志位清零并把此数据写入FLASH中的对应位置，返回步骤a。
在上述步骤d中，为了提高效果，设置对应于对答信息的对答字符串正确输入至少两遍后方可进入下一步骤。
考虑到更为人性化的设置，在步骤d中，对于首个应答字符的输入，设置适当长的应答定时时间，比如5-10分钟，以便使用者有一个准备过程；对于首个应答字符之后的各应答字符的输入，设置应答定时时间为2-4秒，以保证字符串输入的连贯性，促使使用者集中精力，提高使用者头脑清醒和记忆此语言的效果。
具体实施中，对答信息可以是不同的语言文字，比如英文格言等，可以在出厂时固化在装置的存储芯片中的，也可以由使用者通过PC通信接口进行下载。
设定的程序中，每天可以顺序或随机给出不同的英文句子，假设所给的句子平均为18个单词，每个单词平均5个字母，每句话占90个字节存储空间，外加中文注释等110个字节(55个汉字)，共需要200字节存储空间，一年所使用的句子需要存储空间73K字节，十年才需730K字节的存储空间。如果储存英文句子信息的存储器为FLASH，用户可以每年从PC向闹钟装置中下载自己喜欢的英文句子，所需存储空间就更少了。在IC制造工艺日益提高的今天，上文所述的存储空间需求不会成为技术上的难题。
在使用者通过键盘输入字符进行应答时，可以设置为静音，或者改为播放轻柔的音乐。
此外，根据使用者的特定需要，闹铃关闭方法也可以设置为一键关闭模式，但由闹钟模式切换到普通的一键关闭模式时，需要输入授权密码，比如有人需要用此装置来克服赖床的习惯，但是毅力不强，可以由他人代为管理授权密码。
权利要求
1.一种闹钟，其特征是包括显示器、输入装置、MCU控制器、数据存储单元、时钟模块、电源模块、发声单元和/或振铃模块；所述显示器为可显示字符的OLED、LCD或TFT显示器；所述输入装置为键盘或触摸屏；所述MCU控制器采用单片机、ARM或DSP数据处理芯片；所述数据存储单元为集成在MCU控制器中的部分ROM、EPROM或FLASH存储空间；或为独立的ROM或EPROM，或为易重复擦写的FLASH存储芯片；所述时钟模块采用时钟芯片，或是以MCU控制器的中断控制形成时钟信号；所述发声模块为蜂鸣器或小功率喇叭及其附加电路；所述小功率喇叭的附加电路为语音芯片IC和功放电路，或是从数据存储器中读出语音数据解码播放；所述电源为干电池、纽扣电池、或带内置充电电路的可充电电池。
2.权利要求
1所述的闹钟，其特征是设置PC通信接口，所述PC通信接口为串口、并口、USB端口、红外信号端口或射频信号端口中的一种或多种。
3.根据权利要求
1所述的闹钟，其特征是采用SPCE061A单片机U1，由电容C1、C2和晶振Y1组成晶振电路，由电容C4，电阻R1和按钮S1构成复位电路；由电容C9、C10和电阻R3接入锁相环电压振荡器的容阻输入端VCOIN，由单片机U1内部PLL锁相环电路提供系统时钟信号。
4.根据权利要求
3所述的闹钟，其特征是通过串行方式扩展FLASH存储器SPR4096，两个电气节点IOB0、IOB1分别接单片机U1的第二功能I/O口IOB0、IOB1，并分别作为串行接口SIO的时钟信号SCK，和作为串行接口SIO的数据传送信号SDA，2.25～2.75V的电源端口VDDI为内部FLASH和逻辑控制单元供电，2.25～3.6V的电源端口VDDQ为外部IO供电。
5.根据权利要求
3所述的闹钟，其特征是设置USB接口电路，USB控制器U5采用PDIUSBD12，电容C32、C33和晶振Y2组成其晶振电路，其数据线IOA8-15和控制线IOB2-5分别通过插口USBCON连接到PC机，在插口前端设置抗干扰磁珠L1～L4。
6.根据权利要求
3所述的闹钟，其特征是设置LCD和键盘接口电路，包括LCD和USB模块复用数据线IOA8-15，控制线IOB5、IOB6、IOB7、IOB10和IOB12和矩阵键盘接口IOA0-7及IOB9-12为，其中IOB3为SPCE061A的第二外部中断输入引脚，方便实现按键唤醒功能。
7.一种权利要求
1所述闹钟的控制方法，其特征是按如下过程进行a、判定闹铃时间由MCU控制器查询时钟模块的时间信息，若时间信息与设定的闹铃时间不一致，则重复这一过程；若时间信息与设定的闹铃时间相一致，将标志位置一并把此数据写入FLASH中的对应位置，转而进入下一步骤；b、启动闹铃启动发声模块中的闹铃声，同时由MCU控制器从FLASH存储器中读出预存的作为对答信息的字符串，再由MCU处理后经过显示器驱动电路在显示器中显示所述的对答信息；c、判断应答启动信息由MCU控制器读取键盘应答启动信息，若无正确应答启动，则保持显示器对答信息的显示和闹铃声的播放；若有正确应答启动，则结束对键盘应答启动信息的读取，同时使闹铃暂时静音或者转而从FLASH中读取轻柔音乐数据进行播放；d、判断应答信息MCU控制器设定定时时间，并在设定的定时时间内不断读取由键盘输入的字符，并对读取字符信息进行判断，如果读取的字符信息与对答信息一致，则显示此字符并且使本步骤中的定时器清零，并且执行关闭闹铃子程序，循环这一过程，逐一判断依次输入的每一个字符，直至完整的字符串正确输入完毕，则判定对字符串正确应答一遍，进入下一步骤；任何一个字符的输入超过设定的定时时间，则重新启动闹铃；e、关闭闹铃，将标志位清零并把此数据写入FLASH中的对应位置，返回步骤a。
8.根据权利要求
6所述的闹钟的控制方法，其特征是所述步骤d中，设置对应于对答信息的对答字符串正确输入至少两遍后方可进入下一步骤。
9.根据权利要求
7所述的闹钟控制方法，其特征是在步骤d中，对于首个应答字符的输入，设置应答定时时间为5-10分钟；对于首个应答字符之后的各应答字符的输入，设置应答定时时间为2-5秒。
专利摘要
闹钟及闹钟控制方法，其特征是闹钟的设置包括显示器、输入装置、MCU控制器、数据存储单元、时钟模块、电源模块、发声单元和/或振铃模块；闹钟控制方法是要求使用者在闹铃响起之后，以输入相应的字符作为应答，输入正确方可解除铃声，使用者在输入字符的过程中逐渐清醒，从而帮助使用者克服赖床，养成好的作息习惯。本发明闹钟的实施可以通过将相应的硬件和软件设置嵌入在已有的智能电子钟表、手机、电子词典、小灵通手机、PDA、MP3、商务通等电子设备中，实现资源共享和电子设备的多功能化。
文档编号G06F1/14GK1996171SQ200610156088
公开日2007年7月11日 申请日期2006年12月27日
发明者孙纯哲 申请人:孙纯哲导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan