一种卫星智能时钟的制作方法

本实用新型属于时钟领域，具体涉及一种卫星智能时钟。

背景技术：

时间是人类用以描述物质运动过程或事件发生过程的一个参数。而时间指示对于任何一个国家的军事、科学研究和工业生产等等各个方面都发挥着至关重要的作用，与人们的生活和行为息息相关。但是现在市面上大部分轻薄类摆放时钟产品，走时采用实时时钟(Real-Time Clock，RTC)守时模式，RTC具有时钟、日历、闹钟、周期性中断输出、32kKHz时钟输出等功能。

现有RTC的时钟误差精度在23℃时能达到±0.5S/d，并且运行一定时间后，误差积累会更大，时间精度无法保障，根本无法满足校时要求。为了满足校时要求，需要定时校对时钟，以确保时钟时间和标准时间的一致性。现有的时钟产品，没有其他授时方式对RTC守时进行校准。刚开始时间误差偏小，肉眼无法识别，但随着时间积累，偏差会越来越大，影响正常使用。必须采取人为手动校时，带给客户麻烦的用户体验感。

为了解决RTC守时存在误差，校准麻烦的问题，申请号为2016203604417的中国实用新型专利公开了一种利用北斗卫星授时系统进行自动校时的智能电能表。该智能电能表包括：MCU实时时钟，用作智能电能表的基准时钟并输出基准时钟时间信息；北斗授时接收单元，与MCU实时时钟连接，用于根据基准时钟时间信息从北斗卫 星接收授时信息，并解析授时信息从而获得标准时间信息和秒脉冲信号；MCU，与北斗授时接收单元连接，用于根据标准时间信息和秒脉冲信号更新基准时钟时间。但是该智能电能表采用北斗授时接收单元，定位精度不高，可靠性没有北斗GPS双模定位系统高。

申请号为2015106507461的中国发明专利公开了一种北斗GPS定位的可穿戴智能手表，北斗GPS定位的可穿戴智能手表包括CPU模块、实时时钟模块、显示模块、存储模块、北斗/GPS模块、3D加速度传感器模块、电源模块、电池以及蓝牙模块或WIFI模块中的一种或者多种。该智能手表通过北斗GPS双模定位，定位精度可以提高到2米，可靠性也比单一系统提高。同时利用北斗卫星和GPS卫星对时间进行校准，时间的准确性大大提高。但是，该智能手表功能单一，仅仅只是用于显示时间。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的RTC守时存在误差和现有时钟功能单一的问题，本实用新型提供了一种卫星智能时钟。

本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种卫星智能时钟，包括MCU模块、OLED显示模块、北斗/GPS双模授时定位模块、蓝牙传输模块、RTC模块、功能设置按键组、甲醛检测模块、激光PM2.5检测模块、温湿度传感模块和告警/指示模块；

所述MCU模块的输入端与OLED显示模块的输出端连接，所述MCU模块与北斗/GPS双模授时定位模块交互式连接，所述MCU模块与蓝牙传输模块交互式连接，所述MCU模块与RTC模块交互式连接，所述MCU 模块的输入端与功能设置按键组的输出端连接，所述MCU模块的输入端与甲醛检测模块的输出端连接，所述MCU模块与激光PM2.5检测模块交互式连接，所述MCU模块的输入端与温湿度传感模块的输出端连接。

进一步地，上述卫星智能时钟还包括红外接收器和遥控器，所述遥控器与红外接收器通过红外无线相连，所述红外接收器的输出端与MCU模块的输入端连接。

进一步地，上述卫星智能时钟还包括给卫星智能时钟供电的电源模块，所述电源模块包括锂离子聚合物电池充电单元、电路保护单元和系统工作电源转换单元。

进一步地，上述MCU模块为STM32F107芯片。

进一步地，上述北斗/GPS双模授时定位模块的型号为ATGM332D-5N-3X，所述北斗/GPS双模授时定位模块的引脚RX与MCU模块的引脚PA2连接，所述北斗/GPS双模授时定位模块的引脚TX与MCU模块的引脚PA3连接。

进一步地，上述甲醛检测模块的型号为2-FE5，所述甲醛检测模块的引脚OUT与MCU模块的引脚PC3相连。

进一步地，上述PM2.5检测模块的型号为SDS018，所述PM2.5检测模块的引脚2与MCU模块的引脚PD4相连，所述PM2.5检测模块的引脚3与MCU模块的引脚PD5相连。

进一步地，上述温湿度传感模块的型号为AM2301，所述温湿度传感模块的引脚2与MCU模块的引脚PD1相连。

进一步地，上述红外接收器的型号为HS0038B，所述红外接收器 的引脚SD与MCU模块的引脚PD2连接。

进一步地，上述蓝牙模块的型号为HM-10，所述蓝牙传输模块的引脚RX与MCU模块的引脚PB10连接，所述蓝牙传输模块的引脚TX与MCU模块的引脚PB11连接。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型的卫星智能时钟可以实时的检测所处环境的空气质量与甲醛含量，一旦超标及时做出告警，为用户改善学习和办公环境提供依据。

2.本实用新型的卫星智能时钟采用北斗与GPS双模精准卫星授时的方式，支持单频或者组合工作模式，可以达到＜30ns的授时精度；如果暂时收不到卫星信号，还可以通过蓝牙连接智能终端，通过网络授时；添加了红外和蓝牙功能，可以通过遥控或者装有APP软件的智能终端，如手机或者平板进行功能设置，提高用户的人机体验感。

3.本实用新型的卫星智能时钟整机外观设计美观大方，采用ABS共混改性塑料工艺，具有很高的耐热性与抗冲击强度。

以下将结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1为本实用新型卫星智能时钟的主机正面示意图；

图2为本实用新型卫星智能时钟的主机背面示意图；

图3为本实用新型卫星智能时钟的主机左侧面示意图；

图4为本实用新型的整机功能框图；

图5为本实用新型的主控原理框图；

图6为本实用新型的OLED显示模块原理图；

图7为本实用新型的双模授时模块原理图；

图8为本实用新型的蓝牙模块原理图；

图9为本实用新型的温湿度模块原理图；

图10为本实用新型的PM2.5检测原理图；

图11为本实用新型的甲醛检测原理图；

图12为本实用新型的红外接收器原理图；

图13为本实用新型的蜂鸣器工作原理图；

图14为本实用新型的指示灯工作原理图；

图15为本实用新型的功能按键原理图；

图16为本实用新型的整机电源控制原理框图；

图17为本实用新型的锂离子聚合物电池充电原理图；

图18为本实用新型的系统5V电压原理图。

图中：1、显示屏包含时间显示区域；2、电池电量显示区域；3、主机所处环境实时PM2.5值；4、主机所处环境实时温湿度值；5、主机所处环境实时甲醛含量值；6、主机接收到北斗/GPS卫星状况；7、上按键；8、下按键；9、左按键；10、右按键；11、设置按键；12、设置确认键；13、开关机键；14、主机所处环境实时温湿度值；15、锂离子聚合物电池仓；16、蜂鸣器；17、适配器电源接口；18、外置北斗/GPS接收天线接口；19、工作状态指示灯。

具体实施方式

为进一步阐述本实用新型达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式、结构特征 及其功效，详细说明如下。

为了解决现有技术中存在的RTC守时存在误差和现有时钟功能单一的问题，本实施例提供了一种卫星智能时钟。

参照图1，该卫星智能时钟的主机正面设置有显示屏和功能按键组，功能按键组设置在显示屏的下方。显示屏包含时间显示区域1、电池电量显示区域2、主机所处环境实时PM2.5值3、主机所处环境实时温湿度值4、主机所处环境实时甲醛含量值5、主机接收到北斗/GPS卫星状况6和用户蓝牙连接状态14；功能按键组包括上按键7、下按键8、左按键9、右按键10、设置按键11、设置确认键12和开关机键13。

参照图2，该卫星智能时钟的主机背面设置有锂离子聚合物电池仓15、蜂鸣器16、适配器电源接口17和外置北斗/GPS接收天线接口18。参照图3，该卫星智能时钟的主机左侧面设置有工作状态指示灯19。本实施例的卫星智能时钟整机外观设计美观大方，采用ABS共混改性塑料工艺制备，具有很高的耐热性与抗冲击强度。

参照图4和图5，该卫星智能时钟包括MCU模块、OLED显示模块、北斗/GPS双模授时定位模块、蓝牙传输模块、RTC模块和功能设置按键组。MCU模块的输入端与OLED显示模块的输出端连接，MCU模块与北斗/GPS双模授时定位模块交互式连接，MCU模块与蓝牙传输模块交互式连接，MCU模块与RTC模块交互式连接，MCU模块的输入端与功能设置按键组的输出端连接。

本实施例的MCU模块是以STM32F107为核心处理单元。

OLED显示模块的型号是SSD1322，OLED显示模块的引脚CS与MCU 模块的引脚PA4连接，OLED显示模块的引脚SCLK与MCU模块的引脚PA5连接，OLED显示模块的引脚SDIN与MCU模块的引脚PA6连接，OLED显示模块的引脚D/C与MCU模块的引脚PA7连接。OLED显示模块的引脚1对应引脚VCCIN，引脚2对应引脚VCCIN，引脚3对应引脚CS2，引脚4对应引脚GND，引脚5对应引脚CS1，引脚6对应引脚RES，引脚7对应引脚D/C，引脚8对应引脚GND，引脚9对应引脚SCLK，引脚10对应引脚SDIN。OLED显示模块原理图参照图6，OLED显示模块，采用3.1寸，屏幕分辨率可达256×64，显示内容细腻美观。显示模块自带驱动电路，市场通用，便于产品的开发。与MCU之间通过SPI1接口实现显示的控制。

北斗/GPS双模授时定位模块的型号为ATGM332D-5N-3X，北斗/GPS双模授时定位模块的引脚RX与MCU模块的引脚PA2连接，北斗/GPS双模授时定位模块的引脚TX与MCU模块的引脚PA3连接。双模授时模块原理图参照图7。北斗/GPS双模授时定位模块的芯片为ATGM332D-5N-3X，该模块支持BDS B1/GPS L1频点，包含32个跟踪通道，该系列可以同时接收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。与MCU通过UART2实现信息的交互与控制。本实施例采用北斗与GPS双模精准卫星授时的方式，支持单频或者组合工作模式，可以达到＜30ns的授时精度。

蓝牙传输模块的型号为HM-10，蓝牙传输模块的引脚RX与MCU模块的引脚PB10连接，蓝牙传输模块的引脚TX与MCU模块的引脚PB11连接。蓝牙传输模块原理图参照图8。蓝牙传输模块，支持Bluetooth Specification V4.0BLE协议。该模块的串口收发没有字节限 制，方便数据传输，并且支持AT指令，用户可根据需要更改角色(主、从模式)以及串口波特率、设备名称、配对密码等参数，使用灵活。蓝牙模块与MCU之间通过一组串口实现数据的交互。用户可在自己的手机上或者智能终端上安装上开发好的APP软件，可以随时随地的更改智能时钟的配置，以及对它进行功能设置，提升了人机交互感，也可通过蓝牙实现互联网授时。

RTC守时电路，采用内置晶振、宽温补偿的高精度实时时钟芯片SD3088。采用标准I²C接口。当智能时钟未授时时，依靠RTC守时进行时间显示，一旦智能时钟授时，即可对RTC进行时间较准，提高守时精度。

本实施例的卫星智能时钟还包括温湿度传感模块，温湿度传感模块的输出端与MCU模块的输入端连接。温湿度模块原理图参照图9。温湿度传感模块的型号为AM2301，温湿度传感模块的引脚2与MCU模块的引脚PD1相连。温湿度传感模块AM2301与MCU采用单总线的方式进行信息传输。该温湿度传感模块采用AM2301芯片，引脚1、2、3分别对应引脚VDD、DATA、GND。该模块含有已校准数字信号输出的温湿度复合型传感器。内部含有一个电容式感湿元件和一个高精度测温元件，并与一个高性能8位单片机连接。因此具有超快响应，抗干扰能力强，性价比高等优点。

本实施例的卫星智能时钟还包括激光PM2.5检测模块，激光PM2.5检测模块与MCU模块交互式连接。PM2.5检测原理图参照图10。PM2.5检测模块的型号为SDS018，所述PM2.5检测模块的引脚2与 MCU模块的引脚PD4相连，所述PM2.5检测模块的引脚3与MCU模块的引脚PD5相连。激光PM2.5检测模块的引脚1对应引脚NC，引脚2对应1μm PWM输出，引脚3对应引脚5V电源输入，引脚4对应引脚2.5μm PWM输出，引脚5对应引脚GND，引脚6对应引脚R，引脚7对应引脚T。激光PM2.5检测模块使用激光散射原理，能够得到空气中0.3～10微米悬浮颗粒物浓度，使用进口激光器与感光部件，采用优化光路、风道设计及自校准参数算法，数据稳定可靠。它与MCU之间通过UART4实现信息的通信，采集所处坏境实时的PM2.5值。

本实施例的卫星智能时钟还包括甲醛传感器，甲醛传感器的输出端与MCU模块的输入端连接。甲醛检测原理图参照图11。市场上部分宣称可以测甲醛的产品，均为廉价TVOC或VOC传感器，这些传感器对乙醇(酒精)、甲苯(油漆)、香烟(烟油子)、H₂(氢)等诸多气体都能产生反应，也就是说,当测量甲醛的时候，如果有这一类的挥发性有机气体，那么测量出的就不一定是甲醛，而是综合化学污染物(VOC/TVOC)，给测试结果造成误差，对用户也会造成误导。而本实施例采用英国研制的甲醛传感器，在民用领域里性能是优良的，性价比也比较高。该甲醛传感器的型号为2-FE5，该传感器与MCU的ADC12_IN13连接，通过AD采样，获得所处环境的实时甲醛含量。甲醛传感器的引脚OUT与MCU模块的引脚PC3相连。该传感器是两电极电化学型的传感器，通过扩散原理实现，因此不需要外部采样硬件。当有甲醛气体存在的时候，将会有一个很小的直流产生；传感器本身不需要电源供应，但是产生的这个电流需要外部的数据采集将其变为 可读的信号。

本实施例的卫星智能时钟还包括告警/指示模块，MCU模块的输出端与告警/指示模块的输入端连接。告警/指示单元由蜂鸣器电路和工作状态指示灯电路组成。蜂鸣器一方面作为操作响应，给用户以声音反馈，表明智能时钟响应了用户的操作与设置。另一方面当检测到时钟所处的环境的温、湿度，PM2.5和甲醛含量不适宜用户身体健康，可通过急促的声音用以告警，提醒用户注意。蜂鸣器工作原理图参照图13。智能时钟通过MCU自检，控制指示灯的工作，表明主机目前的工作状态。当检测智能时钟所处的环境不适宜用户身体健康时，也会控制红色指示灯闪烁告警。指示灯工作原理图参照图14。

本实施例的卫星智能时钟还包括红外接收器和遥控器，遥控器与红外接收器通过红外无线相连，红外接收器的输出端与MCU模块的输入端连接。红外接收器的型号为HS0038B，红外接收器的引脚SD与与MCU模块的引脚PD2连接。红外接收器原理图参照图12。红外接收器HS0038B是标准的IR遥控接收器系列，支持所有主要的传输码。它与MCU的中断口连接，实现红外按键的响应。本实施例的卫星智能时钟添加了红外和蓝牙功能，可以通过遥控或者装有APP软件的智能终端，如手机或者平板进行功能设置，提高用户的人机体验感。

功能设置按键组包含上、下、左、右、设置和OK按键，分别与MCU模块连接，完成主机的各种工作设置。任一功能按键的原理图参照图15。

本实施例的卫星智能时钟还包括电源模块，电源模块给卫星智能 时钟的整机提供电源。主要包含了锂离子聚合物电池充电单元，电路保护单元和系统工作电源转换单元。整机电源控制原理框图参照图16。

锂离子聚合物电池充电单元，是以LTC4006EGN-6为核心。锂离子聚合物电池充电原理图参照图17。它是一款用于2节锂电池的完整恒定电流或者恒定电压充电器控制器，其采用极少的外部组件并内置于一个小型封装之中。PWM控制器采用一种同步、准恒定频率、恒定关断时间架构，即使在采用大容量陶瓷电容器时也不会产生可听噪声。

电路保护单元包含有过流保护，滤波，过压和欠压保护。避免整机工作异常引起的大电流或者大电压对系统造成不可恢复的损害。保护系统内的MCU和各种传感器。系统5V电压原理图参照图18。

系统工作电源转换单元使用LT1963-3.3为系统工作提供3.3V电压。该IC是一款低压差稳压器，专为实现快速瞬态响应而优化。该器件能提供1.5A的输出电流和一个340mV的压差电压。工作静态电流为1mA，并在停机模式中减至小于1μA。静态电流处于良好受控状态；与其他许多稳压器不同，此器件的静态电流在压差情况下不会增大。

本领域的技术人员根据附图提供的电路原理图可以进行电路连接，因而具体电路连接不再叙述。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新 型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。