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石英闹钟的核心是石英晶体,只需要给石英晶体通上电,它便能进行固定频率的振动。只需
要人为地对振动次数进行计数便能得到一秒的时间,从而实现秒、分、时的统计。这类的石英闹
钟往往和单片机一起配合工作,可以实现 0.01 秒的精确定时。它的耗电量也非常小,一个小小的
纽扣电池就可以维持一个带有闹钟功能的电子表运行长达一年时间。但它的缺点也十分明显,支
持的闹钟数量只有一个,而且闹钟铃声不可选,一旦断电之前保存的闹钟数据将全部丢失。
除了对闹钟计时结构的改进外,还有人对闹钟的提醒方式做出了改进。一个印度少年为了防
止自己在被闹钟叫醒后睡过头,将电击装置安装在闹钟的按钮上。闹钟响起,你只有关闭铃声和
继续睡觉两个选择,继续睡觉会有铃声吵,关铃声会被电击便再无睡意。
1.3 课题的未来展望
结合了解到的情况,未来作息时间控制器将向着改进计时结构和改进提醒方式两个方面发展。
其中改进计时结构依然会是作息时间控制器着重考虑的问题,改进的提醒方式将以多种多样的感
官刺激为主。此外,以单片机为主要控制器的作息时间控制器将逐步取代传统的作息时间控制器。
随着人工智能技术的迅猛发展,未来人工智能技术也将会用于作息时间控制器中。它可以通
过分析人的生活、工作习惯,给用户合适的闹钟设定。
2. 总体设计方案
2.1 总体设计思路
本设计采用 STM32F103C8T6 为主控制器,以 DS1302 时钟模块作为计时部分、DS18B20 温
度传感器作为温度获取部分、DFPlayer mini 模块作为闹铃输出部分。为了实现较好的播放效果,
扬声器选用了 2W8Ω的锥盆扬声器。它的结构简单、能量转换效率高非常适合本次设计的作息时
间控制器对低功耗的要求。
人机交互方面,使用 5 个独立按键作为输入部分,分别为上键、下键、中键、左键、右键,
使用时根据 LCD1602 液晶屏的显示即可轻松完成操作。显示部分采用的 LCD1602 液晶屏硬件设
计为对比度、亮度可调形式,用户可以自行调整,极具个性化。系统设计框图如下:
图 2-1 系统设计框图
2.2 STM32F103C8T6 主控制器介绍
本次设计的作息时间控制器采用的主控制器型号为 STM32F103C8T6,这是一款 32 位单片机,
处理速度最快可达 72MHz,远超一般 8 位单片机,在速度方面有着得天独厚的优势。除了速度,
它的容量更是达到了 64KB,远远满足了一般的中小型程序对存储容量的要求。此外,为了实现
对 DFPlayer mini 模块的控制,单片机必须支持串口或能模拟串口,这款型号为 STM32F103C8T6