重力感應式智能鬧鐘的軟硬件實現

一、項目概述

1.1 引言

普通的鬧鐘只具有時間顯示和語音提醒功能，若設想一種鬧鐘不僅可以進行時間顯示，而且到達設定的鬧鐘時間時可以在表盤上顯示相關的事務提醒，那么鬧鐘的功能可以得以極大的豐富。

1.2 項目背景/選題動機

第一，參照PSoC Rocks例程所演示的效果，拓展到可以用一系列的LED燈來進行文字顯示;

第二，曾看過有人用一個馬達帶動一系列LED燈，并施以一定的控制來完成表盤時鐘的顯示，覺得既有趣又具有觀賞性，所以會想到將其功能復雜化，嘗試完成文字顯示;

第三，考慮到PSoC開發板集成有重力感應器，可以用來對鬧鐘的功能進行擴展，當器件處于不同的放置狀態時進行不同的內容顯示;

二、需求分析

2.1 功能要求

1、時鐘顯示功能：這是系統最基本的功能，通過控制器控制LED燈的點亮與熄滅，在人的視覺暫留效應下，就會在視線里出現表盤和走動的指針;該功能比普通時鐘更具觀賞性和趣味性。

2、溫度顯示功能：這是時鐘系統的一個附加功能，主要是為了擴展時鐘功能并進一步利用PSoC芯片的資源。

3、鬧鐘功能：這是該系統較大的亮點所在，將鬧鐘的語音提醒與文字提醒相結合，從更好更準確地完成提醒功能。

2.2 性能要求

1、時鐘的準確度要求：這是時鐘必須具備的性能之一，不準確的時鐘基本沒用。

2、溫度的精度要求：溫度檢測允許存在一定的誤差，由于不涉及高精度測量，所以1~2度以內的誤差都是可以接受的。

3、顯示系統的清晰度要求：LED顯示系統的視覺效果應足夠清晰易于辨認。

三、方案設計

3.1 系統功能實現原理(除圖片外需有文字介紹)

系統硬件結構框圖

系統功能說明：該系統通過馬達帶動一系列的LED燈旋轉，加之人的視覺暫留效應從而完成一個簡單的顯示系統。重力感應傳感器用以檢測鬧鐘放置狀態，并反饋給控制器從而控制LED顯示系統進行不同模式下的內容顯示(時鐘模式、溫度模式、設置模式);溫度傳感器只在溫度模式下啟用，用來檢測環境溫度，繼而通過LED顯示系統顯示;時鐘模式時，在控制器作用下，控制各LED燈的閃爍從而實現表盤時鐘的顯示。

3.2 硬件平臺選用及資源配置

硬件平臺選用基于PSoC的自制平臺，因為考慮到系統功能的實現原理，無法采用大賽提供的開發板來完成，且開發板所集成的各模塊并未全部用上，所以我們選擇自主設計硬件結構。簡單來說，硬件主要包括有PSoC芯片、加速度感應器、溫度感應器及數十個LED燈外加一個直流馬達(需配備減速器)，硬件結構選用易于做旋轉運動的長條狀結構，如下圖所示。

簡易的硬件結構示意圖

3.3系統軟件架構

構建系統的元件主要有檢測元件、控制器和顯示元件，這些元件搭建的系統架構可用下圖進行簡單的說明。

系統軟件架構