多功能鬧鐘

德州學(xué)院 孟佑喜 王志坤 田恒順 房欽格

引言

如今，隨著我們生活水平的提高，在現(xiàn)實(shí)生活中，我們都走向了多功能化、信息化的時(shí)代。傳統(tǒng)的鬧鐘已經(jīng)不能更好地貼近人們的現(xiàn)實(shí)生活，滿足人們的生活需要，已失去了它的市場(chǎng)化要求。針對(duì)這個(gè)現(xiàn)狀，我來介紹一種多功能鬧鐘，它利用AT89C51單片機(jī)多功能控制系統(tǒng)來完成時(shí)間控制的同時(shí)還來控制照明，還利用閉合線圈在磁場(chǎng)做切割磁感線運(yùn)動(dòng)發(fā)電原理來給鬧鐘供電，實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化，更加的經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，更加的環(huán)保，聲控控制更加方便快捷。所以我相信這款鬧鐘可以適應(yīng)社會(huì)的要求，給人們帶來方便。

1 鬧鐘系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

該系統(tǒng)主要有核心控制模塊、手動(dòng)發(fā)電模塊、指針顯示模塊、控制照明模塊和遙控控制模塊五個(gè)部分。

本系統(tǒng)核心控制模塊采用4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器低電壓、高性能CMOS 8位微處理器AT89C51，做到產(chǎn)生的電信號(hào)輸入、處理、輸出到應(yīng)用模塊。手動(dòng)發(fā)電模塊采用電磁原理產(chǎn)生電磁感應(yīng)生成電動(dòng)勢(shì)提供鬧鐘的電量供給。照明模塊采用單片機(jī)的P0口來控制燈的點(diǎn)亮與閃爍，實(shí)現(xiàn)在夜里的床頭照明與鬧鈴響時(shí)的聽覺與視覺的雙重提醒。聲控模塊利用谷歌的聲音識(shí)別軟件Voice Action，類似與手機(jī)系統(tǒng)將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，供單片機(jī)使用，完成對(duì)鬧鐘的控制。本鬧鐘在使用過程中能夠更好地貼近人們的現(xiàn)實(shí)生活，方便快捷地完成人們對(duì)鬧鐘的需要。由于本系統(tǒng)較復(fù)雜，下面分四方面介紹這個(gè)鬧鐘，具體分為：手動(dòng)控制發(fā)電、核心控制、聲控模塊以及鬧鐘的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

（1）手動(dòng)發(fā)電模塊：利用閉合線圈在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，在閉合回路中形成電流來為單片機(jī)與燈泡供電。

（2）核心控制模塊：利用單片機(jī)原理控制，單片機(jī)作為單片微控制器，由運(yùn)行器、控制器、儲(chǔ)存器組成，相當(dāng)于一個(gè)微型計(jì)算機(jī)，它體積很小、質(zhì)量輕、價(jià)格合理，性價(jià)比很高，對(duì)我們的學(xué)習(xí)有很大的幫助。原理：?jiǎn)纹瑱C(jī)中的運(yùn)算器有兩個(gè)功能：執(zhí)行各種算術(shù)運(yùn)算，來完成單片機(jī)語言的計(jì)算；為控制功能奠定良好的基礎(chǔ)。執(zhí)行各種邏輯運(yùn)算，來判斷單片機(jī)收到信號(hào)的正確性，并選擇正確的信號(hào)進(jìn)行處理，做到信息的準(zhǔn)確無誤。單片機(jī)的控制器協(xié)調(diào)和指揮整個(gè)微機(jī)系統(tǒng)的操作，是核心命令的決策機(jī)構(gòu)。收集的信號(hào)通過控制器轉(zhuǎn)換成可以識(shí)別的單片機(jī)語言，指揮CPU的數(shù)據(jù)采集、處理、輸出。單片機(jī)的寄存器用于存儲(chǔ)CPU中的數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)不易丟失。同時(shí)更好地利用這些數(shù)據(jù)，完成對(duì)鬧鐘的控制。通過核心控制模塊完成對(duì)多功能鬧鐘的控制，進(jìn)一步使多功能鬧鐘的功能進(jìn)行良好的發(fā)揮。

（3）聲控模塊：利用語音識(shí)別系統(tǒng)來達(dá)到對(duì)鬧鐘的控制，例如說出“開燈”，通過語音識(shí)別出可用信息傳遞給單片機(jī)控制系統(tǒng)完成燈亮的現(xiàn)象。這是本多功能鬧鐘的重點(diǎn)。我們利用語音識(shí)別技術(shù)來控制鬧鐘，使其完美地為我們服務(wù)。另外，語音識(shí)別還能為行動(dòng)不便的人提供方便，使他們的生活變得不枯燥無味，更加得美好。聲控技術(shù)使聲音與自然完美地融合在一起，利用這一技術(shù)，我們的多功能鬧鐘融入自然，使我們?nèi)祟惛玫乩米匀唤o我們的幫助，融入自然，保護(hù)自然。聲控技術(shù)方便了我們的生活，鬧鐘控制良好的進(jìn)行，為人們提供方便。

（4）鬧鐘的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：利用齒輪結(jié)構(gòu)完成對(duì)指針控制，本著齒輪結(jié)構(gòu)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、壽命長(zhǎng)，傳動(dòng)比穩(wěn)定的特點(diǎn)。利用13個(gè)大小不一的齒輪進(jìn)行傳動(dòng)，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括選擇齒輪結(jié)構(gòu)形式和確定幾何尺寸。我們應(yīng)該先根據(jù)齒輪的大小、齒數(shù)、材料、加工方法、使用要求及經(jīng)濟(jì)性等各個(gè)方面的要求來選擇齒輪結(jié)構(gòu)，最后再根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和公式計(jì)算齒輪結(jié)構(gòu)尺寸。我們?cè)谠O(shè)計(jì)齒輪結(jié)構(gòu)時(shí)，要考慮齒輪與軸的連接方式。大多采用單鍵連接。我們選用材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），齒面硬度為280HBS和材料為45號(hào)鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度為240HBS。

2 發(fā)展前景

在如今社會(huì)中，方便、快捷成為主流。我們這款鬧鐘的設(shè)計(jì)就是本著方便快捷的原則，來為人們服務(wù)的。比傳統(tǒng)的鬧鐘多了手動(dòng)發(fā)電功能，節(jié)省了能源消耗，更加節(jié)能，符合市場(chǎng)的需求。還有照明模塊，在漆黑的晚上上廁所利用聲控技術(shù)完成開燈操作，可以代替床頭燈。我相信我的這個(gè)鬧鐘可以更好地適應(yīng)市場(chǎng)的要求，產(chǎn)生許多的經(jīng)濟(jì)效益。