基于PSoC平臺的重力感應式智能鬧鐘設計與實(shí)現

　　一、項目概述

　　1.1 引言

　　普通的鬧鐘只具有時(shí)間顯示和語(yǔ)音提醒功能，若設想一種鬧鐘不僅可以進(jìn)行時(shí)間顯示，而且到達設定的鬧鐘時(shí)間時(shí)可以在表盤(pán)上顯示相關(guān)的事務(wù)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(dòng)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(lái)進(jìn)行文字顯示;

　　第二，曾看過(guò)有人用一個(gè)馬達帶動(dòng)一系列LED燈，并施以一定的控制來(lái)完成表盤(pán)時(shí)鐘的顯示，覺(jué)得既有趣又具有觀(guān)賞性，所以會(huì )想到將其功能復雜化，嘗試完成文字顯示;

　　第三，考慮到PSoC開(kāi)發(fā)板集成有重力感應器，可以用來(lái)對鬧鐘的功能進(jìn)行擴展，當器件處于不同的放置狀態(tài)時(shí)進(jìn)行不同的內容顯示;

　　二、需求分析

　　2.1 功能要求

　　1、時(shí)鐘顯示功能：這是系統最基本的功能，通過(guò)控制器控制LED燈的點(diǎn)亮與熄滅，在人的視覺(jué)暫留效應下，就會(huì )在視線(xiàn)里出現表盤(pán)和走動(dòng)的指針;該功能比普通時(shí)鐘更具觀(guān)賞性和趣味性。

　　2、溫度顯示功能：這是時(shí)鐘系統的一個(gè)附加功能，主要是為了擴展時(shí)鐘功能并進(jìn)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(diǎn)所在，將鬧鐘的語(yǔ)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(shí)鐘的準確度要求：這是時(shí)鐘必須具備的性能之一，不準確的時(shí)鐘基本沒(méi)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?xún)鹊恼`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(jué)效果應足夠清晰易于辨認。

　　三、方案設計

　　3.1 系統功能實(shí)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(shuō)明：該系統通過(guò)馬達帶動(dòng)一系列的LED燈旋轉，加之人的視覺(jué)暫留效應從而完成一個(gè)簡(jiǎn)單的顯示系統。重力感應傳感器用以檢測鬧鐘放置狀態(tài)，并反饋給控制器從而控制LED顯示系統進(jìn)行不同模式下的內容顯示(時(shí)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(lái)檢測環(huán)境溫度，繼而通過(guò)LED顯示系統顯示;時(shí)鐘模式時(shí)，在控制器作用下，控制各LED燈的閃爍從而實(shí)現表盤(pán)時(shí)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(shí)現原理，無(wú)法采用大賽提供的開(kāi)發(fā)板來(lái)完成，且開(kāi)發(fā)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(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，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(gè)LED燈外加一個(gè)直流馬達(需配備減速器)，硬件結構選用易于做旋轉運動(dòng)的長(cháng)條狀結構，如下圖所示。

　　簡(jiǎn)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(jìn)行簡(jiǎn)單的說(shuō)明。

　　系統軟件架構