一种基于单片机的钟表机芯的制作方法

本发明属于计时仪器，具体涉及一种基于单片机的钟表机芯。

背景技术：

1、传统的机械钟表用发条作为动力原，再经过一组齿轮组成的传动系统来推动擒纵调速器工作，再由擒纵调速器反过来控制传动系的转速。传动系统在推动擒纵调速器的同时还带动指针按一定的规律在表盘上指示时刻。传动系统的转速精准度受控于擒纵调速器的频率，机械表的振荡频率一般有21600次/小时、28600次/小时、36000次/小时等，最高还有360000次/小时，摆频越高走时越准。传统机械钟表机芯复杂，走时误差较大，一般允许范围±45秒(视各品牌而定)，高端机械表一天的误差在-4至+6秒以内都属正常，并且传统机械钟表机芯调速器的游丝容易受到外界震动或环境温度变化的影响，进而影响走时精准度。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于单片机的钟表机芯，用以解决现有技术中存在的上述问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供一种基于单片机的钟表机芯，包括单片机、晶体振荡器、电机驱动电路、步进电机和电源模块，所述晶体振荡器与单片机电性连接，用于为单片机提供时钟信号，所述单片机与电机驱动电路电性连接，用于根据时钟信号生成相应的驱动控制信号，并将驱动控制信号传输至电机驱动电路，所述电机驱动电路与步进电机电性连接，用于根据驱动控制信号控制步进电机的工作状态，所述步进电机的输出端连接钟表齿轮，用于驱动钟表齿轮转动，所述电源模块与单片机电性连接，用于为单片机供电。

4、其应用时，通过晶体振荡器可以为单片机提供时钟信号，单片机根据时钟信号生成相应的驱动控制信号，并将驱动控制信号传输至电机驱动电路，电机驱动电路再根据驱动控制信号控制步进电机进行工作，以带动钟表齿轮转动，从而驱动钟表指针在相应的表盘刻度上移动，实现走时、计时功能。

5、在一个可能的设计中，所述机芯还包括充电电路，所述电源模块包括可充电锂电池和低压差线性稳压器，所述低压差线性稳压器的输入端连接可充电锂电池，输出端连接单片机，用于将可充电锂电池的输出电源降压后供电给单片机，所述充电电路包括充电芯片，所述充电芯片的充电输入端连接充电接口，充电输出端连接可充电锂电池，状态输出端连接单片机，用于从充电接口接入外部电源来为可充电锂电池充电，并监测可充电锂电池的充电状态，生成充电状态信号来传输至单片机。

6、在一个可能的设计中，所述机芯还包括锂电池保护电路，所述锂电池保护电路连接在可充电锂电池的供电输出端，用于监测可充电锂电池的工作状态，并在监测到可充电锂电池状态异常时，断开可充电锂电池的输出供电。

7、在一个可能的设计中，所述机芯还包括若干状态指示灯，所述状态指示灯与单片机电性连接，所述单片机还用于根据充电状态信号来控制相应状态指示灯的工作状态。

8、在一个可能的设计中，所述机芯还包括led驱动电路和led灯板，所述led驱动电路分别与单片机和led灯板连接，用于接收单片机的灯板控制信号，并根据灯板控制信号控制led灯板的工作状态，所述led灯板用于对钟表的表盘进行照明。

9、在一个可能的设计中，所述钟表机芯还包括光学追踪传感器和传感器控制电路，所述传感器控制电路分别与单片机和光学追踪传感器电性连接，用于接收单片机的传感器控制信号，并根据传感器控制信号控制光学追踪传感器的工作状态，所述光学追踪传感器用于检测指针位移并生成对应的位移信号，将位移信号传输至单片机。

10、在一个可能的设计中，所述传感器控制电路包括npn三极管和场效应管，所述npn三极管的基极连接单片机，发射极接地，集电极连接场效应管的栅极，所述场效应管的源极连接电源模块，漏极连接光学追踪传感器。

11、在一个可能的设计中，所述光学追踪传感器采用pat9125el型光学追踪传感器。

12、在一个可能的设计中，所述电机驱动电路包括pt5139型电机驱动芯片，所述pt5139型电机驱动芯片的控制信号输入端连接单片机，驱动控制端连接步进电机。

13、在一个可能的设计中，所述单片机采用sc92l8535型mcu芯片，所述晶体振荡器采用32.768khz频率晶体振荡器。

14、有益效果：本发明采用晶体振荡器替代传统机械钟表的擒纵调速器，采用内置电源替代传统机械钟表的发条，通过单片机控制电机驱动电路来驱动步进电机工作，带动钟表齿轮转动，可以实现高灵活度的钟表走时模式，且不受外界冲击及环境温度变化的影响，走时精准度高，误差极小。

技术特征：

1.一种基于单片机的钟表机芯，其特征在于，包括单片机、晶体振荡器、电机驱动电路、步进电机和电源模块，所述晶体振荡器与单片机电性连接，用于为单片机提供时钟信号，所述单片机与电机驱动电路电性连接，用于根据时钟信号生成相应的驱动控制信号，并将驱动控制信号传输至电机驱动电路，所述电机驱动电路与步进电机电性连接，用于根据驱动控制信号控制步进电机的工作状态，所述步进电机的输出端连接钟表齿轮，用于驱动钟表齿轮转动，所述电源模块与单片机电性连接，用于为单片机供电。

2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的钟表机芯，其特征在于，所述钟表机芯还包括充电电路，所述电源模块包括可充电锂电池和低压差线性稳压器，所述低压差线性稳压器的输入端连接可充电锂电池，输出端连接单片机，用于将可充电锂电池的输出电源降压后供电给单片机，所述充电电路包括充电芯片，所述充电芯片的充电输入端连接充电接口，充电输出端连接可充电锂电池，状态输出端连接单片机，用于从充电接口接入外部电源来为可充电锂电池充电，并监测可充电锂电池的充电状态，生成充电状态信号来传输至单片机。

3.根据权利要求2所述的一种基于单片机的钟表机芯，其特征在于，所述钟表机芯还包括锂电池保护电路，所述锂电池保护电路连接在可充电锂电池的供电输出端，用于监测可充电锂电池的工作状态，并在监测到可充电锂电池状态异常时，断开可充电锂电池的输出供电。

4.根据权利要求2所述的一种基于单片机的钟表机芯，其特征在于，所述钟表机芯还包括若干状态指示灯，所述状态指示灯与单片机电性连接，所述单片机还用于根据充电状态信号来控制相应状态指示灯的工作状态。

5.根据权利要求1所述的一种基于单片机的钟表机芯，其特征在于，所述钟表机芯还包括led驱动电路和led灯板，所述led驱动电路分别与单片机和led灯板连接，用于接收单片机的灯板控制信号，并根据灯板控制信号控制led灯板的工作状态，所述led灯板用于对钟表的表盘进行照明。

6.根据权利要求1所述的一种基于单片机的钟表机芯，其特征在于，所述钟表机芯还包括光学追踪传感器和传感器控制电路，所述传感器控制电路分别与单片机和光学追踪传感器电性连接，用于接收单片机的传感器控制信号，并根据传感器控制信号控制光学追踪传感器的工作状态，所述光学追踪传感器用于检测指针位移并生成对应的位移信号，将位移信号传输至单片机。

7.根据权利要求6所述的一种基于单片机的钟表机芯，其特征在于，所述传感器控制电路包括npn三极管和场效应管，所述npn三极管的基极连接单片机，发射极接地，集电极连接场效应管的栅极，所述场效应管的源极连接电源模块，漏极连接光学追踪传感器。

8.根据权利要求6所述的一种基于单片机的钟表机芯，其特征在于，所述光学追踪传感器采用pat9125el型光学追踪传感器。

9.根据权利要求1所述的一种基于单片机的钟表机芯，其特征在于，所述电机驱动电路包括pt5139型电机驱动芯片，所述pt5139型电机驱动芯片的控制信号输入端连接单片机，驱动控制端连接步进电机。

10.根据权利要求1所述的一种基于单片机的钟表机芯，其特征在于，所述单片机采用sc92l8535型mcu芯片，所述晶体振荡器采用32.768khz频率晶体振荡器。

技术总结本发明属于计时仪器技术领域，具体公开了一种基于单片机的钟表机芯，包括单片机、晶体振荡器、电机驱动电路、步进电机、光学追踪传感器和传感器控制电路等，晶体振荡器与单片机电性连接，用于为单片机提供时钟信号，单片机与电机驱动电路电性连接，用于根据时钟信号生成相应的驱动控制信号，并将驱动控制信号传输至电机驱动电路，电机驱动电路与步进电机电性连接，用于根据驱动控制信号控制步进电机的工作状态，步进电机的输出端连接钟表齿轮，用于驱动钟表齿轮转动，光学追踪传感器用于检测并生成对应指针的位移信号。本发明可以实现高灵活度的钟表走时模式，且不受外界冲击及环境温度变化的影响，走时精准度高，误差极小。技术研发人员：张东宏,刘勇受保护的技术使用者：广州德裕科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/14