一种基于磁力引导的新型时钟设计开题报告

国外背景概括：

史料记载中世界上最古老的机械钟是在1290年前后制作完成，当时只有在意大利和英国的修道院出现并使用，并没完全和人们的日常生活相联系。1335年公共时钟出现，由于它体积相当的庞大，拥有复杂的构造，大而重的驱动系统，不能在家庭当中使用。在这个时期，西方国家和中国的在宗教活动中，都采用钟来报时。

15世纪中期，铁制发条发明及应用使机械钟动力来源小型化，新的动力代替了原本造型即笨重又占据空间的动力来源，笨重的重锤得以改变，机械钟的体积向小型化发展，得益于新的动力来源，并成为小巧精致的工具。

约在20世纪70年代中期以前，瑞士的机械表发展迅速，占有大部分钟表市场，但由于石英表的发明，使日本精工舍公司占据了优势，因为石英表功能远超过机械表，精准度比机械表高出几十倍，成本却仅是机械表的1％，所以日本精工舍公司充分利用这些优势，占有了23的钟表市场。之后石英电子表问世，传统的指针表盘式表面得到了保留，精工首创的石英电子表投放世界后不久后日本又推出显示式电子表，即全电子化的手表，打破传统的指针式表盘设计，内部结构运用集成电路，不需要任何走动元件，并且走时更加准确。

随着ABC（Artificialintelligence，Big data，Cloud computing）时代与5G的到来，物联网就会 随处可见，要想非电物品相连，那么每个物体都离不计算机技术，单片机这款最小的计算机就大有可为，生活中的各 种智能物品、现代工业自动化测控领域都会有其身影，在工 业4.0标准下，单片机已成为智能控制系统的核心。Arduino单片机是软件硬件开源的单片机系统开发平台，可以通过常用的编程语言C语言进行程序的开发，开发成本低，Arduino还可通过各种各样的传感器来采集数据，处理数据，所以利用Arduino作为控制器实现智能电子时钟的系统是可行的。

国内情况概述：

在中国，“钟”最早是一种乐器，作为报时的工具，它来源于寺庙中可以敲击鸣响的圆口钟，之后被广泛应用到城市当中，建于古都中心，高大气派并作为城市的标志性建筑。虽然钟起到了报时、警示的作用，但它只是发声的器物而已，不具备计时的功能。

1088年已经出现“水运仪象台”是西方钟表装配的“擒纵机构”的雏形，这是由我国宋代科学家苏颂和韩工廉等人发明制造了天文观测仪器。它是把“浑仪”、“浑象”和机械计时器组合起来的巨型天文仪器。每到一定的时刻，就会有打钟、报告时刻、指示时辰等。

中国在五千年悠久历史发展过程中，不但创造发明了指南针，火药，活字印刷术和造纸术，而且中国古代的伟大发明“水运仪象台”在世界钟表史上也具有极其重要的意义。虽然是中国最早发明了机械钟表的重要部件，但机械钟的发展制造却起源于欧洲。伴随科技的迅速发展，计时器呈现多样化，如电子软件中的计时器、建筑钟、景观钟、倒计时钟等等。

5G的到来，物联网的应用会越来越广泛，家具生活用品 也需要联网，时钟是我们生活中离不开的物品，单片机作为一个具有CPU的集成控制芯片，作为控制器被广泛使用，基于Arduino单片机的智能电子时钟系统开发成本低，具有人机对话简单，操作方便，显示清晰等特点。和国外的发展状况相比，国内集成电路产业整体发展水平还处于落后阶段。 缺乏先进的加工工艺、有经验的高级设计人才匮乏、设计公司规模较小，都是限 制我国在高速串行接口电路领域发展的重要因素。综合考虑到芯片面积、功耗、 误码率、抖动等主要限制因素，我国的时钟数据恢复电路的速率主要集中在 5Gbps 以下。

目前，国内时钟数据恢复电路研究的中坚力量主要是各大高校以及中电研究所，市场上采用国产串行接口芯片的产品并不多见，其中，和芯微电子有限公 司的 SerDes IP 核是比较成熟的产品之一。国内知名高校清华、复旦和电子科技大 学也相继发表过一些优秀的高速串行接口论文，虽然大部分内容还是停留在理论

目的及意义：

钟表在整个人类历史发展的过程中都扮演着及其重要的角色，它的演变映射了人类社会各个时期的发展状况。虽然在形式产生了巨大变革，但究其本质，仍然没有离开最为原始日晷的圆周计时方式。因此，钟表的设计是一个古老又现代的典型代表，反映了人类社会生活中的变与不变。

从 1973 年世界上第一部手机的诞生，到 1992 年世界上第 一条短信的产生，时间从表盘上那些抽象却又客观的数字中逃离，回到人们手中，掌控在人们的指尖上 。随着人类进入信息化社会，互联网成为人类信息交流的重要桥梁，如何高速有效的传递信息是目前主要攻克的难题。高速的信息传递意味着通信系统需要在短时间内进行大量的数据交换并提取出有用的信息。在机械化高度发展的国家，时钟设计的研究向着智能化、多功能化的方向发展。为此，本研究通过综合考虑当下对时钟功能的需求情况，研发设计一种基于磁力引导的新型时钟，并对其结构进行设计和优化，从而获取相应的设计效果。不仅可以带来巨大的经济效益，还可以大幅度提高消费者的使用效率，进而提高工作人员的工作环境，更好的提高人们的生活质量。本课题的完成对于磁力引导的新型时钟设计水平，进而达到更高效、更便捷的使用具有重要意义。

研究方法：

1.在图书馆借阅相关书籍，认真学习磁力引导时钟的相关知识，为进一步设计打下基础。

2.通过老师的指导，进一步了解课题的要求。

3.通过浏览网络上的相关视频资料，了解磁力时钟的运行情况，培养自己发现分析解决问题的能力。

4.对相关资料和数据进行理论计算和分析，独立进行课题的方案设计。

5.设计参考有关设计样板，完善设计方法，进一步完善设计结果。

6.整理材料，撰写论文。

论文框架结构：

第一章：绪论。

介绍课题研究的目的和意义、国内外研究现状，课题的主要内容及研究思路。

第二章：基于磁力引导的新型时钟设计整体结构设计。

基于磁力引导的新型时钟设计的设计方案，总体的结构，原动机的选型，工作原理等。

第三章：机构设计。

磁力引导时钟显示结构，显示面板类型，齿轮的选型，工作机构整体结构等。

第四章：动力装置设计。

磁力引导时钟驱动机构的定型，机构的选择和校核等。

第五章：主要壳体和附件的设计选型。

主要包括固定结构方案的选择，连接件确定，传动部件的强度校核等。

第六章：总结。

对全文进行总结，对磁力引导时钟方向做出展望。