专利摘要
本实用新型涉及一种基于STM32的磁流体时钟，由上位机、下位机一、下位机二、时钟模块和电磁铁构成，其中，上位机与下位机一通过WIFI模块通讯连接，下位机一与下位机二通过串口通讯连接，下位机一读取时钟模块以确定当前时间，当分钟加一时，下位机一、下位机二控制电磁铁驱动电路驱动电磁铁工作控制磁流体的流动形成相应的数字，还包括为上位机、下位机一、下位机二和时钟模块供电的供电电路，本实用新型的有益效果为提高了现代时钟的观赏性及与人的交互性，加入了与ESP8266WIFI模块建立TCP网络通讯的winform上位机，实现了用户设置时间、设置模式、自定义磁流体流动轨迹的功能。
权利要求
1.一种基于STM32的磁流体时钟，其特征是，由上位机、下位机一、下位机二、时钟模块和电磁铁构成，其中，上位机与下位机一通过WIFI模块通讯连接，下位机一与下位机二通过串口通讯连接，下位机一读取时钟模块以确定当前时间，当分钟加一时，下位机一、下位机二控制电磁铁驱动电路驱动电磁铁工作控制磁流体的流动形成相应的数字，还包括为上位机、下位机一、下位机二和时钟模块供电的供电电路。
2.根据权利要求1所述的基于STM32的磁流体时钟，其特征是，所述上位机为WINFORM上位机。
3.根据权利要求1所述的基于STM32的磁流体时钟，其特征是，所述下位机一和下位机二为STM32F103RCT6单片机，其是以ARM Cortex-M3为内核的32位微控制器。
4.根据权利要求1所述的基于STM32的磁流体时钟，其特征是，所述WIFI模块为ESP8266WIFI模块。
5.根据权利要求1所述的基于STM32的磁流体时钟，其特征是，所述时钟模块为DS1302时钟模块。
6.根据权利要求1所述的基于STM32的磁流体时钟，其特征是，所述电磁铁为双向自保持推拉式电磁铁，共设有28个双向自保持推拉式电磁铁，其带动载有钕铁硼磁铁的固定片伸缩，控制磁流体的流动，通过磁流体的流动形成相应的数字。
7.根据权利要求1所述的基于STM32的磁流体时钟，其特征是，所述电磁铁驱动电路为L293D小型直流电机驱动器，共设有14片L293D电桥芯片。
8.根据权利要求1所述的基于STM32的磁流体时钟，其特征是，所述供电电路为AMS1117供电电路。
9.根据权利要求1所述的基于STM32的磁流体时钟，其特征是，包括四个时钟数字显示单元，其中两个用于显示小时部分，另外两个用于显示分钟部分，四个数字显示单元共用同一个底板，每个数字显示单元包括七个双向自保持伸缩电磁铁，双向自保持伸缩电磁铁安装在定位板上，每个双向自保持伸缩电磁铁转轴上均设有一个能伸缩的丝杆，每个丝杆分别安装有一个条形的钕铁硼磁铁固定板，固定板两端各设一个定位孔，两个定位孔分别固定于定位板上的两个导向柱上，七个固定板按8字型排列， 钕铁硼磁铁固定板中间的定位孔连接双向自保持伸缩电磁铁的丝杆。
说明书
技术领域
本实用新型属于流体时钟技术领域，尤其涉及一种基于STM32的磁流体时钟。
背景技术
目前，市场上的时钟一般分为电子屏幕显示，或者是纯机械式的时钟设计，这两种设计各有弊端，纯机械时钟有其无法克服的缺点。机械表是利用发条的弹性力作能源，通过摆轮游丝机械振动系统来计时的，由于温度、气压、磁性、震动、材料等因素的存在，所以机械钟表的计时精度就必将受到一定的限制。而电子时钟以石英谐振器作为计时元件，配以大规模集成电路，但手表仍以指针作为时间指示，虽然显示精准价格便宜，但是，显示效果较为单一。
磁流体技术和应用开发研究,自四十年代起至今,工艺技术日渐成熟,应用也不断扩展,使磁流体已成为重要的功能材料。随着高性能的氮化铁磁流体的研制成功和批量生产,这种新型磁流体在宇宙仪器、扬声器等振动吸收装置、缓冲器、汽车悬挂装置、磁流体在生物磁学中的应用,也为人类探索生命奥秘,攻克危害人类的疾病提供了新的手段。但由于是一种新型材料，很少被使用在民用家庭领域，使磁流体的应用存在很大的局限。
为了提高时钟的观赏性，在国外，设计师Zelf Koelma首次运用磁流体技术设计出一款名为Ferrolic的磁流体时钟，但价格高达8300美元（约合53144元）的售价，在成本高昂的同时，包含着复杂的机械结构，因此没有传开，而且在国内，只有少数高校利用磁流体技术设计时钟，其体积庞大且精度较低，只能放在水平面上，不能倾斜。大大降低了观赏性及实用性。
发明内容
为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种基于STM32的磁流体时钟。
为此，本实用新型所采用的技术方案为：一种基于STM32的磁流体时钟，由上位机、下位机一、下位机二、时钟模块和电磁铁构成，其中，上位机与下位机一通过WIFI模块通讯连接，下位机一与下位机二通过串口通讯连接，下位机一读取时钟模块以确定当前时间，当分钟加一时，下位机一、下位机二控制电磁铁驱动电路驱动电磁铁工作控制磁流体的流动形成相应的数字，还包括为上位机、下位机一、下位机二和时钟模块供电的供电电路。
进一步，所述上位机为WINFORM上位机。
进一步，所述下位机一和下位机二为STM32F103RCT6单片机，其是以ARM Cortex-M3为内核的32位微控制器。
进一步，所述WIFI模块为ESP8266 WIFI模块。
进一步，所述时钟模块为DS1302时钟模块。
进一步，所述电磁铁为双向自保持推拉式电磁铁，共设有28个双向自保持推拉式电磁铁，其带动载有钕铁硼磁铁的固定片伸缩，控制磁流体的流动，通过磁流体的流动形成相应的数字。
进一步，所述电磁铁驱动电路为L293D小型直流电机驱动器，共设有14片L293D电桥芯片。
进一步的，所述供电电路为AMS1117供电电路。
进一步的，包括四个时钟数字显示单元，其中两个用于显示小时部分，另外两个用于显示分钟部分，四个数字显示单元共用同一个底板，每个数字显示单元包括七个双向自保持伸缩电磁铁，双向自保持伸缩电磁铁安装在定位板上，每个双向自保持伸缩电磁铁转轴上均设有一个能伸缩的丝杆，每个丝杆分别安装有一个条形的钕铁硼磁铁固定板，固定板两端各设一个定位孔，两个定位孔分别固定于定位板上的两个导向柱上，七个固定板按8字型排列， 钕铁硼磁铁固定板中间的定位孔连接双向自保持伸缩电磁铁的丝杆。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
提高了现代时钟的观赏性及与人的交互性，加入了与ESP8266 WIFI模块建立TCP网络通讯的winform上位机，实现了用户设置时间、设置模式、自定义磁流体流动轨迹的功能。
附图说明
图1 为实施例一的系统框架图；
图2 为实施例一的固定板机构图。
其中，图中标记：
1、上位机，2、下位机一，3、下位机二，4、WIFI模块，5、时钟模块，6、电磁铁驱动电路，7、供电电路，8、双向自保持推拉式电磁铁，9、固定板，10、定位孔，11、定位连接孔。
具体实施方式
为了更好的了解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施例、说明书附图对本实用新型作进一步说明。
实施例一：
如图1-图2所示，本实施例所述的一种基于STM32的磁流体时钟，其特征是，由上位机、下位机一、下位机二、时钟模块和电磁铁构成，其中，上位机与下位机一通过WIFI模块通讯连接，下位机一与下位机二通过串口通讯连接，下位机一读取时钟模块以确定当前时间，当分钟加一时，下位机一、下位机二控制电磁铁驱动电路驱动电磁铁工作控制磁流体的流动形成相应的数字，还包括为上位机、下位机一、下位机二和时钟模块供电的供电电路，供电均示采用导线连接，部分导线图中未示出。
进一步，所述上位机为WINFORM上位机，让用户能定义的控制数字的形成轨迹。
（1）自动模式。系统开机自动连接电脑WIFI热点，若连接超时，则进入自动模式。在自动模式下，单片机通过模拟IIC总线读取DS1302时间，并通过IO口电平高低控制L293D电桥集成电路，驱动28个双向自保持推拉式电磁铁伸缩，带动载有钕铁硼磁铁的固定片运动，从而控制磁流体的流动，形成数字的形状。需要显示的数字由读取到的DS1302时间决定，这里用4个数字分别表示时针十位、时针个位，分针十位、分针个位。
（2）设置时间。若成功连接上电脑WIFI热点，在无操作下依然进入自动模式，若点击上位机的“设置时间”，系统进入设置时间模式，该模式一开始，全部电磁铁都收缩，磁流体因重力掉落，当用户输入4位数字中某一位并按下“发送”按钮，上位机通过ESP8266WIFI模块给单片机发送指令，设置DS1302时间。如输入时针十位为1，按下“发送”按钮后，单片机接收命令，控制磁流体从初始状态形成数字1，若改变时针十位，全部电磁铁收缩，磁流体掉落后再形成其他其他数字。进入设置模式一段时间没操作后，自动回到自动模式。
（3）设置数字轨迹。在成功连接WIFI的条件下，用户在下拉框选择要设置的数字后，按顺序点击界面上对应的按键，按下后按键变色，白色对应收缩，紫色对应伸出，完成后点击“上传轨迹”按钮，单片机1接收数据并写入内部FLASH中。写入后，等待单片机1、2同步轨迹，完成后单片机进入自定义轨迹模式，先读取FLASH记录的轨迹再按用户定义顺序形成的对应数字来显示时间。
（4）切换模式。在成功连接WIFI的条件下，用户在上位机通过点击，“自动模式”、“自定义模式”来选择不同的显示模式。
进一步，所述下位机一和下位机二为STM32F103RCT6单片机，其是以ARM Cortex-M3为内核的32位微控制器。
它拥有的资源包括：48KB SRAM、256KB FLASH、2 个基本定时器、4 个通用定时器、2 个高级定时器、2个 DMA 控制器（共 12 个通道）、3 个 SPI、2 个 IIC、5 个串口、1 个USB、1 个 CAN、3 个 12位 ADC、1 个 12 位 DAC、1 个 SDIO 接口及 51 个通用 IO 口
进一步，所述WIFI模块为ESP8266 WIFI模块。
ESP8266是乐鑫芯片公司开发的一款串口转无线模块芯片，内部自带固件，用户无需编写时序信号。
进一步，所述时钟模块为DS1302时钟模块。
DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的一款涓流充电时钟芯片。DS1302实时时钟芯片普遍应用于电话、传真、便携式仪器等产品。
进一步，所述电磁铁为双向自保持推拉式电磁铁，共设有28个双向自保持推拉式电磁铁，其带动载有钕铁硼磁铁的固定片伸缩，控制磁流体的流动，通过磁流体的流动形成相应的数字。
双向自保持推拉式电磁铁是一种直流电磁铁，其工作原理与框架、圆管式电磁铁都大同小异，唯一不同的就在于其内部放有永磁铁，从而导致拉杆在行程的最末端还能够停留在那里并保持一定的保持力，通过转换不同的反向电压来进行控制其运转方向。当线圈通电被激励之后,因为电磁场的作用，滑杆会向铁芯移动,最终将停在终点的位置。而当电源被切断之后,它的滑杆还是可以依靠着永磁场的磁力保持住，从而维持在原来的地方,假如要让滑杆返回,那么就必须施加反向电压或电流。因此，这类保持式电磁铁可以做成拉入和推出的两种动作形式。它的保持方式也分为双向自保持和单向自保持两种。双向自保持的电磁铁采用双线圈结构,可以将滑杆保持(自锁)在初始与终止的两个不同位置,而且两个位置都具有同等的输出力矩。
采用双向自保持推拉式电磁铁，配合载有钕铁硼磁铁的固定板，正向通电时电磁铁伸出，带动钕铁硼磁铁动吸引磁流体，掉电保持伸出的姿势，保持磁流体的位置。当方向通电时电磁铁收缩，磁流体在重力的作用下降落。双向自保持推拉式电磁铁所需通电时间极短，能大批量控制，且功耗低，配合钕铁硼磁铁能很好的控制磁流体的流动。
进一步，所述电磁铁驱动电路为L293D小型直流电机驱动器，共设有14片L293D电桥芯片。
单片L293D电桥集成芯片具有两路电桥，且体积较小，且单路能提供1.2A电流，双路同时工作时，单路能提供600mA电流，满足成本及功能的要求。
进一步的，所述供电电路为AMS1117供电电路。
AMS1117是一个低压三端可调稳压电路（LDO），1.2V时负载电流为800mA。它与国家半导体的工业标准器件AMS317有相同的管脚排列。AMS1117有可调电压的版本，通过2个外部电阻可实现1.2～13.8V输出电压范围。另外还有5种固定电压输出（1.8V、2.5V、2.85V、3.3V和5V）。AMS1117提供热保护和电流限制。电路包含1个齐纳调节的参考电压以确保输出电压的精度。输出端需要一个至少10uF的电容来改善瞬态响应和稳定性。
本设计使用AMS1117-5V把外部12V5A电源适配器12V电压降压到5V，为L293D及AMS1117-3V3提供电源。AMS1117-3V3把5V降压至3V3为单片机提供工作电源。根据负载电流的大小及功率因数要求，AMS1117-5V输入端并接47uf电解电容及0.1uf贴片电容，输出端并接220uf电解电容及0.1uf贴片电容，满足对高低电平的滤波，保证供电的可靠性。
进一步的，包括四个时钟数字显示单元，其中两个用于显示小时部分，另外两个用于显示分钟部分，四个数字显示单元共用同一个底板，每个数字显示单元包括七个双向自保持伸缩电磁铁，双向自保持伸缩电磁铁安装在定位板上，每个双向自保持伸缩电磁铁转轴上均设有一个能伸缩的丝杆，每个丝杆分别安装有一个条形的钕铁硼磁铁固定板9，固定板9两端各设一个定位孔10，两个定位孔10分别固定于定位板上的两个导向柱上，七个固定板9按8字型排列， 钕铁硼磁铁固定板中间的定位连接孔11连接双向自保持伸缩电磁铁的丝杆。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能。
一种基于STM32的磁流体时钟专利购买费用说明
Q：办理专利转让的流程及所需资料
A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。
1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2：按规定缴纳著录项目变更手续费。
3：同时提交相关证明文件原件。
4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q：专利转让变更，多久能出结果
A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
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