专利名称：学校用全自动响铃仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种学校用全自动响铃仪。它属于电子工程领域。
自动响铃仪设备早在七十年代甚至更早就已发现，到如今各式各样可谓不少，但终未得到普及。究其原因，除了一些客观原因外，学校响铃的控制过程也是一个重要因素。现将所闻所见的类似的机器的不足之处简单归纳如下一、设置时间程序麻烦，显示不直观，致使使用者直接受到文化水平及某些专业知识的限制。如1979年11号≤无线电≥杂志上的北京六十一中学娄景亮同志设计的≤时间程序控制器≥在当时来说设计思想很新颖，但显示不直观，编制时间程序要用到二进制。再如目前市场上有售的航天部508所的≤ZD－IB型时间程序控制器≥其弊病也是如此，且操作过程复杂。
二、工作稳定行不高，尤其是机械式、半机械式、接插式，光电式等。这些机械由于有机械触点，或机械传动部分的存在，经不住长期运行的考验，极易出现故障。如84年10月号≤无线电≥杂志上介绍的自恭举同志的≤一种简单的自动打铃开关≥就属此种类型。
三、功能不全，自动化程度低。只能解决报时上某一部分问题，而很多具体事情还不够完善。如星期天停止响铃问题、临时变更时间问题，停电问题和报时信号的区分等问题。这些问题在以前的机器都没能得到解决。
本实用新型响铃仪基本上克服了以上缺点，可满足一般学校做为作息时间响铃的要求，归纳有如下几个特点(一).自动化程度高本机采用微电脑技术中的随机存取存储器，对所编入时间程序有记忆功能。使用极简单的软件编程，是一部智能化的机器。它能判断上课、下课，星期等所编入时间程序。工作中可实现自动响铃，并且有讯号区分、星期自停、自动切换电源、停电报警等功能。使用者一经把时间程序设置好，只要作息时间不变，就不用任何人来管理。
(二)、可靠性高本机全部采用CMOSE数字集成电路，无模拟量，无接插件及机械确定，故仪器有极高的可靠性。
(三)、设置时间程序简单，显示与时间设置同步，编程操作直观，不易出现错误。本机采用五分钟之内的任何时刻，都可以将你要记入机内的时间信号写进机器里面去，比如要把700这个时间写入机内，可以在数字钟显示为700－704之间的任何时刻写入。再如815这个时刻，则可在810－819间的任何时刻写入，这样的编制方法，为操作过程提供了极大的方便，可使编制时间大大地缩短。一般编制二，三十道程序只用4、5分钟就可以了。
(四)、计时误差小机内基础时间信号是由频率稳定度极高的石英晶体振荡器构成，经分频后送给LED数字钟显示时间。可做到几个月不用校对。数字钟显示清晰，醒目，同时可陈设于办公室内作时种使用。
(五)、可以区分的报时讯号这一功能是十分必要的，它可以为教职员工提供极大的方便，预备和下课采用一声铃响20秒。上课是这样安排的首先响铃8秒，做为一个小预备，然后是8秒钟的间歇时间，在这一间歇时间教师可以从容地走到教室前，学生们迅速坐好。8妙钟间歇后，是一个4秒钟的短铃，铃响后教师走进教室上课。这对学校上课的规范化将是个促进作用。
(六)、编程显示机器面板上装有编程指示灯。在编程时，按下写入键，指示灯亮。手放开键也不再熄灭表示该程序已被记住，使编程变得极为直观。同时为检察程序，修改程序提供了方便。
(七)、停电报警在日常生活中，停电是事是常有的。本机内设有各种电源，停电后自动投入运行，使机内存储的信息不丢失，时钟照常计时，到刻响铃时蜂鸣器响，它的鸣响方式与电铃相同，它有二种职能，一是报警，告诉工作人员停电了，二是报时。
(八)、设有自动与手动开关在学校因故要临时变动时间时，可将此开关扳至手动位置，此时按下响铃键即可响铃，此开关也可在咱时不要响铃时使用。
(九)、星期六、日可自动停业响铃。
以下结合附图进一步说明附
图1是本机的原理框图，它是以总控制单元为核心。首先由石英晶体振荡器产生出一稳定的振荡频率(32768Hz)信号，经14次分数后变为1／2秒的信号，再经120次除频，成为分钟信号送至时钟电路计时，在分个位的进位端，与记忆单元内的计数器相连。计数器的8个输出端做为存储器的地址上。存储器的数据线与总控制单元连接。总控制单元由一块双D触发器和几个逻辑门组成，其中几个门负责采集信息，经判断后送至两个触发器，由两个触发器来完成响铃、读写和禁止等功能。当有响铃信号经总控制单元电路输出后，由接口电路送往电铃驱动电路，如停电，此信号则被送到蜂鸣器电路。星期显示电路由一块十进译码器和7只LED发光二极管组成，交流电源与备用电源间是自动切换的。
附图2是本机的石英晶体振荡电路和分频电路，它由一块14级串行进位二进制计数器(CD4060)和一只7级二进制计数器(CD4060)和一只7级二进制计数器(CD4024)及 4输入与门(CD4082)组成。4060内部设有外接振荡元件的振荡电路。本机使用的是32768Hz石英钟专用晶体振子，并设有频率电路，保证频率更精确。Q14输出的是1／2秒的信号，所以要经4024除120后变为分信号才能送往数字钟电路。4024与4082构成除120电路。分信号从4024的Q7端输出，这样会使电路工作更可靠。N1、N2、N3是在编程和调整时间时使用。当K1－1扳向按键一方时，电路处于调整状态，D1、D2、D3为隔离二极管。一是防止外插补线过长影响振荡器的工作稳定性，二是防止多个按键按下时造成短路。
附图3为机器的断电停止显示电路。当交流电停电时，电路转为由机内各用电源供电。为减少电池消耗，停电后将LED熄灭。此电路的输入端接的是交流侧，此种接法的优点有两个其一，可以简化电路从原理中可以看到，有好几个输出端接有发光二极管的地方同时接有负责做数据采集的门电路。一般在这种情况下要加接缓冲器才能使电路正常工作，此电路则不必，而且可以提供出足够高的触发电平。请看附图3的波形图，图A是BG1基极的波形图，它是50周交流被切去负半周后的形状，图B是处于高电位时的LED驱动级的输出波形图，Vout是驱动级无负载时的输出电压，波形的谷点为晶体管的饱和压降和LED的压降之和，其值在2.4－－3.2之间，正处在门电路的阀门电平上。在交流电的负半周到来时，BG1迅速截止，发光管的电流通路被切断，LED驱动级的输出电压迅速上升到Vout。其二是做为时钟使用的显示电路要长期工作，降低电路的工作电流对电路有好处，也可以降低整机功耗。缺点是LED亮度偏低。
附图4为本机的记忆单元电路。它由一只8位二进制计数器和一块随机存取存储器(RAM2114)和几个门电路及几只开关组成。该级是本机控制时间的关键部分。一天可控制时间点由该级来决定。如从A点输入分信号，可获得1440个地址，可以控制720个时间点。此时要把计数器和RAM的容量加大。但做为学校响铃使用，控制在5分钟以下的时间信号是没有意义的，反而会使电路变得复杂，造价提高。本机设计可控制时间点为144个，两极报时时间隔为十分钟。十分以上部分可以写入15，25，35......等最后一位为5的时间。从图中可以看出，计数的输入端与RAM的一根地址线相连。这样可以省去一极二进器。A点与时钟计数器分个位的进位端(camyout)相连。计数器接收的是十分钟一个进位脉冲，而RAM在每5分钟内变一个地址，请看附图中的波形图，此波形图是十进计数器，七断译码器CD4033的进位端的输出波形。时间在0－4之间输出为高电位，在5－9之间输出为低电位，在进行写操作时，从图中可以看出在5分钟内的任何时刻都可进行写操作，在0－4分内写入的是0分，在5－9分钟内写入的是5分钟信号，这种连接方式可以给写操作带来极大的方便。
RAM2114有4条数据线，这里只用其中的两条，K1是总控制开关，当它处在工作位置时，N1－N5均不起作用，它能有效地防止误按某键而引起电路工作紊乱。当K1，K2，K3闭合时，(图中处在断电位置)电路处在擦除状态，此时按下N6可为电路置0态。0钟显示000然后按下快调键N1，使时钟显示超过24小时，即可将存储器内存的无用信号擦除，也即写0操作。控制过程如下K1，K2，K3闭合，D5，D7，D8正向导通，使读写线和数据线都处于低电位，电路处于写状态。擦除完毕，把K2扳开(扳向另一侧)，即可做写入操作，即写响铃时间。N4按下，写如的是上课，N6是下课写入键。此时只要把时钟调整到要响铃的时间，按下相应的键即可。
编程显示电路由一块2输入4与非门(CD4011)组成。N4按下，写的是上课信号，Date 1变为高电平，Date 2仍为0电平，因此门1接门3输出端的另一输入线也为高电平，门1输出低电平，门2输出高电平，LED1亮，表示上课信号写入完成，按下N5时，Date1，2都为高电平，门1输出高电平，门2为低电平LED1不亮，门4的一条输入线为低电位，输出为高电位。LED亮，表示下课时间程序被写入。在正常运行时，K1处在断开位置，编程显示电路不再起作用。门3，4完成的则是另外的一项使命。
附图5为总控制单元电路图，它由一个双触发器和几个逻辑门组成。上课时D1为高电平，一路信号送到门了，由一路送至D触发器的CP端去触发D触发器，触发器翻转，Q输出高电平。此高电平送至响铃输出级与门4。与门4的另一端和与非门4相连，此时为高电平，另一输入端与IC2的Q5相连(见原理图)。Q5输出的是8秒钟信号。在响铃的前8秒钟内，Q5输出低电平。与非门4输出高电平，通出输出接口至电铃驱动电路，电铃响。8秒钟后IC2的Q5输出高电平，与非门4输出低电平，电铃停响。8秒钟后，Q5再次为低电平，电铃又响。4秒钟后，IC2的Q6和Q4都为高电平。通过一个与门和D触发器的R端相连，使触发器复位，整个响铃过程结束，并为下一次响铃做好准备。
下课信号到来时Date1、2都为高电平，和上述相同。D翻转，与非门3输出低电平。与非门4不再受一端控制，输出恒为高电平，20秒后电路复原。下课响铃结束。
总控单元的另一触发器被连成R－S触发器，负责星期六、日自停报时(响铃)。它由与门1、2和或门1组成数据采集电路。与门1负责采集午间1200信号，信号送至门2的一输入端进行判断。门2的另一输入端和星期六的输出端相连。当两信号都为高电平，门2输出高电平，通过或门1送至触发器的复位端。触发器复位信号送至RAM的cs端，RAM被禁止，从而不再响铃。或门1的另一输入端和星期日的输出端相连，使电路工作更可靠。触发器R
端和星期一输出端相连。星期一信号到来时，触发器被复位。Q输出低电平，允许RAM进行读写。
附图6是本机的电源和电铃驱动电路。电源电路是一个普通的串联型电路。该电路完全满足本机需要。
BG3、BG4组成电铃驱动电路。平时BG4处于饱和导通状态，为BG3提供电流通路。当交流电停电时，BG4截止。此时如响铃信号到来，从BG3的基极流向发射极。由于BG4截止，电流流向BG5，BG5导通，蜂鸣器响。从而实现了停电报警与报时的双重功能。
附图7为本机的总电路图。
本机实施例如下1、电源电压AC220VDC4.5V2、消耗功率AC1.2WDC0.1W3、负载功率500W4、使用温度范围－10°－45℃5、晶振频率32768Hz6、日计时误差〈1秒7、时间显示制24小时8、工作时间制24小时自动循环9、响铃方式上课间歇响铃20秒下课和预备持续20秒附图8为本响铃的面板示意图。其上装有LED显示板(1)，设置开关组(2)，按键组(3)，蜂鸣器(4)及电源开关(5)等。
权利要求1.一种学校用响铃仪，是由总控单元、记忆单元、石英振荡器及分频单元、输出接口电路、电铃驱动电路、译码电路、显示电路，蜂鸣器电路、电源及备用电源电路组成，其特征在于石英晶体振荡电路产生的信号，经分频电路除频后成为分钟信号，该分钟信号送至时钟电路，并且分个位的进位端与记忆单元内的计数器相连，同时，计数器的8个输出端做为存储器的地址线，而存储器的数据线与总控制单元连接。
2.根据权种要求1所述的响铃仪，其特征在于总控制单元是由一个双D触发器及逻辑门组成，其中一个触发器的Q端连在与门4的一个输入端，与门4的另一输入端和与非门4相连，而与非门4的一输入端和与非门3相连，另一个触发器连成R－S触发器。
3.根据权利要求1或2所述的响铃仪，其特征在于石英晶体振荡电路及分频电路是由一块14级串行进位二进制计数器(CD4060)和一只7级二进制计数器(CD4024)及1／2 4输入与门(CD4082)组成。
4.根据权利要求1所述的响铃仪，其特征在于记忆单元电路应用了一只8位二进制计数器(4520)和一块随机存取存储器(RAM2114)，同时编程显示电路由一块2输入4与非门(CD4011)组成。
5.根据权利要求1所述的响铃仪，其特征在于由BG3、BG4组成电铃驱动电路，并且在交流电工作时BG4处于饱和状态，为BG3提供电流通路，而BG5控制蜂鸣器工作。
6.根据权利要求1所述的响铃仪，其特征在于面板上安装有LED显示、设置开关及按键。
专利摘要一种学校用自动响铃仪是由总控单元、记忆单元、石英振荡器、输出接口电路、电铃驱动电路、译码电路、显示电路、蜂鸣器电路、电源及备用电源电路组成。具有自动化程度高，设置时间简便，编程显示直观、可区分报时讯号、报警等功能，比目前校用响铃设备有不可比之优点。
文档编号G04G15/00GK2039859SQ8821331
公开日1989年6月21日 申请日期1988年9月16日 优先权日1988年9月16日
发明者王宝生 申请人:王宝生