CN2036288U - 智能石英钟 - Google Patents

Abstract

本实用新型所述的智能石英钟，其时刻点可由用户实现外部编程、检验、消除和校钟等智能化功能。时刻点的信息可以两路不同的方式混合，对外实施报时报讯控制。整机采用独特的电路结构，实现可靠工作，操作全由单键功能逻辑伴以声响监听来实现；备用电池的撤换同样由声音自动提示，消除了操作繁杂的弊端，满足功能全，操作简，高可靠的三大目标。适于单位及家庭报时报讯之用。

Description

本实用新型涉及的智能石英钟是一种石英钟智能化装置。

现有的石英钟走时精确，但是，一般的石英钟只有时间显示作用而没有记忆存储功能。以往有些石英钟装置是通过内部硬件电路连接成具有固定时刻记忆的功能，其时刻点结构固定，不能由用户改动。近年来，形形式式由用户可编记忆的石英钟结构应运而生，但其开关按键及指示灯频多，操作使用步序繁杂，或者后续条件（如备用电池节数）要求高，或者出现记忆逻辑工作偶然不可靠等缺陷。

本实用新型所提供的智能石英钟，其目的正是针对上述问题而以强功能结构、实用可靠、操作简便为设计宗旨，赋予石英钟时刻点的可编记忆以及对外控制（如报时、报讯）的功能。用户通过单键功能实现简单明了的操作，全部操作和响应均由声音实现听觉指示。

本实用新型所提供的智能石英钟的电原理方框图如图1所示。晶振时基电路向时钟电路提供精确的走时时基，时钟电路的输出信号驱动LED（发光二极管）时间显示屏发光。时钟电路输出的时刻点笔划同时经笔划编址逻辑电路编址。对存储器的地址线进行直接寻址，实现时刻点记忆。单键功能逻辑电路产生编程、检验、校钟、消除等功能，分别对时钟电路及存储器进行功能控制。存储器记忆的时刻点，其数据信息输出送至双路混控电路，产生有一定时限的连续通电控制或断续通电控制的两种信号方式，推动时控执行电路对外实现（报时报讯）控制。单键功能操作以及双路混控输出等动作反应均由功能监听电路作出声响指示，使得用户明了正在进行何种操作及直接表明石英钟正在执行何种功能。全机由稳压电源进行交流供电，备用电池在交流供电中断时保持石英钟正常工作，备用电池电压降到一定值时，由备用电池自动监测电路推动监听电路自动发出声响信号，提醒更换电池。

以下将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述：

图1为智能石英钟电原理方框图。

图2为智能石英钟操作显示面板示意图。

图3为智能石英钟电路原理图。

参照图2，本实用新型所说的智能石英钟，由一个具有操作显示面板的长方体铁制或硬质塑料制外壳封装着。操作显示面板上装有LED显示屏和编检、校钟、启控开关及秒显快校、慢校、长闹、短闹、步检、消除等操作按钮。

参照图3，本设计采用单一化的门电路来实施各式逻辑功能，以降低功耗和减少器件种类。每块IC中包括4个相同的门电路，编号称为IC（A1）、IC（A2）、IC（A3）、IC（A4），余类推。图中，IC2配合晶体cy构成晶振时基，产生出标准时基信号送至时钟集成电路IC1的35脚。IC1的十小时位输出端b₄，小时位输出端a₃～f₃，十分钟位输出端a₂～f₂，分钟位输出端a₁～f₁，上午和下午标志的输出端AM和PM分别送至LED显示屏，进行各自时刻显示。显示屏阴极电路设置有两种结构模式可供选定：一种为通过电阻1R21接地的固定显示式；另一种在P点处插入由晶体管TR8实现的通断控制，属于消显节电式。

本设计特别选择惯用的5分钟作为时刻记忆的间隔点，在24小时循环时间内，对上午和下午12小时共288个相应时刻点的输出笔划进行最简化设计后，构成图中所示的由IC（A）、IC（B）、IC（C）、IC（D）、IC（E）和IC（F₂）组成的笔划编址组合逻辑，对存储器IC3的地址线A₀～A₉直接寻址，存储各时刻点的信息。此种时刻间隔点较为实用，且节省存储器容量。值得说明的是：若在十分位输出端e₂处与IC（E₄）输入端之间增插由门电路构成的一组组合逻辑，则可把地址线A₉节省掉，从而只要选用仅半K字节容量的存储器便可实现同样的功能。由于MOS电路IC1输出级内部的结构所至，直接跟组合逻辑进行电平匹配则会导致工作可靠性方面发生矛盾，所以本设计在编址组合逻辑的输入端设置“下拉电阻”，并且设置IC2供电电压V₂与组合逻辑的供电电压V₃之间的合适差额。从而省掉了其间要插入的用以实现电平转换的电路和器件，简化了电路结构，实现了逻辑工作的可靠性。

时钟电路IC1内设的外围调整机构通常为：校钟用的快校键K₁、慢校键K₂、秒显示键K₃和闹钟时刻显示挡位（x－V₂）。然而，为了能使得用户以单键操作方式把时刻点存入存储器IC3，本实用新型特设长闹键K₄、短闹键K₅和消除键K₆，用IC（K）、IC（L）、IC（M）和IC（F₃）相结合来实现。具体就是：三个键平常保持开路状态，在上电瞬间，电容3C1使IC（M1）的出置高电平，IC3便处于“读出”状态。而电阻3R5、3R6，使IC（K3）、IC（L3）的输出置低电平，IC3的两路数据端口D₁和D₂保持为零。假如要对某时刻点以长闹方式（即连续通电方式）进行编程工作，只要单独按动K₄键，组合功能逻辑就会使D₁端出现高电平而D₂端为低电平。与此同时， WE端变低电平，处于“写入”状态。若以短闹方式（即间断通电方式）进行编程工作，只要按动K₅键，D₂端则呈高电平而D₁端变为低电平，同样， WE端变成“写入”状态。相反，如果要清除掉已记录的时刻点，只要将消除键K₆按下，数据端D₁和D₂则同时变为零电平，而 WE端变成“写入”状态，完成消除记忆的工作。如此，通过内部巧妙的逻辑组合，用户就能从外部以单键方式实现相应工作。为使得用户觉察出各次按下的键是否起作用或是否接触良好，特选择跟三个键均有关联反应的IC（F3）的输出脉冲作为监听信号送到发声系统，以声响作为反应指示。每按键一次，均能听到响声或均应以听到声响为准。

为了对所记忆的时刻点的类别有所区分而又不至于细分到过于繁杂混乱，本设计仅采用两种不同的报时信号方式。一种为连续信号（例如用作上课或上班时刻），一种为间断信号（例如用作下课或下班时刻），最后混合起来输出，控制同一种报时执行机构。编程操作时两种方式可随意互换使用。已足够应付绝大多数场合的习惯使用要求。连续信号从IC3的D1端输出，经电平转换晶体管TR1。断续信号从IC3的D2端输出，经晶体管TR2。两路在IC（G3）处相混合。经闸门IC（I4），最后控制执行机构。IC（I4）的开门关门时限由IC（J4）和IC（J3）组成的单稳态触发逻辑提供。本设计通过实际调查，选25～30秒作为对应时刻点的对外报时时限，效果已足够显著。

步检按键K₇专为快速检验其编程结果而设立。其作用是：K₇键按动一次，显示屏便快速向前变化，遇到第一个编程时刻点时，立即停止变化并停留在该时刻点上，同时产生相应的输出及报时声响。K₇再按动一次，待搜索到第2个编程时刻点时又立即停留下来，余类推。该功能由IC（J1）、IC（J2）及后续IC（M2）组成的触发逻辑实现。另外，电路状态的转态，不受K₇键松手快慢的约束。

三挡拔动开关KB的设立，使操作步序大为简化，同时亦起到防止对外产生误动作的效用。因为处于挡位1（编程／检验）和挡位2（校钟）时，继电器J的供电电压V₁不被接通，触点JK不闭合。与此同时，各逻辑IC的供电电压V₃始终跟Z点接通，保持高电平状态，使IC（I4）的输入端不受IC（J3）单稳态时限信号的约束，便于编程和检验过程的监听工作。另外，KB处于挡位1时，IC₁的供电电压V₂通过x点加至31脚，显示屏显示的是闹钟时刻（编程和检验两种操作时所采用）。当KB处于挡位2时，V₂跟x点亦即跟31脚断开，显示屏显示的是现时时刻，此时可进行校钟操作。如果编程并经检验正确无误后，将KB拔到挡位3（启控），继电器J接通电压V₁，对外启控。本机的JK触点可直接控制220伏1仟瓦以内的外部负载。实际使用时，KB挡位的拔动先后次序亦如是所述。

本机设置的备用电池的节数，以能正常工作的最小限度为原则。为了避免在交流供电的同时电池亦发生少量供电的浪费现象，须选择V₂的电压高于电池E的电压的合适差额。为了防止交流供电中断时电池E向7806反向供电，耗费电池，设置有隔离二极管4D3。当电池E的电压下降到一定值时，由电阻分压器5R₁～5R₃以及IC（F1）和IC（F4）组成的触发电路检测到该电压值后，经晶体管TR7倒相，推动发声系统在机内连续不断地发声（但不影响对外控制作用），达到自动提醒撤换旧电池之目的。

发声系统由晶体管TR4和TR5组成互补振荡，经TR6放大推动喇叭SP发声。平时，基流电阻3R11处于不供电状态，不发生振荡。但是，双路混控电路IC（I3），单键功能逻辑电路IC（F3）以及备用电池自动监测电路TR7的输出端中任一路有高电平送至3R11时，便引起振荡发声。起到伴音监听的效用。其中，双路混控电路送来的控制信号，其发声效果跟长闹或短闹方式的情况完全相一致。

各时刻点记忆的准确性和可靠性是石英钟智能化的首要要求。本实用新型的优点正是在于下拉电阻以及各种供电电压的合理设置，有效地解决了石英钟的输出与编址组合逻辑之间的电平匹配问题，省掉了其间的电平转换电路和器件，实现了逻辑工作的可靠性。单键功能逻辑电路的设置，其操作均由声音作出响应指示以及备用电池电压自动由声音监视等措施，大大地削减了用户操作的繁度，达到了操作简捷明了的目的。本设计除了具备编程、检验、消除、校钟、对外启控等功能外，还可以允许在编程时刻点到达之前的任何时刻按动长闹键或短闹键，实行临时报讯作用。把消除键按下，可实现紧急停止报讯作用。另外，在组构逻辑电路时器件选取的尽量单一化，简化了器件的种类，降低了功耗，大大方便于生产制造。作为家庭使用，单靠机内的发声系统就可满足室内范围的报时之用。本机垂直方向结构扁小，可与指针式石英钟组装配用。一方面可满足通常观察时钟的习惯，另方面又赋予了指针石英钟的记忆功能。本设计实现了功能全、操作简、高可靠之三大目标。

Claims (6)

1、一种包括有操作显示面板的长方体铁制或硬质塑料制外壳，由稳压电源与备用电池自动监测电路，存储器电路和时控执行电路的智能石英钟，其特征在于该石英钟的显示输出端与存储器之间设置有笔划编址逻辑电路，存储器与时控执行电路之间设置有单键功能逻辑电路，双路混控电路，功能监听电路。

2、根据权利要求1所说的智能石英钟，其特征在于所说的笔划编址逻辑电路中，时刻电路IC₁输出的十小时位笔划b₄，小时位笔划a₃～f₃，十分位笔划a₂～f₂，分位笔划a₁～f₁，上午AM，下午PM标志以及下拉电阻等连接到最简组合逻辑IC（A）～IC（F）的输入端，其输出端连接存储器IC₃的地址线A₀～A₉。

3、根据权利要求1所说的智能石英钟，其特征在于所说的单键功能逻辑电路中，组合功能逻辑IC（K）～IC（M）的输入端连接功能按键K₄～K₇以及电阻网络3R₅～3R₈，其输出端连接存储器IC₃的数据线D₁、D₂和读写线 WE，按键K₆、K₇又分别连接功能逻辑IC（J）的输入端，其输出端经IC（M₂）连接时钟电路IC₁的34脚。

4、根据权利要求1所说的智能石英钟，其特征在于所说的双路混控电路中，其中一路由IC₃的数据口D₁连接晶体管TR₁的输入端，输出端途经IC（G₄），另一路由数据口D₂连接晶体管TR₂的输入端，输出端途经IC（G₁）、IC（H₂）、IC（H₁），上述两路在IC（G₃）输入端处混合，经IC（I₁）、IC（I₄）和IC（I₃）接至时控执行电路的晶体管TR₃的输入端，其中，IC（H₄）和IC（H₃）的振荡输出在IC（H₂）处跟第二路混合，与此同时，双路均经IC（G₂）接至IC（J₄），其中IC（J₃）的时限输出连接到IC（I₄），另外，IC（G₂）的输出经IC（I₂）和3D₁送至IC（J₂）。

5、根据权利要求1所说的智能石英钟，其特征在于所说的功能监听电路中，由晶体管TR₄和TR₅组成互补振荡电路，从电阻3R₁₃取信号送给放大用晶体管TR₆再送至喇叭SP，TR₄的基流控制源由3R₁₁分别经二极管3D₃～3D₅，接至双路混控电路IC（I₃），单键功能逻辑电路IC（F₃）以及备用电池自动监测电路TR₇的输出端。

6、根据权利要求1所说的智能石英钟，其特征在于所说的备用电池自动监测电路中，电池E经5R₁～5R₃分压，接到由IC（F₁）和IC（F₄）组成的施密特触发器，经晶体管TR₇连接到功能监听电路中的3R₁₁。

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