CN2321034Y - 家用多功能美术钟 - Google Patents

Abstract

本实用新型开发一种为家庭提供多功能服务的电子装置,它将工艺美术和家庭普遍需要的电子服务项目(时间显示、温度显示、定时控制、定时闹鸣、防触电、防盗、防过压等)有机地、经济地组合在一起,由单片机对各电子服务项目进行统一的协调、分析和处理,然后适时地驱动音响设备闹鸣报警或驱动控制设备对用电器进行各种操作。本实用新型具有良好的实用价值,又是家庭摆设的工艺品,必能受到千家万户的欢迎,有着巨大的市场。

Description

家用多功能美术钟

本新型涉及给家庭生活提供定时服务的电子设备。

随着社会生活节奏的加快，人们的时间观念加强了，对计时报时器具的要求提高了，除了显示时间外，还要求显示月、日、星期和与生活密切相关的气温，要求带有定时闹鸣和定时控制功能；随着家用电器的增加，家用电器的管理工作量增加了，家庭用电带来的危险性也增加了，人们要求寻找管理家用电器的辅助设备，寻找减少家庭用电危险的简易办法，但现有的此类设备都是功能有限和不完善的，使用不便。本新型的目的是开发一种为家庭提供多功能服务的电子装置，一揽子解决上述用户要求。

本新型的目标是这样实现的：利用特殊技术将家庭普遍需要的电子服务项目(时间显示、气温显示、定时控制、定时闹鸣、防触电、防盗、防过压等)有机地、经济地融合在一起，由单片电脑(单片机)进行统一的协调、分析和处理，然后适时地驱动音响设备闹鸣报警或驱动控制设备对用电器进行各种操作。

本新型的原理方框图见图1，其基本设计原理如下：

图中CPU为中心控制用单片机，可选用89C61或其他类似芯片，由D1、D2、D3、C1、C2、C3、C4、R1、R2、R3和非门F1、F2、F3组成“看门狗”和复位电路，S9为复位按钮，RST为CPU的复位输入端；显示电路中的串入并出寄存器(164)、兼有“看门狗”的“喂狗”作用，即它不断输出电平变化的信号，通过C1使“看门狗”不致动作，如果显示停止，也即停止“喂狗”，将引起“看门狗”动作(F3输出高电平脉冲)，系统复位；

S1到S8为时钟调节按钮和用户编程按钮，用来调节时钟或编排用户程序(作息时间表)，样机中编排用户程序用四个键，二个用来编排二个定时控制器，一个用来设置定时闹鸣时间，一个用来设置进入警戒状态的时间。

图中显示部份由显示屏DP、位选放大器Ac和串入并出寄存器164组成扫描显示系统，其中164的A、B为串行数据输入端，与CPU的RXD脚相连，CP为串行时钟信号输入端，与CPU的TXD脚相连。

Ao为输出放大器，其作用是将CPU的输出控制信号加以放大，以驱动发光管L1、L2(二路定时控制编程显示灯)和L3(警戒状态的编程显示灯)，并通过三极管N1、N2驱动继电器J1和J2,R4、R6和R11为发光管限流电阻，R6、R7为三极管偏流电阻，D6、D6二极管用来消除继电器自感电动势对电路的干扰。

非门F9、F10和电阻R24、R25、C8组成音响振荡电路，R26、R27和三极管P1、N3组成音响放大电路，SPK为扬声器，D10为CPU控制音响电路的嵌位二极管，当CPU的SP输出端为高电平时，通过二极管D10嵌位使音响振荡器停振(关闭音响)，SP输出低电平时，D10反偏截止，音响电路起振闹鸣，同时L6和R28组成的音响指示发光管发光，本发光管兼作闹鸣时间编程指示。

晶体CR1、电容C13和C14组成CPU的振荡电路，XTAL1和XTAL2为CPU的振荡电路输入和输出端，EA为输出使能端，Vss为逻辑地，Vcc为CPU的工作电源。

以上部份的软、硬件原理属公知技术，这里不予赘述。

为了扩充CPU的存贮器的容量，同时为了使存贮器的数据不因停电而丢失，本新型采用EEPROM电可擦串行输入存贮器(样机用93C46)来存贮用户程序。

高输入阻抗cmos非门F6、F7、电阻R15、R16、电容C6组成的双稳态电路起了电源相位检测器作用。如果本系统处于与外界无联系的悬浮的状况下，在仪器开始投入工作时，由于电容C6的上拉作用，检测系统将处在F7输出低电平的故障状态，通过二极管D9输出低电平信号给CPU的tin输入端，CPU接收到这个低电平信号后立即关闭用电器电源(K2断开)，发光管L6发光；但本系统非处在悬浮状态，它的F7输入端通过二极管D11、限流用大阻值电阻R22(510K)和固定压降器件氖管M1(或稳压管)与电源线Hy相连，逻辑地Vss与“接地参考点”(Gn)相连。“接地参考点”是指与大地相连、其电位与大地相同的导体，如自来水管、接地的钢筋，本新型的特点是：“接地参考点”的接地电阻允许到兆欧级，用人体触摸一下仪器也起到与接地参考点相连的作用。在这种接线情况下，如果仪器电源插对了(与上述输入端相连的电源线Hy为相线)，相位检测电路便会翻转为正常工作状态(F7输出高电平，CPU可接通用电器电源)，如果电源插反了，双稳态电路F7、F6不能翻转为F7输出高电平的正常工作状态，所以，以上部份实际上构成了电源相线与零线的自动识别系统。由于本系统输出的零线Ly是经过上述方法识别过的，如果有某种原因，造成零线、相线接反，K2将断开，仪器不会输出错误的零线，如果零线断线，仪器失去电源，k2也就自然断开，因此，从K2输出的零线Ly称为“可靠零线”。

图1中PH1为插座，当与“接地参考点”相连的插头插进插座时，Vss与“接地参考点”Gn相连，当没有插头插进时，Vss与“可靠零线”相连。

高输入阻抗cmos非门F4、F6、电阻R13和R14组成的双稳态电路起了漏电电压检测器作用。图中虚线方框所示部份为输出三孔插座，其中H为相线插孔，L为零线插孔，A点为与受控用电器外壳相连的插孔，当用电器漏电引起A点带危险电压时，它将通过二极管D18在分压电阻R18、R8形成足够大的分压以击穿稳压管Z1，将F4的输入端拉为高电平，便F4通过二极管D8输出低电平信号给CPU,CPU输入端tin接收到这个低电平的故障信号后立即关闭用电器电源(K2断开)以防止故障影响扩大。L4为漏电指示灯，R17为限流电阻。A点与L点之间的电阻R0为轻微漏电的泄放电阻，这样用电器线路上的轻微漏电(在阴雨天是经常发生的)，将不会引起漏电保安设备误动作。由于与A点相连的用电器外壳一旦带上危险电压，本新型装置便能立即切断其电源，这与用电器外壳接地具有相同的效果，因此，我们称A插孔为“保安插孔”，与A点相连的输出线称为“保安线”，按健S10和二极管D12组成实验电路，当按下S10时，相当子保安插孔A带电，这样可以检验漏电电路工作正常与否。

图1中的K2，是受CPU控制的专用双组触点继电器的触点，如果考虑定时控制与防触电合并，这时，k2就是继电器j1或j2的触点，当CPU检测到危险漏电信号时，这组开关S2二路同时断开。

电源电压检测采用三极管N4，当电源故障(电压超高)引起变压整流后的电压Vi(与电源电压成正比)在三极管N4的基极上的分压值(电阻R19、R20分压值)大于三极管N4的导通阀值时，三极管N4饱和导通，输出一个低电平信号给CPU,CPU接收到这个信号后立即关闭输出控制信号。三极管可用非门或比较器代替。由于负载变化会引起Vi的波动，为了消除负载变化对电源电压检测的影响，这里采用负载电流反馈法：分压电阻R19和R20的低端不接在仪器逻辑地Vss上，而是接在负载地线Vsj(继电器和输出指示发光管等负载的公共接地点)上，Vsj与Vss之间串接一个负载电流反馈电阻R21，当负载电流通过R21到Vss时，Vsj的电位将比Vss有所提高，进而使三极管N4的基极电压有所提高，这样可补偿负载电流引起被检测电压Vi变小的影响，R21的阻值与变压器容量、继电器电流大小等参数有关，可用实验法确定。

图1中DX为CPU防盗信号输入端，它连同F9、F10、P1、N3等组成的音响电路构成防盗报警电路，本实施例中采用可靠而简易的断线报警嚣，图中虚线表示外接的警戒线，正常情况下，接地的防盗警戒线通过R10和D7将DX拉成低电平，警戒线断线时，上拉电阻R9将靠近仪器端的警戒线拉成高电平，二极管D7反偏，DX被内部上拉电阻拉成高电平，CPU检测到DX输入端电平升高变化便知道“警戒现场改变了”，如这时报警系统已进入“警戒状态”，则发出防盗报警信号。

非门F8、F11和电阻R28、R29、C6和温敏电阻RT组成测温振荡电路，当气温变化时RT阻值改变，振荡频率随着变化，CPU根据变化的频率计算出气温。

本新型选用的有下列特点芯片作中心控制器(CPU)：

第一个特点是防盗报警是受二重制约：一是人为破坏了静止平衡的防盗监视状态(警戒现场被改变)，二是处在防盗闹鸣报警时间范围内(处于警戒状态)。也即“警戒现场改变”和“处于警戒状态”在CPU内部构成逻辑“与”关系，只有上述二条件都存在，也即在进入警戒状态后警戒现场被破坏，本装置才发出防盗报警信号。

第二特点是有二套用户程序，其中一套(工作日程序)适用时间从星期日傍晚开始至周末(星期五)傍晚，另一套程序从星期五傍晚开始至星期日傍晚；CPU能自动按“星期几”自动轮番选用二套程序，这里把里期五晚上划归“假日”，把星期天晚上列为“工作日”。

第三个特点是具有不同闹鸣声音的多个音响子程序，有自动轮换选用不同音响的定时闹鸣程序，即定时闹鸣有若干套闹鸣声，如一套为十短声(正式闹鸣)，另一套为五组二短声(预备)，并且不同声音的闹鸣程序能自动轮换执行。

实施本新型时，宜工厂化批量生产系列定型产品，其外形结构可有三种设计：

1．箱式结构：所有器件装在一个箱子上，其控制输出方式可考虑将三孔输出插座直接做在控制盒的壳体上，也可考虑输出三根控制线到家用电器附近安装三孔插座；

2．台式美术钟结构(图2)由显示屏P和控制盒H两部份构成：

显示屏里用微型发光管(含直接用发光管管芯)LED组成数码来显示月、日、时、分、星期和气温等数字，显示系统(图8)采用整体式结构：上述各数码用的微型发光管LED都集成(汇总焊接)在一块显示电路板XSB上，驱动发光管用的集成电路(164等IC)和有关元件也焊在这块显示电路板上，显示电路板的发光面(发光管正面)上紧贴着一块塑胶等有机材料制成的数码板(附图3中的SMB)，在数码板上，对应每一个数码笔画开一个条形透光孔--数码孔(SMK)，数码孔表面形状与数码的笔画形状一致，七个数码孔组成一个数码，可以显示0-9十位数字，数码孔底面形状和大小以刚好能方便安装微型发光管为好，显示电路板上的数码发光管LED与数码孔中心一一对准，不同的数码发光管发亮，数码就显示不同的数字。数码板面上贴有半透明滤光膜片LGP，用以增强笔画显示效果。

控制盒H内装有电源变压和整流滤波系统、计时控制电路和输入输出设备(按键、开关、接线座或输出插座等)。显示屏和控制盒两部份之间用可穿过导线的工艺结构物连接，这个工艺结构物起作三个作用：支撑显示屏的机械作用、显示屏和控制盒之间的电气连接作用和作为一和工艺美术品的重要组成部份。

台式美术结构的另一种结构形式是显示屏和装置的其余部分作成一体装在一个计算机形状的壳体中。

3．显示屏和装置的其余部分作成一体装在一个可悬挂在墙上的壳体中。

本新型发光管颜色的选择、显示屏和控制盒的色彩造型均应进行美术设计，使之具有良好的实用价值，又是家庭摆设的工艺品，这样，本新型开发的产品，必能受到千家万户的欢迎，有着巨大的市场。

Claims (10)

1．一种可以显示时间，具有定时功能的电子装置，由显示屏、单片电脑芯片(单片机)及输入、输出器件组成，本新型的特征是：

(1)作成放在桌上的台式美术结构物：

(2)用发光二极管(LED)作数码的发光器件；

(3)具有显示月、日、星期、时分和气温的电路和器件；

(4)显示屏采用整体式结构：显示上述各数字的数码发光管LED，都焊接在一块显示电路板XSB上；显示电路板发光面上紧贴数码板SMB，在数码板上，对应每一个数码笔画开一个条形透光孔--数码孔SMK，数码孔表面形状与数码的笔画形状一致，显示电路板上的数码发光管LED与数码孔中心一一对准。

2．根据权利要求1所述装置，其特征为采用有下列特点的单片机芯片作中心控制器：

(1)可自动轮换执行二套用户程序(用户作息时间表)，其中一套于工作日执行，另一套于假日执行。

(2)有自动轮换选用不同音响(闹鸣声音)的定时闹鸣程序。

3．根据权利要求1所述装置，其特征为采用温敏电阻组成测温电路。

4．根据权利要求1所述装置，其特征为：作成显示屏和控制盒两个独立的结构部分，两部分之间用可穿过导线的工艺结构物连接。

5．根据权利要求1所述装置，其特征为：显示屏和车装置的其余部分作成一体装在一个计算机形状壳体中。

6．根据权利要求1所述装置，其特征为有一套漏电电压检测电路，它由一组高输入阻抗双稳态电路组成，检测电路的输入端通过限流嚣件经“保安线”与受控用电设备的外壳相连，借以不断检测用电设备外壳对“参考接地点”或零线的电压。

7．根据权利要求6所述装置，其特征为有一套电源线相位检测电路，它由一组高输入阻抗双稳态电路组成，其输入端通过限流器件、固定压降器件和二极管与民用交流电源线相连，以检测电源线相位。

8．根据权利要求6所述装置，其特征为有一套电源电压检测和超压报警电路，电源电压检测电路中有用来消除负载变化对电源电压检测影响的负载电流反馈电阻。

9．根据权利要求1所述装置，其特征为采用串行输入电可擦存贮器存贮用户程序。

10．根据权利要求1所述装置，其特征为有一套自动定时开关控制的防盗报警电路。

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