内容发布更新时间 : 2024/5/29 17:30:20星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

8.1.2 作息时间信号机 1、技术指标 （1）整体功能

作息时间信号机的功能是按照学校规定的作息时间自动打铃，全年作息时间规定不变（涮洗日照常运行），且只要求人工校对时、分。 （2）系统结构

作息时间信号机的系统结构方框图如图8-1-8所示。

图8-1-8 作息时间信号机系统结构方框图

（3）技术指标

① 规定的作息时间表如表8-1-2所示。

表8-1-2 作息时间表

②铃声分类：根据铃声长短分3类：

长铃：12s；短铃：7s；间歇铃：18s内响3s、停3s，共3个周期。这3种铃声分别用于： 长铃：起床、早、中、晚餐、午休和熄灯； 短铃：预备铃、下课、锻炼； 间歇铃：上课

③ 采用24小时制，能显示时、分、秒； ④ 手动校准时、分。 （4）扩展技术指标

① 显示电路采用动态显示；

② 允许用户修改作息时间（项目及顺序标变，仅变动时间）。 （5）设计条件

① 电源：直流稳压电源提供+5V电压。

②可供选择的元器件如表8-1-3所示。

表8-1-3作息时间信号机可供选择的元器件 型号 4511 74153 74160 74161 7420 7404 74138 7474 7427 74194 74123 CD4060 GAL16V8 32768Hz 蜂鸣器 4位动态显示数码管 按键开关（带锁） 名称 七段显示译码器 2-4选1数据选择器 十进制计数器 16进制计数器 2-4输入与非门 6反相器 3-8译码器 双D触发器 3输入或非门 4位双向移位寄存器 双单稳态触发器 14位二进制计数器 可编程逻辑器件 石英晶体 数量 1片 3片 2片 4片 3片 1片 1片 2片 1片 1片 2片 1片 1片 1只 1只 1只 2只 2、电路设计提示

该作息时间信号机的框图如8-1-9 所示，它由以下几部分组成： 秒信号发生器：产生数字钟计时的标准脉冲信号； 数字钟：提供作息时间表中的各个具体时间；

译码电路：将所有欲打铃的时间提取出来并分别构成三种铃声的控制信号；

定时电路：形成三种铃声所需的持续时间并汇集成一路信号送至可控多谐振荡器； 可控多谐振荡器及驱动电路：在需要打铃的时向里，多谐振荡器以音频频率振荡并驱动扬声器发声。

图8-1-9 作息时间信号机框图 （1）秒脉冲信号发生器

秒信号发生器是数字钟的重要部分，它决定了数字钟的稳定度和精度，具体设计见7.1.1数字钟“单元电路设计提示”。 （2）数字钟（含校时、校分电路）

计数器对秒脉冲信号进行计数，将累计结果用24 进制显示时、分、秒，可以设两个校时、校分开关K时K分。，具体设计见7.1.1数字钟“单元电路设计提示”。 （3）译码电路

译码电路是将所有需要打铃的时间捡取出来，按照要求的长铃、短铃及间歇铃三种铃声打铃，该过程是个译码的过程。如果用集成门电路或中小规模的译码器等来完成组合逻辑设计，电路是十分庞大的。如果用可编程逻辑器件GAL实现，电路将非常简单。这体现了可编程器件的优越性。

要充分利用GAL器件资源，就要先了解GAL16 V8 的内部结构及功能。该器件有8 个输人缓冲器、8 个输出缓冲器、8 个输出反馈／输人缓冲器、1 个时钟输人缓冲器和1 个选通信号输人缓冲器、8 个输出逻辑宏单元OLMc ，与阵列中有8 *8 个与门，总共可实现64 个乘积项，每个与门有32个输人端，其中16 个为原变量，16 个为反变量。在GAL16 v8 中，有8 个管脚（2 脚一9 脚）只能作输人，还有8 个其他引脚可配置成输人模式，因此它最多可有16 个引脚作为输人端，输出端最多为8 个。 根据GAL 的结构特点，它实现复杂逻辑功能的灵活性较大。它的输出宏单元OLMC 可配置成5 种工作模式，各种模式对于输出逻辑表达式的要求也不同。特别要注意的是，宏单元OLMC 的内部有一个8 输人的或门，或门的每一个输入对应于1 个乘积项（即1 个与门的输出）。每个与门可多达32 个输人端，在宏单元配置成不同的工作模式时，或门最多只能8 个乘积项相加。当实现组合电路工作在反馈组合输出方式时，第一乘积项被三态选通信号占用，故或门只有7 个输人端可用，即最多只能有7 个乘积项相或。 本课题用GAL编程时，只需写出三种铃声的输出逻辑表达式。如果某种铃声的乘积项大于7 ，就要设置一个中间变量；否则，软件编译时将会出现错误信息。 （4）定时电路

用长铃、短铃和间歇铃作为单稳态触发器的触发信号，再配以定时元件R 、C ，实现脉冲展宽至所需的时间，如图8-1-10 所示。该电路采用中规模集成单稳74123 ，功能如表8-1-3 所示。单稳态的脉冲宽度tw由外接RTCT决定。当CT﹤1000pF时，tw可以通过查找有关图表求得。当CT > 1000 pF 时，对于74LS系列，tw=0 . 45RTCT。CT的取值不受限制，RT的取值，74LS系列为5kΩ--260 kΩ 。间歇铃声的形成，要求18s内响3s停3s ，共3 个周期。时序图如图8-1-11 所示。

图8-1-10 单稳态触发器 表8-1-3 74123功能表