数字钟的随机报时电路

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1、固亭电孑野献牲杭州电子工业学院学报Vo1．13．NO．3Sept．19"弋．数字钟的随机报时装置电路设计(电子工程系)摘要对数字钟的时分信号进行随机取样，并计数．便可用不同的声音来代表所铡的耐分数字也可用专门设计的具有人工语言效果的报时集成块来实现．它们赊了可供盲人一般计时用途外前者用不同声音报时的方法．还可用于某些特殊场合下铡量数据．关键词：数字铡量；随机报时0概述具有随机报时装置的数字钟·是供盲人或在黑暗中使用的，芦是盏噬道圭堑匣一种电子钟，又称盲人钟。这种随机报时装置的原理，也可用在某些须凭听觉来判断测试结果的场台。现在先以数字钟为例来说明随机报时的概念。众所熟悉的数字钟钟面格式如图1

2、所●____-__，．、D^D

3、D．_；}秒图1数字钟钟面格式示t通常，数字钟面上．小时及分均显示为2位十进制数，而秒的显示有十进数形式，如某些较精确的计时场台，但一般的则用发光元件(如LED或LCD)的闪烁来表示。所以，对一般使用而言，报时准确到分就足够了。若时数及分数分别用D^De及DcDo来表示，它们车文于1992年l2月26日收到20杭州龟字工业学院学报1993年均面从钟内相应陶时及分计数器取出．如凰1所示，．这样，用青频法进行随机摄尉蜂、肓框图，便如图2所示图2随机报时系统方框图(音频法)在图2中，4个取样计数电路分别接收来自电子钟的时分数D,DB及DcDD，它们通常是8421BC

4、D码，且随时间不断变化。显然，数DA只能是0或1，数DB和DD可为9⋯9之同、任何。整数，而数D。则为0⋯5中任一整数图中还设有4个不同频率的音频振荡器，频率分别为f^fB’fc及fD，它们受相应取样计数电路输出的打铃脉冲所控制僦如，某时剥数Dc为l00即十进数4，则取样计数电路c在询问到它时，会连缝输出4个打铃脉冲，控制凝率，f晌振荡器，通过喇叭传出连续4声频率为f的“十分报时信号。，当随机地发出询问指令后，报时将按习惯从数据DA开始，依次报DB、Dc及DD图3列出了一个完整的报时格式．它报的是12时42分的情况。CP0秒对钟报时询阿图3报时格式举例(12时42分)由图3可羁，它和普通时钟

5、的正点报时格式有所不同，正点报时是用嘟⋯几声表示儿点钟。且壤后一声长音正好落在该钟点上目前已有专用集成电路来实现这种正点报时功能。随机坷时，所报均询问指令发出时的时分数，它采用4钟音频来报时，即用最低音报小时的“十位款D，中低音摄小时旧“个位数”D，中高音fc报分的十位教D，而第络荣瑾等：数字钟的随机报时嚷蛊电路设计21高音f刚报分个位数DD。在图3巾，报时系统阁时钟信号就取自该电子钟蚺秒时钟CP。，必要时也可另设取数时钟。可以看f{．在不同瞬间询问后的拯时周期(长度)是不同盼．图3的示铡约占9秒。显然，最长的报时周期发生在9时59l舟．约需23秒．而最短的则发生在1点正，占时不到1秒。时分

6、数D．DD。殁D。中有慕传为零时该位就不用撤，可直接报下一个数。例如，在1时零1分-报时声音为一声fn，接着一市fD．共占时2秒即成。一旦人们熟悉这4声所代表的4个时分数后。这种报时格式是很容易习惯。报时结束，陡询问指令跟着结束．取样电路中的触发器F、Fs、Fc及F。都复零．等待下一次的取样并计数。由于询问指令翟随机岣．所以报时长度就不等。在报时的同时，时钟仍在不断变化，报时长匿愈长．南时钟变化带米的报时误差也愈大。换句话说，听完最后一响的实际时问，已落后于1目问指令发生瞬问一个报时长摩．最大误差有23秒之久l音频法报时的实验电路下面将甘这种音频法的随机报时装置进行实验研究。图4所示为询间指

7、令的产生．以及小时的十位数D^报时{电路厦渡形图。图中F、F：噩F均为D触发器．且初态都是零。当需要询问时，按下开关s．．由RC微分电路造成j负尖蜂so使F．置位，Q产生跳变Q的正跳变就是启动该报时装置的询问指令，同时瞬间数j目D存入取样触发器F。在Q正跳变昏来到的移时钟CP0正跳变．即在t瓣间．将使F置位，Q!产生正跳变．这就开始了数强D的计数过程。由电路图可见，经与非门G输出∞}f。数时钟CP先为一负脉冲，再经门G倒相后，负脉冲0后沿，即t!瞬间将使F^复零(著D=I，则t后Q=1)从而由与非门G输出一个打铃脉冲AA脉冲的后沿，在t。瞬间将使F复零，从而结束数据D的取样及计数过程若D==

8、0，则Q一直为高电平，则t．瞬间产生的CP脉冲的下降沿将经G。、G。传输、使F^快速复位蔼此时扮仃铃脉冲A仅为一窄尖蜂，不能使振荡器f^发出聪显的声音=图中A信号经倒相微分后，形成旧负尖蜂A除了使F复零外，还同时接到后级作为数据D’计数指令如图5中构SD。昕示。在图j路中数摒D的取榉计数电路罱的是可预置ff=f可逆十进计数器因为D可以有4位二进码。这里采用Q．作预置信号，起始Q为i，计数器Fa按数据D置位，Q