具有特定報時方式的電子鐘報時裝置的製作方法

2023-07-29 05:45:06 2

專利名稱:具有特定報時方式的電子鐘報時裝置的製作方法
本實用新型涉及一種電子鐘報時裝置，更具體地說涉及一種利用通常的電子鐘的機芯中所具有的與小時、分鐘相關聯的欄位顯示輸出脈衝信號以產生特定的報時方式的報時裝置。
在現有技術中，通常的電子鐘錶的報時方式為數字顯示與正點或半點的有聲提示式報時相結合，但提示式報時的形式多為單一的電子音樂或電子合成聲響(如業已為人們所熟知的「嘟、嘟」聲)。現有技術中電子鐘錶的報時方式的缺陷在於對於「一刻」、「三刻」這兩個時刻無提示式報時。此外，由於採用單一的電子音樂或電子合成聲響作為提示式報時，因此，現有技術中這些電子鐘的報時方式是不盡完美的。
鑑於現有技術之不足之處，本實用新型的目的就在於提供一種電子報時裝置，該裝置可與現有技術中常見的電子鐘機芯相結合從而不僅能在正點和半點時發出有聲的提示式報時，而且還能在「一刻」和三刻」這兩個時刻發出有聲提示式報時。
本實用新型的另一個目的是為上述目的中所述的報時裝置提供一定的機構，以便使所述報時裝置能書對應於「一刻」、「三刻」、「半點」以及不同的十二個小時分別發出不同的報時聲響，從而能起到「聞其聲，知其時」的作用。
本實用新型還有一個目的就是要使上述目的中所述的電子報時裝置結構儘可能地簡單，然而卻具有廣泛的適用性一即既可作為一種新穎的電子鐘錶的一個部分從而使這種新穎的電子鐘錶具有上述特殊的報時方式，又可方便地作為現有技術中已有的各種成型的或標準化的電子鐘錶的附件從而使這些鐘錶增加實用價值而絲毫不給生產裝配帶來任何麻煩。
本實用新型的上述目的是通過下述原理實現的通常的電子鐘錶的時間顯示一般為七段字符數字顯示。因此各個欄位的「亮」或「暗」狀態與每一時刻形成一定的關係，比如，顯示「分鐘」的各個欄位的亮暗組合能表示00至59分鐘時間內的每一分鐘。又由於所述每個欄位的「亮」或「暗」的顯示特性總是和一定的欄位輸出邏輯電平(下稱欄位輸出)一一對應的，因此，某一個或一個以上的欄位的所述欄位輸出的組合即可唯一地確定某一時刻一即所述一個或一個以上欄位輸出或其組合與該時刻形成一一對應的關係。籍此，本實用新型設想將通常的電子鐘錶的所述欄位輸出取出，所述取出的欄位輸出可以是取自一個欄位的顯示信號也可以是一個以上欄位的顯示信號狀態的組合，並且，它們能分別唯一確定正點、半點、一刻(15分鐘時刻)，和三刻(45分鐘時刻)。然後，為上述取出的欄位輸出進行一定的波形變換後觸發內存電子聲響程序的集成電路塊並通過電聲轉換裝置發出音響，從而能對正點、半點、一刻、三刻分別作提示聲響報時。內存電子聲響程序的集成電路塊中可以有有幾個不同的諸如電子音樂、電子合成語言等程序，因而對應不同的時刻能發生不同的聲響，這種存有多種音響程序的集成塊現有技術中屢見不鮮，在此不再贅述。
電子鐘的時間顯示方式按其發光材料的不同可分為液晶屏欄位顯示(LCD欄位顯示)和發光二極體屏欄位顯示(LED欄位顯示)。本實用新型的上述構思對於LCD欄位顯示於以及LED欄位顯示分別有如下兩種實現方式根據上述原理下面闡述對於LCD欄位顯示電子鐘的電子有聲報時裝置的實現方式。
參見圖1。圖1描述了與本實用新型有關的幾個波形以及它們的相位關係。其中，方波(1)為LCD電子鐘的液晶公共極(COM)輸出波形［下文中稱COM輸出(1)］。方波(2)為LCD欄位輸出波形［下文中稱欄位輸出(2a)］。正如圖中所示，若且唯若上述LCD欄位輸出(2a)與COM輸出(1)的相位相差π時，相應的欄位才亮(參見圖中「暗」及「亮」段)。
現參見圖2。圖2為將本實用新型的構思應用於LCD電子鐘而構成的報時裝置的邏輯框圖。圖中，帶箭頭的橫線(1)表示LCD電子鐘機芯的COM輸出，該COM輸出(1)的波形與如圖1中所示的波形(1)相同。橫線(2a)表示取自LCD電子鐘機芯的一些欄位的欄位輸出，所述欄位輸出(2a)為一些其波形與如圖1中所示的波形(2)相同的欄位輸出，如在本實用新型構思中業已說明的那樣，這些欄位的欄位輸出(2a)及它們的特定的組合能唯一地確定正點、半點、一刻和三刻這幾個時刻。COM輸出(1)及欄位輸出(2a)經電平轉換器放大或倒相後輸入至電平比較器。所述電平比較器為經過電平轉換器的欄位輸出(2a)和所述COM輸出(1)進行比較，並為所述欄位輸出(2a)和所述COM輸出(1)轉換成與欄位的「亮」、「暗」狀態成一一對應關係的直流電平(3a)。參見圖1，所述直流電平(3a)的波形與圖1中所示的波形(3)相同。在圖1中所示的這一情形中，欄位的「亮」對應一個高電平，即邏輯1，欄位的「暗」對應一個低電平，即邏輯0。也可以相反，即，欄位的「亮」對應邏輯0，欄位的「暗」對應邏輯1，只要最後用於觸發內存電子聲響程序的集成塊的脈衝，被若干個倒相器轉換成所需的極性即可。因此，本裝置中還包括一些倒相器，這些倒相器可接在電路中所需的位置上，由於這些倒相器的使用已為本領域內中等以上技術人員所熟知，因而在圖2中沒有畫出，詳細的情況可參見下面的實施例和圖3及圖4。直流電平(3a)輸入至邏輯門並經過邏輯處理後(比如對一些欄位輸出的邏輯「或」或者「與」的處理)被轉換成內存電子聲響程序的集成塊可識別的其波形的突變時刻唯一地對應於正點、半點一刻和三刻這些時刻邏輯信號(4a)，該邏輯信號(4a)被輸入至微分電路後轉換成窄脈衝(5a)。如上述可知，所述窄脈衝(5a)的產生時間對應於所述邏輯信號(4a)的波形的突變時刻，亦即唯一地對應於正點、半點、一刻和三刻等時刻，並且，所述窄脈衝(5)能觸發內存電子聲響程序的集成塊並使所述集成塊驅動電聲時轉換裝置發出聲響。
下面為說明對於LED欄位顯示電子鐘本實用新型構思的實現方式。
LED電子鐘欄位輸出為其波形如圖1所示的波形(3)相同的直流電平，因此，相應的邏輯框圖可以簡化。
參見圖5。圖5為本實用新的原理應用於LED電子鐘而構成的報時裝置的實施方式的邏輯框圖。
由於LED電子鐘的欄位輸出(3b)為一二其波形與如圖1中所示的波形(3)相同的欄位的欄位輸出，即，高電平(即邏輯1)對應於欄位「亮」，低電平(即邏輯0)對應於欄位「暗」，因此，這裡欄位輸出(3b)即和上述使用於LCD電子鐘的有聲報時裝置的欄位輸出(3a)邏輯意義一樣。由於取自LED電子鐘機芯的欄位輸出(3b)在邏輯上等價於圖2中的直流電平(3a)，因此，圖2中的電平轉換器電平比較器在圖與中沒有出現，即，電平轉換和電平比較這兩個環節在此並不需要。LED電子鐘的報時裝置的邏輯框圖的其他部份與LCD電子鐘的報時裝置的邏輯框圖相似，只是電路參數不盡相同，但這對於本領域內中等以上水平的技術人員來講絲毫不成為問題，因此在此母須贅言。請注意在圖5中帶箭頭的橫線(4b)、(5b)分別在邏輯意義上等價於圖1中橫線(4a)、(5a)。
綜上所述，本實用新型的優點在於所述報時裝置所提供的有聲報時方式頗具特式，它不僅能每隔一刻即發出聲響報時，而且不同時刻的報時聲響各不相同。這就使得這種聲響報時裝置能使使用者不必用眼看就能在比通常的時鐘所提供的聲響報時(如每隔半時間隔敲一下的「三五」牌鍾)更緊湊的時間間隔內獲得有關時間的信息，此外，由於集成塊中所貯存的電子聲響程序可以發出預先設置的各種不同的優美動聽的聲響，給周圍環境造成一種和諧的氣氛，因此，作為一種尤其適合於盲人或弱視者使用的報時裝置，它所發出的聲響亦不啻為驅除他們孤獨感的「福音」。
本實用新型的另一個顯著優點是結構簡單，除了上述內有電子聲響程序的集成塊外，其餘部份均可採用分立電子元件，這就使的本實用新型造價廉，且易於生產。
此外，本實用新型的報時裝置即可作為市售的各種常見的電子鐘的一種附件方便地與其相連，又可作為新設計的電子鐘的一個簡單的部件，因此使生產廠家特別容易製造和裝配。
下面為結合附圖對本實用新型的實施例作進一步的詳細說明。
圖1描述了與本實用新型有關的幾個波形以及它們的相位關係。
圖2為將本實用新型的構思應用LCD電子鐘而構成的報時裝置的邏輯框圖。
圖3為圖2所示的邏輯框圖的一個實施例的電路圖。
圖4為圖5中所示的邏輯框圖的一個實施例的電路圖。
圖5為將本實用新型的構思應用於LED電子鐘而構成的報時裝置的邏輯框圖。
圖6為現有技術中電子鐘機芯接線腳示意圖。
現參見圖3和圖6。由圖6可知a，b…，g的意義，腳標2表示該欄位為十分位的欄位，腳標3表示該欄位為分位的欄位。由圖3中可見，在此實施例中，欄位輸出分別取自g2，c2，a2，b3，相應地分別為圖6中所示的接線腳(27)、(15)、(25)、(20)。正如下面所解釋的那樣，將這些欄位的欄位輸出取出後就能唯一地確定正點。半點、一刻和三刻這些時刻。接線腳(1)為OCM輸出(1)(圖1)。COM輸出(1)、欄位g2、c2、a2、b3、輸出分別經過電阻R5、R1、R2、R3、R4五個倒相放大電路，所述五個倒相放大電路分別由電阻R10、R6、R7、R8、R9和三極體BG5、BG1、BG2、BG3、BG4組成(如圖3所示)。所述倒相器將這些欄位輸出倒相併放大至下面將要述及的各種門電路能穩定工作的電平，經倒相放大後，欄位g2、c2、a2、b3的輸出分別輸入四個異或門M1、M2、M3、M4的一個輸入端，M1、M2、M3和M4的另一個輸入端與COM輸出共接，因此，經M1、M2、M3和M4出來後，欄位g2、c2、a2、和b3的輸出分別變成為圖1中波形(3)所示的波形，並上述欄位的亮的狀態對應於一個高電平(即邏輯1)，而欄位的暗的狀態對應於一個低電平(即邏輯0)。在本實施例中，M1、M2、M3和M4採用的是一個CMOS集成塊(如圖2中虛線框中的Ic1所示)，具體實施時，也可用分立元件做成的異或門取而代之，這完全取決於生產者的方便。下列附表1是假定所有欄位a，b，…g都經過上述變換後從異或門輸出的邏輯值邏輯值與欄位顯示特性的關係。
附 表 一輸 出 狀 態 f a ba b c d e f g e g c顯示特性1 1 1 1 1 1 0 00 1 1 0 0 0 0 11 1 0 1 1 0 1 21 1 1 1 0 0 1 30 1 1 0 0 1 1 41 0 1 1 0 1 1 51 0 1 1 1 1 1 61 1 1 0 0 0 0 71 1 1 1 1 1 1 81 1 1 1 0 1 1 9由附表1可以看出，欄位g輸出經過與COM輸出比較後，從M1輸出的直流電平W相應於十分位的數字顯示認「5」變到「0」時有一個下跳變，即以高電平(邏輯1)變到低電平(邏輯0)，並且，在十分位數字顯示從「0」至「5」的全部變化過程中，所述欄位g2的輸出只有這一次下跳變，所以，所述欄位的輸出即能用來唯一地確字各個正點時刻。所述直流電平W位電阻R11、電容C5和BG7的eb結構成的微分電路後變成一個負的窄脈衝，該負的窄脈衝使一個原來處於截止狀態的三極體BG7正偏導通，但只是一瞬，當該窄脈衝過後，上述三極體BG7又歸於截止。上述負的窄脈衝經上述三極體BG7後變成正的窄脈衝，因此上述三極體BG7在此作為一個倒相器。上述正的窄脈衝輸入至內存電子聲響程序的集成塊IC2，該集成塊存有十二支不同的電子音樂程序，並可被正的窄脈衝依次觸發，輸出音頻信號。所述集成塊IC2輸出的音頻信號經一變壓器B升壓後驅動電陶瓷片D發出聲響。這樣每當一個正點時刻來臨時，都產生上述一個過程。IC2依次輸出對應於各個正點時刻的音頻信號，從而使壓電陶瓷片發生正點報時聲響。
下面說明半點、一刻和三刻報時的實現方式。由附表1可見，當十分位的數字顯示從「2」變到「3」時，欄位C2的輸出有一個上跳變(即從低電平變至高電平)，且在的分位從「0」到「5」的整個變化過程中，欄位C2的輸出只有上述這一次上跳變。因此，欄位C2的輸出與COM輸出輸入到異或門M2後，所述異或門在每一半點時刻輸出一個高電平X，即產生一個上跳變，而在其他時刻其輸出卻均保持電平不變或只有下跳變，比如象在從「1」變化至「2」時那樣。所述上跳變電平X經電三極體BG6的倒相作用變成一個下跳變電平，該下跳變電平經過電容C6、二極體D3電阻R17以及電晶體BG8的eb結所組成的微分電路後變成一個負的窄脈衝，該負的窄脈衝使一個原來處於截止狀態的三極體BG8正偏導通，但只是一瞬，隨著上述負的窄脈衝過後，所述三極體BG8馬上又歸於截止。相應地，在所述三極體BG8的集電極輸出一個正的窄脈衝，該正的窄脈衝輸入至內存電子聲響程序的集成塊IC3，該集成塊IC3內依次存有對應於一刻、半點和三刻的三支不同的電子音樂程序，並能受一個正的窄脈衝的觸發相應地檢出三支曲子中的一支的音頻信號以驅動上述壓電陶瓷片D發出聲響。
由附表1可見，分位數字顯示由「4」進到「5」時，欄位b3的輸出與COM輸出一起輸入異或門M4後，M4的輸出Z出現一個下跳變(即由高電平變至低電平)，而且，在分位的數字顯示特性從「0」至「9」的整個變化過程中所述M4的輸出Z只有上述一個下跳變電平。十分位數字顯示在從「0」進到「1」以及由「3」進到「4」時，欄位a2的輸出與COM輸出一起輸入異或門M3後，所述M3的輸出Y分別出現兩次下跳變電平，上述Y、Z信號分別經過二極體D1和D2後一起經過由電容C7和電阻R13、二極體D4以及電晶體BG8的eb結組成的微分電路加在一個原來處於截止狀態的三極體BG8的基一射間，由於所述二極體D1、D2與R13一起在此對於低電平來說其作用相當於一個負與門，因此，所述Y、Z的電平相「與」後只有當它們同時處於一個低電平時才能在D1、D2的公共負端相應地出現一個低電平。換言之，即在十分位數字顯示由「0」進到「1」或者由「3」進到「4」後，若且唯若分位數字顯示從「4」進到「5」時，所述二極體D1、D2的公共負端才出現一次下跳變電平。該下跳變電平經過由電容C7、電阻R13、二極體D4以及電晶體BG8的eb結組成的微分電路後成為一個負的窄脈衝並使原來處於截止狀態的所述三極體BG8正編導通，所述BG8隻導通一瞬，當上述負的窄脈衝過後又歸於載止，所述BG8的集電極相應地輸出一個正的窄脈衝，該正的窄脈衝觸發上述集成塊IC3並使其驅動上述壓電陶瓷片D發出聲響。由附表(1)可知，欄位d2的輸出電平與a2的輸出電平邏輯完全一致，因耐，上述a2也可由d2取而代之。
圖3中所示二極體D3、D4起隔離作用，它們使所述Z與Y輸出和所述輸出X這兩路報時信號互相隔開以免產生幹擾。
由於內存三支曲子的集成IC3依次在一刻、半點和三刻這三個時刻分別受到正的窄脈衝的觸發，因此，對應於一刻、半點、三刻本實施例的報時裝置分別發出不同的三支電子音樂聲響。
圖3中，電容C1、C2、C3、C4為濾波電容，它們能分別將所述M1、M2、M3和M4輸出直流電平中的交流成份濾去，從而使所述直流電平頂部更平滑。
圖3中，電阻R15、R16、R21分別為電容C5、C6、C7提供放電迴路。
AN1、AN2分別為上述IC2和IC3的對曲按紐。
AN3、AN4分別為和電子鐘機芯的校時接線腳S1、S2(見圖6)相連接的電子鐘校時按紐。
K為一個雙刀雙向開關。
當所述開關K置(1)位時，接通電子鐘校時所需校時電壓VDD，這時只要按動AN3、AN4即可進行校時。並且，由於上述變壓器B的供電迴路被切斷，因此，在校時時，D不發聲。
當所述開關K置於(2)位時，所述變壓器與如圖所示E1(＋3V)電源接通，D能夠發出聲響，同時VDD被切斷，因而AN3、AN4不發生作用。所述AN1、AN2主要用於當曲子與時間的原有固定關係打亂以後，進行重新調整。如圖2中可見，當按下AN1、AN2，相應地，IC2、IC3的輸入端接在＋3V電源上，即分別受到一個幅度為＋3V的脈衝的觸發而輸出音頻信號，這就使得手動調整所述IC2、IC3中的電子音樂程序的順序得以實現。
由上述可知，所述開關K撥到(1)時，D不發聲，這也為人們在某些不需要聲響報時的場合提供了方便，這一優點是一般機械鐘(如「三五」牌鍾)所無法比擬的。
ZD為一隻照明燈泡。當按下按紐AN5時，所述燈泡ZD按通＋3V電源後發亮，使人們在黑暗或光線微弱處能看清時間顯示。
現將上述實施例的電路參數及其元件型號開列如下BG1至BG6可採用3DG6或3DG201；BG7和BG8可選用3CG21或3CG201，電阻均為 1/16 W。R1至R5阻值可選為47K，R6至R10阻值可選為10K；R11、R12、R13、R17均為10K至20K；R14、5.6K；R15、R16、R21為100K；R18、R19為10K、D1至D4均用2CP型二極體或次品矽三極體的BC結代用。所有三極體的β≥60，C1至C4可用0.056至0.1μF的電容，C5、C6、C7均用1UF或2.2UF電介電容。壓電陶瓷片為HTD－27或HTD－35。IC1可選用CC4030或MC14030；IC2、IC3最好選用定製好的存有電子合成語言或音樂的集成電路塊，上述實施例中，則分別選用型號為CW2850－12K和CIC3831，B的鐵芯為E矽鋼片疊厚5mm，初級可選用0.1～0.15mm的漆包線繞200圈，次級可選用0.08－0.1mm漆包線繞600圈。所用電池視機殼大小而定。報時電路電源可選用兩個5號或2號電池。只要本裝置安裝無誤，接上電源後即可使用而不必再進行調試。
現參見圖4，這是將本實用新型的構思應用於LED電子鐘的一個具體實施例。
請參考上文所述原理並參照圖2和圖5。在圖5中所示的框圖中比圖2中所示的框圖少了電平轉換及電平比較器。相應地，在圖4中所示的電路比在圖3中所示的電路少了BG1至BG5與R1至R10所組成的五個倒相放大器以及IC1。為描述方便起見，在圖4中所示的電子元器件的標記均採用與圖3中所示的具有相同的物理意義的元器件相同的標記。在具體實施時，元器件的型號、參數與圖3中所示的實施例不盡相同，並在電路上與圖5中所示也略有不同。
現參見圖4。根據本實用新型的總的構思，圖4所示的實施例的電路與圖2中所示電路的IC1，右面部份的電路雷同。欄位輸出也是取自g2、c2、a2、和b3不同的是電阻R24、R22三極體BG9組成第一射極跟隨器以實現阻抗匹配。電阻R23、R26及三極體BG10組成第二射極跟隨器，所述第二射極跟隨器的輸入接D1、D2。
下面將圖4中所示的實施例的電路參數開列如下電源E2可取－5至－7V，電阻E3為－4.5V，並最好經過穩壓，以免報時聲響失真。R20可為10K的，R24和R26可取5.6K的，R22R23可取2K。以上所述電阻均為1／16W。與圖2中取值相同的或型號一樣的元器件在此就不再重複敘述了。
權利要求
1.一種適用於LCD欄位顯示電子鐘的電子有聲報時裝置，其特徵在於所述報時裝置包括多個電平轉換器，多個電平比較器，多個邏輯門，多個倒相器，多個微分電路以及至少一塊內存電子聲響程序的集成塊和電聲轉換裝置；所述報時裝置將取自LCD欄位顯示電子鐘機芯的COM輸出(1)和某些欄位的欄位輸出(2a)的信號經過所述電平轉換器的放大和/或倒相後，輸入到所述電平比較器經比較後轉換成與所述欄位的「亮」或「暗」狀態成一一對應關係的直流電平(3a)，上述一些欄位的欄位輸出(2a)所對應的直流電平(3a)被輸入到上述多個邏輯門並經過邏輯處理後被轉換成所述內存電子聲響程序的集成塊可識別的、其波形的諸如唯一的一次上跳變或唯一的一次下跳變之類的特徵突變時刻唯一地對應於正點、半點、一刻和三刻這些時刻的邏輯信號(4a)，所述邏輯信號(4a)輸入至微分電路後被轉換成窄脈衝(5a)，只有對應於所述邏輯信號(4a)的上述特徵突變時刻的窄脈衝，能觸發內存電子聲響程序的集成塊，所述集成塊驅動所述電聲轉換裝置發出聲響，上述多個倒相器設置在所述報時裝置中，以使上述脈衝(5a)能得以觸發所述集成塊。
2.一種適於LED欄位顯示電子鐘的電子有聲報時裝置，其特徵在於所述報時裝置包括多個邏輯門，多個微分電路，至少一塊內存曳子聲響程序的集成塊，電聲轉換裝置，所述報時裝置將取自LED欄位顯示電子鐘機芯的某些欄位的輸出(3b)輸入到所述邏輯門並經過邏輯處理後轉換成所述內存電子聲響程序的集成塊可識別的。其波形的諸如唯一的一次上跳變或唯一的一次下跳變之類的特徵突變時刻唯一地對應於正點、半點、一刻和三刻這些時刻的邏輯信號(4b)，所述邏輯信號(4b)輸入至所述微分電路後被轉換成窄脈衝(5b)，所述窄脈衝(5b)的產生時間對應於所述邏輯信號(4b)的上述特徵突變時刻，並且，這些窄脈衝能觸發內有電子聲響程序的集成塊，所述集成塊驅動所述電聲轉換裝置發出聲響，上述多個倒相器設置在所述報時裝置中，以使上述脈衝(5b)能得以觸發所述內存電子聲響程序的集成塊。
3.根據權利要求
1或2所述的報時裝置，其特徵在於，其中，所述欄位輸出(2a)或(3b)取自欄位g2、c2、a2(或d2)、b3；欄位g2、c2的輸出經上述一系列電平轉換後其上述特徵突變時刻分別對唯一地對應於正點、半點時刻；欄位a2、b3的輸出經上述一系列轉換並邏輯相「與」後其上述特徵突變時刻唯一的對應於一刻和三刻這兩個時刻。
4.根據權利要求
3所述的報時裝置，其特徵在於其中；所述電平比較器為異或門。
5.根據權利要求
4所述的報時裝置，其特徵在於其中，所述內存電子聲響程序的集成塊中可存有不同的諸如電子合成語言，或電子音樂之類的聲響程序，並能在正點、半點、一刻和三刻這些時刻依次被觸發而驅動所述電聲轉換裝置發出相應的諸如電子合成報時語言等聲響。
專利摘要
一種電子鐘有聲報時裝置。它採用內存多個不同的電子音樂或電子合成語言程序的集成塊，每隔一刻鐘，所述報時裝置便能觸發上述集成塊並由其驅動電聲轉換裝置發出聲響報時信號。不同的時刻，發出的報時信號也不同。
文檔編號G04G13/00GK87200675SQ87200675
公開日1987年10月21日 申請日期1987年1月22日
發明者顧斌傑 申請人:顧斌傑導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan