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作息时间信号机设计报告 技术指标 系统功能要求 整体功能要求 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(双休日照常运行)，且只要求人工校对时、分。 电气指标 规定的作息时间表如下 项目 时间 起床 6：30 早操 6：40 早餐 7：10 预备铃 7：50 第一节课 8:00～8:50 第二节课 9:00～9:50 第三节课 10:10～11:00 第四节课 11:10～12:00 午餐 12:10 午休 12:30 预备铃 13:40 第五节课 14:00～14:50 第六节课 15:00～15:50 第七节课 16:00～16:50 第八节课 17:00～17:50 晚餐 18:00 第九节课（晚自习） 18:30～19:20 第十节课（晚自习） 19:30～20:20 熄灯 22:30 晚自习结束 22:00 1.1.2.2 铃声分类：根据铃声长短分为3类： 长铃：12s； 短铃：7s； 间歇铃：18s内响3s、停3s，共3个周期。 三种铃声分别用于下列情况： 长铃：起床、早、中、晚餐、午休和熄灯； 短铃：预备铃、下课、自习及课间操结束； 间歇铃：上课、晚自习开始。 1.1.2.3 采用24小时制，能显示时、分、秒。 1.1.2.4 能手动校准时、分。 系统结构要求 作息时间信号机的系统结构方框如图所示。 设计条件 电源条件：使用+5V的电源。 元器件范围如表所示。 型号 名称及功能 数量 7400 四2输入与非门 2 7404 六反相器 2 7420 双4输入与非门 2 7474 双D触发器 1 CD4060 14位二进制计数器 1 74161 4位二进制同步计数器 7 7448 七段显示译码管 1 74123 74138 GAL16V8 74194 74153 C392 32768Hz 双单稳态触发器 3～8线译码器 可编程逻辑器件 4位双向移位寄存器 双4选1数据选择器 数码管（共阴极） 晶体谐振器 2 1 1 1 3 1 1 整体方案设计 2.1整体设计 通过秒信号发生器产生标准秒脉冲信号带动数字钟工作并经过译码电路和定时电路实现实验要求的功能。 2.2 整体方框图及原理 秒信号发生器：用来产生数字钟计时的标准脉冲信号； 数字钟：用以提供作息时间表中的具体时间； 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：用以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。 可控多谐振荡器推动电路：在需要打铃的时间里，多谐振荡器及音频频率震荡并推动扬声器发声。 单元电路设计 3.1 秒信号发生器设计 本次设计为较为精确的计时，所以采用石英晶体做振荡源，经过15次二分频可使其变为1s的标准脉冲信号。 电路图如下 3.2 数字钟设计 数字钟的工作原理是：由多谐振荡器产生的稳定的高频脉冲经过分频后得到1Hz标准信号，作为秒计数器的计数脉冲；秒计数器计满60后，向分计数器发出进位脉冲；分计数器计满60后向时计数器发出进位脉冲；小时计数器按照24进制计数。 电子钟分和秒的计时采用的是60进制计数方式，其计数规律00-01…58-59-00…，选用十进制计数器进行两级级联构成M=60的计数器。 原理图如下： 电路图见3.6 3.3 校时、校分电路设计 设计了两个校时、校分开关。11时， 正常计时；01时，校时；10时，校分； 在时分计数器的CP端，要有一个控制信号控制正常计数或校时。校时时，应该加入一个校时脉冲。校时脉冲选用1Hz的信号 电路图见3.6 3.4 译码电路设计 作息信号分为长铃，短铃，间歇铃三种铃声，使用GAL16V8编程，写出三种铃声的输出逻辑表达式，并在铃声乘积大于7时设置中间变量 GAL16V8 逻辑表达式如下： CUPL代码： /** Inputs **/ Pin 1=D9; Pin 2=D8; Pin 3=D0; Pin 4=D6; Pin 5=D5; Pin 6=D4; Pin 7=D3; Pin 8=D2; Pin 9=D1; Pin 11=D7; Pin 19=Q0; Pin 18=Q1; Pin 17=Q2; /** Dedrations and Intrinediate Variables **/ B0=!D9!D8!D7D6D5D4!D3D2!D1D0# !D9!D8D7!D