無線網(wǎng)絡(luò)電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)

王 雪，王 磊

(遼寧軌道交通職業(yè)學(xué)院，遼寧 沈陽 110023）

一、作品概述

電子時(shí)鐘作為一種度量、顯示時(shí)間的工具，是許多場(chǎng)所不可缺少的重要設(shè)備之一，在世界各地得到了廣泛的應(yīng)用。

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)研發(fā)了一種基于WIFI的新一代數(shù)字化校園設(shè)備，用來替代傳統(tǒng)的校園設(shè)備。其特點(diǎn)是走時(shí)準(zhǔn)確、成本低廉、無需布線、維護(hù)方便。主要功能如下：

①時(shí)間顯示；②上下課鈴聲播放；③無線網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)校時(shí)；④無線網(wǎng)絡(luò)鈴聲控制、音量控制

二、實(shí)施解決方案

項(xiàng)目從整體上分為服務(wù)器端與客戶端兩部分。服務(wù)器端通過無線路由設(shè)備向客戶端發(fā)送時(shí)間信息、聲音信息和控制信息?？蛻舳送ㄟ^無線網(wǎng)絡(luò)獲取信息，完成時(shí)間顯示，播放上下課鈴聲、廣播等功能。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 無線網(wǎng)絡(luò)電子時(shí)鐘整體結(jié)構(gòu)

1.服務(wù)器端設(shè)計(jì)（略）

2.客戶端設(shè)計(jì)

客戶端主要分為三個(gè)模塊：顯示模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊、聲音模塊。結(jié)構(gòu)如圖2所示。

各模塊詳細(xì)介紹如下：

（1）顯示模塊：采用目前較為流行的LED數(shù)碼管顯示方式。LED本身具有亮度高、穩(wěn)定性好、耗電量小、易于維護(hù)等特點(diǎn)。顯示模塊中，CPU主要起控制作用，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)信號(hào)和控制信號(hào)的發(fā)送，驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管的任務(wù)交給ULN2803來完成。系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)顯示，使用四組片選信號(hào)來控制LED數(shù)碼管的亮滅，這些數(shù)字信號(hào)和片選信號(hào)將有機(jī)組合來顯示正確的時(shí)間，結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖2

（2）無線網(wǎng)絡(luò)模塊：其擔(dān)負(fù)著網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)闹匾蝿?wù)。沒有信號(hào)的傳輸，時(shí)鐘便無法正常工作。CPU通過數(shù)據(jù)信號(hào)、控制信號(hào)與無線網(wǎng)絡(luò)模塊相連，無線網(wǎng)絡(luò)模塊通過無線AP與局域網(wǎng)中的服務(wù)器端相連。若應(yīng)用場(chǎng)合不具備無線信號(hào)，也可轉(zhuǎn)為有線的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。結(jié)構(gòu)如圖4所示。

（3）聲音模塊：聲音模塊主要負(fù)責(zé)播放上下課鈴聲、校園廣播的任務(wù)。對(duì)聲音的要求是音量夠大，音質(zhì)無特殊要求?；谏鲜鎏攸c(diǎn)，綜合考慮成本等因素，采用了D/A轉(zhuǎn)換芯片TLC5615作為發(fā)音核心芯片，其原理是CPU通過SPI總線，向TLC5615發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)過TLC5615轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，送至揚(yáng)聲器輸出，同時(shí)使用數(shù)字電位器，實(shí)現(xiàn)了音量大小可通過服務(wù)器端統(tǒng)一設(shè)置調(diào)節(jié)的功能。其結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖3

圖4

圖5

三、項(xiàng)目實(shí)施的益處

1.校園內(nèi)任何無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地方，均可配備一臺(tái)無線網(wǎng)絡(luò)電子時(shí)鐘，隨時(shí)隨地可以聽到上下課鈴聲、廣播，并享受全校統(tǒng)一的校準(zhǔn)時(shí)間。

2.為避免學(xué)生與教師之間信息的互相干擾，可實(shí)現(xiàn)分組廣播。

3.LED數(shù)碼管顯示美觀、環(huán)保、節(jié)約。

4.當(dāng)作息時(shí)間發(fā)生變化時(shí)，如作為考場(chǎng)改變響鈴時(shí)間等，只需要通過服務(wù)器便可統(tǒng)一調(diào)整。

5.系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，安裝、維護(hù)方便。

6.嵌入式、物聯(lián)網(wǎng)理念設(shè)計(jì)，升級(jí)改造潛力巨大。

7.無線網(wǎng)絡(luò)成本低廉，省卻布線、維修的費(fèi)用和煩惱。

8.上下課鈴聲可隨意變換，方便靈活。

9.項(xiàng)目不僅適用于學(xué)校，還可應(yīng)用于車站、政府機(jī)關(guān)等辦公場(chǎng)所。