这个时间程序控制器是为学校打铃自动化而设计制作的，也可用在其它需要按时间程序控制的流水线上。打铃间隔为5分钟的整倍数，例如：每天早上07：30打第一次铃，隔20分钟（5×4）打第二次铃，再隔10分钟（5×2）打第三次铃……，从早到晚一天可以安排打二十次铃，每两次之间的间隔是5分钟的整倍数。为了满足学校小预备的需要，还可以在整间隔以后的1、2、3或4分钟打铃。本机的脉冲源取自晶体管闹钟，信号准确可靠。译码器采用了插码牌的方法，简化了编程序的手续。本机设有追加系统，电源间断后，可以很快地追加到规定程序。本机用的都是分立元件，便于业余爱好者制作。
工作原理
图1是整机逻辑框图。由晶体管闹钟的驱动线圈取出0.2秒的脉冲信号，经放大整形后，作为整机的脉冲源MF（电路见图2）。0.2秒脉冲信号经与非门YF\(_{1}\)送入五分频器FP1，五分频器是由三级双稳态电路组成（电路见图3）。FP1的输出是1秒的脉冲信号，它的一路输出作为检修信号用，另一路输出送到 由七级双稳态电路组成的六十分频器FP2（电路见图4），FP2的输出为1分钟的时序脉冲。FP2的输出送入五位循环计数器C1～C\(_{5}\)（电路见图5）。循环计数器有两路输出，一路由C5输出，为5分钟的信号，经或门H\(_{1}\)进入时间程序计数器（八位二进制计数器）C6～C\(_{13}\)（电路见图6）。
注：以上“分频器”、“循环计数器”、“二进制计数器”的工作原理，在有关晶体管开关电路的书籍中都有详细讲解，这里不再重复。
C\(_{6}\)～C13的输出信号都送到译码器。译码器的作用就是根据学校上下课的时间，从C\(_{6}\)～C13的输出中，选择需要打铃的时间译码输出送到YF\(_{3}\)。为了保证译码器的每一道程序只输出一个跳变信号，提高可靠性，因此又加了一级YF6。YF\(_{6}\)的一个输入端是从YF3送来的打铃信号；YF\(_{6}\)的另一个输入端是从循环计数器C5输出的5分钟信号，经过单稳态电路DW\(_{1}\)（图7）延时0.2秒后送来的。只有在两个信号同时出现时，YF6 才有输出，保证了打铃的可靠性。铃响时间的长短由单稳态电路DW\(_{2}\)（图8）控制，本机铃响的时间定为10秒左右。DW2的输出经YF\(_{7}\)，便可驱动电铃KG响铃。YF7的作用是保证只有在正常工作时才有可能响铃，防止在做追加动作时响铃。
五位循环计数器的另一路输出接到一个选择开关K\(_{3}\)，它可用以选择接通C1、C\(_{2}\)、C3或C\(_{4}\)，来送出1、2、3或4分钟中的任意一个信号到双稳态触发器C14的S端，C\(_{14}\)的R端由译码输出YF4控制。YF\(_{4}\)和YF3（注YF\(_{4}\)和YF3是用的负或门）一样有二十个输入端，但YF\(_{3}\)的输入端是固定连接的，而YF4的输入端有选择开关，就是说只有在需要打小预备铃的程序，才把这一路的译码输出接入YF\(_{4}\)。YF4的输出和YF\(_{3}\) 的输出是一样的信号，它经过YF5 （作用和YF\(_{6}\)一样）送到C14的R端使C\(_{14}\)复位，随着送来的1、2、3或4分钟信号使C14置位，这样就使小预备选择的时间加在本道程序的后面，适应小预备打铃的需要。
译码部分的制作
图9是译码器的原理图。译码器的制作方法，一般是用在矩阵板上焊接或插入二极管的办法。我们制作的这个时间程序控制器是用的插码牌解码的方法。把C\(_{6}\)～C13的Q和Q-端输出，焊在三十线双排线路板插座上，并在Q\(_{1}\)和Q-1、Q\(_{2}\)和Q-2……Q\(_{8}\)和Q-8之间的接线角上各焊上一只二极管2CK1A，见图10a，同样的插座共制作二十个。
然后用双面敷铜板做“00000000”～“11111111”共256块码牌，图10b是“3”码牌（二进制数00000011等于十进制数3）。因为程序计数器输入的信号是每5分钟一个脉冲，所以译码器译出的十进制数“1”就是5分钟，“2”是10分钟，“3”是15分钟，依此类推。如果把“3”码牌插入插座，那就是说从整机置零后第3个5分钟（即15分钟）才响铃。学校更改作息时间时，只需要换插码牌就可以了，其余部分都不需变动，使用是比较方便的。
码牌设计是这样的：先列表将0～256十进制数译成二进制。凡是遇到二进制数“1”的这一位，二极管接至相应计数器的Q端；遇到二进制数“0”的这一位，二极管接至相应计数器的Q-端（原理图见图9）。所以制作码牌时，凡是“1”，码牌的铜箔问上，将二极管与Q端相连接；凡是“0”，码牌的铜箔向下，将二极管与Q端相连接（图10a、b）。实际在学校中应用做140块码牌就已够用了。
表1举了一个例子，列出了二进制数、十进制数和响铃时间的对照表。图9中的二极管位置就是对应于这个表中所列时间的位置。按照表1，将“0”码牌插入第一个插座，将“4”码牌插入第二个插座、……将“132”码牌插入第二十个插座，就可以按表列时间自动顺序打铃了。
故障闭锁和追加系统
图1中左边部分是故障闭锁和追加系统。图中DM是一个不对称式双稳态电路（图11），每当开始接上电源时，它的输出端固定为低电位，将YF\(_{1}\)闭锁，脉冲源信号不能送入分频器，整机不工作。必须将DM置零，DM输出端变为高电位，经F5 反相后控制DW\(_{3}\)输出置零信号，使循环计数器和时间程序计数器都置零，把以前贮存的数据清除，再重新开始工作。因此如果在使用过程中突然停电，当电源再次接通时，由于DM的作用，可以防止整机仍按停电以前的程序继续进行。
也可以利用晶体管闹钟本身的闹钟来置零，把闹钟指针位置投在每天开机的时间上，每天开机时，即自动置零一次。
追加系统的作用是在停电以后再开机的时候，可以快速地走过已经过了时间的程序，追加到所需要的时间程序。它的工作过程如下：把开关K\(_{2}\)拨到“追加”位置，按下按钮K1，C\(_{15}\)和C16的Q端都为“0”。这时YF\(_{4}\)关闭，YF2打开，MF送出的0.2秒脉冲信号，直接送到二进制计数器C\(_{6}\)～C13，以0.2秒一个脉冲（原为5分钟一个脉冲）的速度进行快速追加。需要追加到那一程序，就把相应的码牌插在第二十个插座上。追加到预定程序，YF\(_{8}\)输出信号经与门Y1控制C\(_{16}\)使它翻转，YF2关闭，停止追加。然后把K\(_{2}\)置于“工作”位置，待到本程序的时间时，按下K1，整机即可正常工作。
双稳态C\(_{17}\)的作用是用来控制追加指示灯的。
为了随时可以检查整机工作是否准确和追加后是否走到了该道程序，本机设立了程序显示，程序显示的号码和码牌上的十进制数码相对应。
制作与调整
本机制作时主要考虑怎样提高可靠性和抗干扰性。机壳尽量选用铁磁性和导电性较好的材料，如铁板，使尽量减少外界磁场和电场对它的干扰。整机的转接线尽量采用导线直接焊接，以提高长期工作的可靠性。电源变压器选用30W—50W的，使它在工作中产生的热量极小。电源变压器最好远离计数器，同时把它加以屏蔽。电源的进线端最好装一个低通滤波器，消除由电源进来的干扰脉冲。(北京市六十一中学 娄景亮)