自制数字式钟控收音机

本文介绍一种新颖的自制数字显示钟控收音机，其收音部分为普通中波调幅机，原理早已为人们所熟悉，这里不多赘述。这里着重对电子钟及钟控部分的原理、制作和调试作一介绍。

该数字式电子钟是用先进的半导体发光材料磷化镓（GaP）制成的数字式显示板FR—1041－27T（广东佛山市光电器材厂生产），配合大规模集成电路MM5456N（下称IC），以及为数不多的外围元件装配成的。它除了有小时、分的数字显示外，还有一般时钟所不能比拟的特殊功能，即它能在人工预置的任何时间定时开启收音机（或其他电器）或对用户发出报警信号。

数字式电子钟一般都是由晶体振荡器、整形器、分频器、计数器、译码驱动器、显示器等部分组成。为了业余制作方便，经济实用，本机省去了晶体振荡器，计数脉冲直接取自工业电网50Hz工频信号。本机曾在上海、广州、西安等地作过实验，每月走时误差在±30秒之内，完全可以满足家庭使用。

图1是钟控收音机原理方框图，50Hz工频信号注入IC18脚，通过整形、分频，得到频率为每分钟一个脉冲的标准信号。只要准确地将每个脉冲信号记录下来并累加，经过译码驱动器推动数字显示器，就可指示时间，并按时自动开启收音机。

从图2可见，IC的13、14、17脚是IC控制电路的逻辑门输入端，三者相互配合可实现各种功能。例如，将14脚通过R\(_{5}\)接到VDD（电源正极）上，同时将13脚接地，就会使分频器以每秒大于1Hz的速率输出信号，显示板的数字慢速变化（但比每秒1Hz快），实现了“慢速”调节时间（俗称对表）。如14脚接V\(_{DD}\)的同时将13脚也接VDD，分频器就以每秒远远大于1Hz的速率输出信号，显示板的数字就剧烈地快速变化，实现了“快速”调节时间，所以把A键叫做“真实时间调定键”，F键叫“慢键”，E键叫“快键”。若将14脚接地（或将17脚接地），显示器就会显示出寄存器中的数码。若同时将13脚接地或接电源正端，寄存器的数码会剧烈递增，这样便能实现预置时间的功能。所以B键称为“钟控时间调定键”；C键称为“睡眠时间调定键”。本钟之所以能够实现“钟控”和“报警”，是因为IC内设有“比较器”和“音频发生器”。比较器的作用在于它随时将计数脉冲的累加数（也即真实时间数）与寄存器“预置时间”数进行比较，一旦两者数码相同，IC的20脚逻辑电平就发生翻转，IC的20脚为低电位时BG\(_{1}\)导通（相当开关接通），当20脚为高电位时BG1截止（相当开关关断），从而自动启动（或关闭）受控收音机，同时IC12脚会有音频信号输出，只有当17脚通过D键接电源正时才停止输出音频信号。IC的1、2、3、5～11脚及21、22脚是译码驱动器的输出端，它们直接和显示器各相应字段相接（见产品说明书）。

显示板FR－1041－27T是12小时制的，各字段发出红色光。每字段实际上是一个发光二极管，工作电压为2V，工作电流5mA，字体大小为8×15mm。显示器的外型及全显示状态见图3。

另外，从图2可见电源变压器次级的交流电压经D\(_{1}\)、D2整流，经R\(_{1}\)、R2降压接至l、2脚为显示板提供电源电压，改变R\(_{1}\)、R2的阻值可以改变显示数字的发光亮度。R\(_{3}\)为降压电阻，使50Hz工频信号注入IC。D3、D\(_{4}\)、C3组成全波整流器，以提供IC的V\(_{DD}\)和受控收音机直流电源。IC20脚所接的R7、R\(_{8}\)、BG1实际上是一个电子开关，它与受控收音机电源电路相接。R\(_{6}\)是数码中间两个小亮点的限流电阻。R9是英文字“AUTO”的限流电阻。IC16脚所接的R\(_{4}\)C2决定报警信号的音调。

该机的印板及元件排布见图4（1：1），IC外围元件无特殊要求，市售业余品均可使用。制作前应先将显示板及IC各脚的次序和作用弄清楚，焊接时应严格按照印板的编号接线，一定要做到准确无误。否则显示不成字形，或使数字变化发生混乱，严重的会损坏显示板和集成电路。集成电路IC可直接焊在印板上，但要特别注意快速焊好。最好使用20W以下的电烙铁。笔者使用市售简易按键，先将按键固定在一块胶木板上，胶木板再固定在机壳上，并在机壳相应位置开个小洞，让按钮的顶端露出机壳外边以供操作（见图5）。由于钟控机的电源变压器一般常接在电网内，且与受控收音机共用电源，故电源变压器功率余量要稍大些，对于200mW以内的收音机，电源变压器以不小于3W为宜。如果想控制大功率的用电器，最好钟表部分单独用自己的电源变压器。笔者所装的钟控机是钟、机分开的，钟表部分外壳用原“燎原”半导体收音机改装的，数字显示板放在原来度盘的位置，七个按键可安排在适当位置（见图6）。

所有元件焊好之后仔细核对确认无误时即可接上电源，显示板显示出闪烁的12：00字样。按一下“真实时间调定”键，字样闪烁即停。然后在电源变压器次级中心抽头处（即图2×处）接入电流表，应测出50mA直流电流。若觉得数字不够亮，可适当减小R\(_{1}\)、R2阻值。接着按下述步骤检查钟的各项功能。

1．同时按下“真实时间调定”键和“慢键”（或“快键”），显示板上的数字会慢速（或“快速”）增变，直至当时的实际时间数松键，这就是“真实时间”的调节，也即对表。松键后时钟就在此时间基础上开始报时。

2.按下“钟控时间调定”键，此时“真实时间”消失，显示出的是寄存器中的“钟控预置时间”。此时若再同时按下“快键”（或“慢键”），显示板的数字就应快速（或慢速）增变，直到所需的“钟控预置时间”松键。这样，“预置时间”就被寄存起来。此时显示板再显真实时间。此时IC第20脚的逻辑电平对地为高电位，其值略小于V\(_{DD}\)，使得BG1截止。当真实（实际）时间到达所预置的时间，IC第20脚上的逻辑电平转为低电位（约0.3V），使BG\(_{1}\)导通，开启受控收音机。与此同时12脚上有音频信号输出，如将此信号注入受控收音机的低放级，喇叭就会发出悦耳的“嘟嘟……”报警声。20脚上的低电位最多只能维持59分钟，然后又转为高电位，BG1截止，收音机自动关闭。

3．当受控收音机正在播音时，按下“睡眠时间调定”键，显示板出现寄存器中寄存的“睡眠预置时间”。若再按下“快键”（或“慢键”），显示的数字就从59向0快速（或慢速）递减，直到所需的“睡眠时间”才松键，此时真实时间再显，20脚是低电位，而当真实时间走到预置的“睡眠时间”，20脚转为高电位，被BG\(_{1}\)截止，收音机自动关闭。

4．当收音机正在播音时，按一下“钟控暂停”键，20脚逻辑电平从低电位转为高电位，BG\(_{1}\)从导通变为截止，收音机停止播音。10分钟后，20脚逻辑电平又自动从高电位变为低电位，BG1亦从截止变为导通；收直机又自动开启。

在进行上述检查过程中可观查一下PM点的发光情况，由于此钟只有12小时发光字样，上下午用PM来区别，当PM发光时表示是下午时间。例如下午3点对表，同时按下“真实时间调定”键及“快键”，此时显示板数字快速增变，只有PM和数码3：00同时发光时，才表示下午3点，只有数码3：00发光，而无PM发光表示上午3点。

一般如上述各步检查均顺利通过，则可说本钟能正常工作了。如果接上电源显示板无数码闪烁，可按下述步骤检查。

1．接通电源用万用表测量IC的15脚对地电压正常值应是6V，显示板的1和2脚对地电压应为1～2V。

2．接上电源，在地线（即电源负）与显示板的各脚之间用一个小电阻（50Ω）碰触，显示板上各字段应逐个发光，这说明各字段是完好的。

3．检查R\(_{3}\)是否开路或C1是否短路，以及各接点是否有虚焊。接线有无差错。

4．上述检查完毕，仍无闪烁也无显示，故障往往在IC本身。应更换集成电路IC。

如出现字形变化相当混乱，应考虑R\(_{3}\)与D4正端的联接点是否焊在了电源变压器次级A点上，这种问题可通过对调A、B两点来解决。使用中如出现某一字段不亮，可先按步骤2检查，排除显示板的问题，然后再仔细检查是否有虚焊、脱焊，如无差错就是IC的故障。如出现有显示而无“报时”，即数字不随时递增；或走时非常不准确；或跳字混乱；或20脚不发生电位的翻转；或“暂停”、“关断”等失灵。这些，除检查接线有无差错及虚焊、漏焊外，一般均属IC内部损坏。若出现12脚无音频输出，首先应检查R\(_{4}\)、C2的质量及焊接点，其次就应怀疑IC了。总之，只要焊接无误，IC完好，一般是极易成功的。

“钟控”的方法：先将K\(_{1}\)拨向“钟控”端，这时显示板的AUTO字发光，以示“钟控”。K2拨向“收音”端，并打开收直机的电源开关，音量调到适当位置，调谐到所需频率。再按上节所述的方法预置开机时间，例如预置到下午1点，当真实时间刚过12：00后，显示板的PM发光，数字又从0开始，走到1：00时收音机自动开启播音，播音持续59分钟。在此59分钟之内如再按上节方法预置睡眠时间，如调到30，则播音30分钟后收音机自动关闭。同理，按上节所述，按一下“钟控暂停”键，播音会“暂停”10分钟。

报警方法：K\(_{1}\)仍拨在“钟控”端，K2投向报警端，将收音机电源开关接通，调谐到无电台的位置，将音量开到最大。钟控预置时间的方法与上节相同，当真实时间走到所需的预置时间时，收音机的喇叭会自动发出悦耳的“嘟嘟……”报警声，可维持59分钟。若按一下“报警音响关断”键，报警信号即停。

当K\(_{1}\)拨向“手控”端时，也即BG1的发射极与集电极短路，此时“钟控”失去作用，AUTO点不亮。而收音机却能立即开后播音。当将收音机的电源开关关断，收音机立即不工作，但时钟仍在不断地“报时”。此时钟、机两者互不影响。

将图2电路稍加改动，就可变成一个通用的“时控器”。以控制耗电量较大的收录机及其他用电器。改动后的电路如图7所示。BG\(_{1}\)的集电极回路串接了一个继电器。当BG1导通时，集电极回路中便有电流流过，继电器触头被吸合，开启受控收录机。例如某一时间，某电台有自己喜爱的音乐节目播出，又因上班不能亲自录音，即可借助钟控的功能，只须按前述方法预置好钟控时间，拨好K\(_{1}\)、K2开关，调准电台频率及录音电平大小，将磁带放入带仓，按下录音键，你即可放心去上班，待下班时，就能得到一盘已录音的盒带。钟控机会给生活增添许多新的色彩。

配合“自制数字式钟控收音机”文章，由广东佛山市光电器材厂供应数字显示板FR—1094—27T和集成电路MM5456N，共14.00元，另加邮费0.80元。多购邮费不变。（颜文章）