在日常生活中,常常会见到如痴如醉、废寝忘食工作的朋友,在书桌旁一坐就是几个小时,长此以往,势必会影响到身心健康。为此,笔者设计了一个多功能学习时间累计器,它能在您开始学习或工作时自动计时,并能在您每学习或工作一个小时后,自动播放一首乐曲,以提醒您休息片刻,最后以打点的形式告知您已工作了几个小时,非常方便、实用。若您把本累计器稍加改动,即可用作:整点报时钟、测速器及日照时间监测仪等。
工作原理
我们知道:当将电子表中石英晶体的两引线之一与电源负极短接后,电子表都会停止计时,此时,虽然显示内容消失,但由于CMOS集成电路内寄存器状态不变,所以累计时间不会复位;若断开短接线,石英晶体将重新起振,电子表将继续计时。本时间累计器的光电检测部分就是以此原理将红外线传感元件接收来的信号转变为电子表的计时命令,进行计时。普通五功能电子表是采用32Hz交流方波电压驱动的,液晶显示屏上各段笔划的亮与灭并非用电位的高低来控制,而是看笔划电极与公共电极上的电压是同相还是反相来决定的,若同相则笔划灭,反相则笔划亮。本时间累计器的整点报时部分就是根据这种原理,将电子表上取出的整点笔划信号放大、整形,从而触发音乐集成电路,播放一首乐曲。

整机的电路原理如附图所示,其中电子表所需的1.5V电源是由VD1、VD2提供的。当人坐在书桌旁学习时,发射管VDO发出的红外线被人体遮挡,接收管V0由于接收不到红外光线信号而呈现高阻,从而使V1截止,晶体振荡器与地短路,电子表开始计时。本电路的整点报时信号是从电子表的1、9引线上取得的,场效应管V2、V3把1、9脚的32Hz交流方波信号加以放大,送给异或门IC1,从而得到与分显示十位数上字划的亮与灭相对应的高电平或低电平。C3用以滤除残留的交流成分,VD3的作用是防止IC1输出低电平时C3迅速放电,R8为C4提供放电回路,C4、R10组成微分电路,使整点报时信号到来时只产生一个脉冲信号经 R9去控制 V4截止,使 IC2被 R11、VD4提供的高电位触发,从而输出音乐信号,由V5、V6放大后推动喇叭放出音乐,并且每播放完一首乐曲后分别打点1~12下,直到关闭为止。平时没人遮挡VDO发出红外线时,V0呈现低阻状态,V1导通,晶振一脚与电子表负极短路,电子表停止,且无显示。
元件的选择与安装
红外发光二极管选用工作电流不小于200mA的,如HG500系列,接收管V0可选3DU型,若想加大V0的接收距离,可在其头部适当位置安放一片透镜。计时电子表选用13线普通五功能数字式电子表,BL选阻值为8Ω的扬声器。
光电检测部分安装在书桌的两脚之间,固定在桌脚上,并要求发射管与接收管高度一致,平时没人遮挡时,V0能良好地接收到VD发出的红外线,当人坐下工作或学习时,人腿部挡住光线,使电子表开始计时。
在电子表电极上引线时,可用两根线径小于0.1mm的漆包线,将线的一端去掉漆包后上锡,快速焊接在所需的电极上。注意:焊点要尽量小,防止在放上导电橡胶后出现缺字划的现象,用烙铁的余热焊接(指拔下电源插头后),焊接时间要短,以免损坏表芯。电子表的两根电源引线及晶体一脚的引线均用塑料软导线引出。
电路调试要点
先接通电子表部分电源,并将其置于秒显示上,测引出线1、9端间的电压(万用表应拨到交流10V档),当秒数由49跳到50时,表针指零,从59跳到00时,表针指示为1V左右,说明引线已接好,之后,即可进行整机电路的调试。
接通整机电源后,用手遮住VD,此时电子表应开始计数,并能显示,否则调整R2直到能良好显示为止。报时部分只要元件选择良好、接线无误,一般无须调试就能成功。
说明:①用本累计器若想测一天的学习时间,只需在每天开始学习时关断一次开关S即可。若想测一个月或一年的学习时间,只需在每月或每年开始学习时关断一次开关S。
②若去掉光电检测部分,该机就变成整点报时器;若去掉整点报时部分,则该机可用来检测物体经过该光电装置间的速率(物体长度除以显示时间)。
若去掉整点报时部分及红外发光部分,并将R2与V0换位,即可监测每天日照时间的长短。
③本累计器不用时应关断开关。
④电子表在经上述变动后仍不失原电子表的一切功能。(朱宝)