無線網絡電子時鐘的設計

王 雪，王 磊

(遼寧軌道交通職業學院，遼寧 沈陽 110023）

一、作品概述

電子時鐘作為一種度量、顯示時間的工具，是許多場所不可缺少的重要設備之一，在世界各地得到了廣泛的應用。

本項目設計研發了一種基于WIFI的新一代數字化校園設備，用來替代傳統的校園設備。其特點是走時準確、成本低廉、無需布線、維護方便。主要功能如下：

①時間顯示；②上下課鈴聲播放；③無線網絡自動校時；④無線網絡鈴聲控制、音量控制

二、實施解決方案

項目從整體上分為服務器端與客戶端兩部分。服務器端通過無線路由設備向客戶端發送時間信息、聲音信息和控制信息。客戶端通過無線網絡獲取信息，完成時間顯示，播放上下課鈴聲、廣播等功能。系統整體結構如圖1所示。

圖1 無線網絡電子時鐘整體結構

1.服務器端設計（略）

2.客戶端設計

客戶端主要分為三個模塊：顯示模塊、網絡模塊、聲音模塊。結構如圖2所示。

各模塊詳細介紹如下：

（1）顯示模塊：采用目前較為流行的LED數碼管顯示方式。LED本身具有亮度高、穩定性好、耗電量小、易于維護等特點。顯示模塊中，CPU主要起控制作用，負責數據信號和控制信號的發送，驅動LED數碼管的任務交給ULN2803來完成。系統采用動態顯示，使用四組片選信號來控制LED數碼管的亮滅，這些數字信號和片選信號將有機組合來顯示正確的時間，結構如圖3所示。

圖2

（2）無線網絡模塊：其擔負著網絡信息傳輸的重要任務。沒有信號的傳輸，時鐘便無法正常工作。CPU通過數據信號、控制信號與無線網絡模塊相連，無線網絡模塊通過無線AP與局域網中的服務器端相連。若應用場合不具備無線信號，也可轉為有線的網絡信號進行數據的傳輸。結構如圖4所示。

（3）聲音模塊：聲音模塊主要負責播放上下課鈴聲、校園廣播的任務。對聲音的要求是音量夠大，音質無特殊要求。基于上述特點，綜合考慮成本等因素，采用了D/A轉換芯片TLC5615作為發音核心芯片，其原理是CPU通過SPI總線，向TLC5615發送和接收數據，數據經過TLC5615轉換成模擬信號，送至揚聲器輸出，同時使用數字電位器，實現了音量大小可通過服務器端統一設置調節的功能。其結構如圖5所示。

圖3

圖4

圖5

三、項目實施的益處

1.校園內任何無線網絡覆蓋的地方，均可配備一臺無線網絡電子時鐘，隨時隨地可以聽到上下課鈴聲、廣播，并享受全校統一的校準時間。

2.為避免學生與教師之間信息的互相干擾，可實現分組廣播。

3.LED數碼管顯示美觀、環保、節約。

4.當作息時間發生變化時，如作為考場改變響鈴時間等，只需要通過服務器便可統一調整。

5.系統采用模塊化設計，安裝、維護方便。

6.嵌入式、物聯網理念設計，升級改造潛力巨大。

7.無線網絡成本低廉，省卻布線、維修的費用和煩惱。

8.上下課鈴聲可隨意變換，方便靈活。

9.項目不僅適用于學校，還可應用于車站、政府機關等辦公場所。