无线网络电子时钟的设计

王 雪，王 磊

(辽宁轨道交通职业学院，辽宁 沈阳 110023）

一、作品概述

电子时钟作为一种度量、显示时间的工具，是许多场所不可缺少的重要设备之一，在世界各地得到了广泛的应用。

本项目设计研发了一种基于WIFI的新一代数字化校园设备，用来替代传统的校园设备。其特点是走时准确、成本低廉、无需布线、维护方便。主要功能如下：

①时间显示；②上下课铃声播放；③无线网络自动校时；④无线网络铃声控制、音量控制

二、实施解决方案

项目从整体上分为服务器端与客户端两部分。服务器端通过无线路由设备向客户端发送时间信息、声音信息和控制信息。客户端通过无线网络获取信息，完成时间显示，播放上下课铃声、广播等功能。系统整体结构如图1所示。

图1 无线网络电子时钟整体结构

1.服务器端设计（略）

2.客户端设计

客户端主要分为三个模块：显示模块、网络模块、声音模块。结构如图2所示。

各模块详细介绍如下：

（1）显示模块：采用目前较为流行的LED数码管显示方式。LED本身具有亮度高、稳定性好、耗电量小、易于维护等特点。显示模块中，CPU主要起控制作用，负责数据信号和控制信号的发送，驱动LED数码管的任务交给ULN2803来完成。系统采用动态显示，使用四组片选信号来控制LED数码管的亮灭，这些数字信号和片选信号将有机组合来显示正确的时间，结构如图3所示。

图2

（2）无线网络模块：其担负着网络信息传输的重要任务。没有信号的传输，时钟便无法正常工作。CPU通过数据信号、控制信号与无线网络模块相连，无线网络模块通过无线AP与局域网中的服务器端相连。若应用场合不具备无线信号，也可转为有线的网络信号进行数据的传输。结构如图4所示。

（3）声音模块：声音模块主要负责播放上下课铃声、校园广播的任务。对声音的要求是音量够大，音质无特殊要求。基于上述特点，综合考虑成本等因素，采用了D/A转换芯片TLC5615作为发音核心芯片，其原理是CPU通过SPI总线，向TLC5615发送和接收数据，数据经过TLC5615转换成模拟信号，送至扬声器输出，同时使用数字电位器，实现了音量大小可通过服务器端统一设置调节的功能。其结构如图5所示。

图3

图4

图5

三、项目实施的益处

1.校园内任何无线网络覆盖的地方，均可配备一台无线网络电子时钟，随时随地可以听到上下课铃声、广播，并享受全校统一的校准时间。

2.为避免学生与教师之间信息的互相干扰，可实现分组广播。

3.LED数码管显示美观、环保、节约。

4.当作息时间发生变化时，如作为考场改变响铃时间等，只需要通过服务器便可统一调整。

5.系统采用模块化设计，安装、维护方便。

6.嵌入式、物联网理念设计，升级改造潜力巨大。

7.无线网络成本低廉，省却布线、维修的费用和烦恼。

8.上下课铃声可随意变换，方便灵活。

9.项目不仅适用于学校，还可应用于车站、政府机关等办公场所。