1

RELOJ PARLANTE CON ALARMA Enrique Chávez Ríos

El bloque del buzzer servirá como alarma,

este bloque servirá para el ajuste y

almacenamiento de la hora a la que se desee

activar una señal sonora mediante el buzzer. El

último bloque de salida es el que corresponde a los

display de 7 segmentos, con el cual se podrá

visualizar la hora contenida en el reloj.

CONDICIONES DE DISEÑO

Para la elaboración de este proyecto se

tienen las siguientes condiciones de diseño:

Funcionamiento con fuente CA y CD.

Pulso de tiempo generado a partir del

voltaje de la línea y de un oscilador en base

a un cristal de cuarzo.

Uso de un solo circuito decodificador.

Circuito de ajuste y ejecución de alarma.

Circuito de aviso auditivo de hora.

Fig. 2 Diagrama a bloques interno del reloj.

INTRODUCCION El objetivo de este documento es orientar

en el diseño y construcción de un reloj parlante con

alarma.

Fig. 1 Diagrama general de entradas y salidas de un

reloj digital.

El primer paso en el diseño de un sistema

digital es separar las entradas y salidas del sistema

es decir, cuales son las variables a ingresar y ser

procesadas y cuales serán los dispositivos que

accionaran dichas entradas.

En la figura 1 se puede apreciar el diagrama

de bloques general del reloj, separando los

elementos de entrada y salida. Como entrada será

el bloque de botones con los cuales se ajustarán y

accionarán las funciones del reloj. Otra de las

entradas es el bloque de alimentación, ya que

tendrá dos vías de alimentación: el voltaje de línea

y el voltaje de una batería.

En la salida se tienen tres módulos: el

parlante, el buzzer y los display. El bloque del

parlante servirá para tener acceso a la hora de

forma auditiva, cada vez que se presione un botón

se reproducirá un mensaje auditivo que indicara la

hora.

2

Para cumplir con la primer y segunda

condición de diseño es aconsejable utilizar un

circuito operacional configurado como comparador

de voltaje, para así saber el momento cuando no

haya presencia de voltaje de línea y pueda entrar la

batería para alimentar al circuito.

Fig. 3 Diagrama eléctrico del circuito sugerido para

detectar el voltaje de línea.

En la figura 3 se puede ver un circuito

sugerido para llevar a cabo esta acción. En el

circuito se puede ver que el voltaje de entrada al

circuito será el volate rectificado de la fuente del

voltaje de línea.

Fig. 4 Conexiones sugeridas para la conmutación de

fuentes y pulso de reloj

La señal de la comparación del voltaje se

utiliza para accionar a un relevador de dos polos

dos tiros que conmutarán tanto a la señal de

alimentación como al pulso de reloj.

En la figura 2 se aprecia el diagrama a

bloques interno del reloj, se aprecia el flujo de las

señales mediante letras, las cuales se explican en la

tabla 1.

# Letra Descripción

1 B Señal proveniente de un botón.

2 C Bus de control.

3 D Bus de datos.

4 G Bus de la alarma.

5 R Bus de la señal de reloj.

Tabla 1. Descripción de las conexiones del diagrama

de bloques general.

También en la figura 2 se aprecian en la

parte inferior derecha de cada bloque un numero,

este será el orden que se recomienda para la

construcción del reloj y por lo tanto el orden que se

explicara cada bloque.

BOTONES

El primer bloque que se recomienda

construir es el de los botones con los que el usuario

interactuará con el sistema. Se recomienda al

menos tener 6 botones, los cuales se enumeran

desde B1 hasta B6.

BOTON FUNCIÓN TIPO DE BOTÓN

B1 Accionar el parlante

PUSH BOTON B2 Incrementa cuenta

B3 Selecciona contador

B4 Ajuste hora

HOLDER BOTON B5 Ajuste alarma

B6 Acciona alarma

Tabla 2. Descripción de los botones del reloj.

3

Fig. 5 Diagrama a bloques del modulo de botones.

Existen dos opciones para la generación de

pulsos: incluir un MVM o mediante un MVA,

mientras que en el primero se generará un pulso

(W= 10mS) cada vez que se presione el botón, en la

segunda opción solamente se dejara pasar un pulso

(T = 10mS) cuando se presione dicho botón. El

selector que se aprecia en la figura 6 sirve para que

pase el pulso cuando se haya presionado B4 o B5.

Se recomienda que solamente se construya un solo

modulo de multivibrador para evitar que el

consumo de energía sea grande y se descargue la

batería rápidamente. La última recomendación

para este modulo es sobre los botones B4 a B6 al

necesitarse un voltaje sostenido uno de los errores

comunes es no utilizar un transistor en el estado

libre lo que ocasionará un mal funcionamiento al no

tener un voltaje de entrada en las compuertas que

se utilicen.

GENERACION DE PULSO

Para la generación del pulso que alimentara

a la etapa de los contadores lógicos se debe de

tomar en cuenta las condiciones de diseño, una de

las cuales nos dice que mientras haya voltaje de

línea el pulso debe de obtenerse de la frecuencia

que para México según la norma es de 60Hz.

Fig. 6 Diagrama a bloques propuesto para la

división de la frecuencia de línea.

Para tal propósito se puede basa en la

figura 6 en donde se muestra que se puede obtener

el pulso de 1 segundo adaptando y dividiendo la

frecuencia de la línea. La segunda opción para la

generación del pulso es un oscilador con cristal de

cuarzo, se utiliza este dispositivo porque permite

una oscilación más precisa que un MVA a base de

una red RC.

Fig. 7 Diagrama eléctrico de un circuito de oscilador

con cristal.

CONTADORES

El corazón de todo el reloj serán los

circuitos contadores. Se deben de utilizar al menos

6 contares que llevaran la cuenta del tiempo una

vez ajustada la hora.

4

Fig. 8 Diagrama interno a bloques del modulo de

contadores.

Las entradas de este módulo serán:

Pulso de reloj.

Pulso del botón ajuste de hora.

Voltaje de botón de ajuste de hora activo. PULSO DE RELOJ: El pulso de reloj debe de ser de 1 segundo, este pulso se obtendrá de dos maneras distintas: si esta energizado el sistema se dividirá los 60 Hz de la línea hasta llegar a un segundo, o en caso de que no se cuente con el voltaje de la línea se utilizara un cristal de cuarzo para la generación del pulso.

PULSO DEL BOTÓN AJUSTE DE HORA: Este pulso provendrá cada vez que se requiera ajustar la hora, se recomienda diseñar y construir un MVM de duración W=0.010 segundos para contrarrestar el efecto anti rebote. VOLTAJE DE BOTÓN DE AJUSTE DE HORA ACTIVO: Este voltaje estará presente cuando se oprima el botón para realizar el ajuste hora.

En la figura 8 se aprecia que también este

bloque cuenta con un selector, este tiene la función

de “guiar” el pulso proveniente ya sea de B2 o del

modulo del pulso a cada uno de los contadores de

acuerdo a la señal que provenga del bus de control.

Las salidas de este bloque serán las 16 terminales

de los contadores de Decenas de Hora (DH),

Unidades de Hora (UH), Decenas de Minutos (DM),

Unidades de Minutos (UM).

CONTROL

Este bloque es el que llevará el orden de cada uno

de los contares tanto al modulo de la alarma como

al párlate y de manera similar al bloque de

multiplexaje.

Fig. 9 Diagrama a bloques del modulo de control.

Este modulo se encuentra compuesto por

un contador de décadas el cual tendrá 4 salidas,

este

5

este numero de salidas es proporcional al numero

de display que se utiliza, a partir de ahora se

referirá al bus de control como las terminales C0, C1,

C2 y C3 siendo esta última el MSB que

corresponderá al contador DH.

En este bloque también se encuentra un

selector, el cual como en el modulo de contadores

sirve para guiar el pulso proveniente de B3 o del

MVA, cuya frecuencia de oscilación será la de

graficación y debe de ser al menos de T = 16.6 mS.

MULTIPLEXAJE

El siguiente bloque a construir es el de

multiplexaje, con el cual enviaremos los datos tanto

de la alarma como de todos los contadores, esto se

hará mediante un selector de señales y el bus de

control.

Figura 10. Diagrama a bloques del modulo de

multiplexaje.

Las entradas de este bloque son las 16

salidas del bloque de contadores. Se tiene que

utilizar un circuito que tenga el tercer estado (Z) de

alta impedancia para evitar el corto circuito entre

las salidas de los contadores, el control lo realizara

el bloque que lleva ese mismo nombre.

En este bloque se generan otros dos buses de

importancia el bus D y R. El bus D (datos) es el

resultante de la discriminación entre el bus R y el

bus G, es decir de las señales que vienen del reloj

(R) y las que vienen de la alarma (G).

Sin embargo cabe señalar que el bus R tiene

otra variable que se utilizara al programar la alarma

o solicitar mediante el bloque del parlante la hora

el bus R.

R0

+C1=R1

R0

+C2=R2 R1 R1

R2 R2

R3 R3

R0

+C3=R3

R0

+C4=R4 R1 R1

R2 R2

R3 R3

Tabla 3. Ecuaciones del bus R.

DISPLAY

Para realizar la visualización de la hora del

reloj se utilizaran Display de 7 segmentos. Sin

embargo se debe de tomar en cuanta una de las

condicione de diseño, la cual nos dice que solo se

tiene que utilizar un decodificador.

Entonces para cumplir con esta condición

se tiene que conectar en serie todos los display esto

es el segmento a del DS1 al segmento a del DS2 y así

sucesivamente con los demás display y los otros

segmentos.

Finalmente se recomienda utilizar una

resistencia por cada segmento y un transistor

como interruptor electrónico.

6

Fig. 11 Diagrama a bloques del modulo de dislpay.

ALARMA

Para el bloque de la alarma como el diseño es

complicado se recomienda utilizar una GAL

(General Logic Array), ya que esta puede ser

programada como tabla de verdad o de forma

secuencial.

Fig. 12 Diagrama a bloques del modulo de la

alarma.

Como se aprecia en la figura 12 la salida de

este bloque será una señal digital proveniente de la

GAL, la cual servirá como Vcc para alimentar a un

MVA a transistores que accionaran al buzzer.

PARLANTE

Finalmente el último bloque, el cual como

su nombre lo dice nos indicara mediante una

bocina la hora contenida en el reloj. En el diagrama

a bloques se aprecia que se puede utilizar una

memoria de audio muy común en la actualidad,

para el bloque de la lógica se puede utilizar una

GAL, compuertas lógicas o simplemente realizar un

ingenioso arreglo de la grabación de cada uno de

los bloques.

Fig. 13 Diagrama a bloques del modulo del

parlante.

Para el amplificador se recomienda utilizar

un transistor como amplificador ya que no se

necesita demasiada potencia con obtener una señal

de 15Watts es suficiente lo cual puede darla una

configuración EC.