一种带动态晨昏线的世界时区装置的制作方法

本实用新型涉及教学教具技术领域，具体涉及一种带动态晨昏线的世界时区装置。

背景技术：

昼半球和夜半球的分界线，叫做晨昏线。同一时区、不同纬度的城市，其昼夜状态可能存在显著的差异。譬如，同处于东八区的三个城市：北半球的中国北京、香港与南半球的澳大利亚珀斯(Perth)，它们的日出时间、日落时间存在明显的差别。因此，仅知道某地的时间，不一定能判断出它的昼夜情况。这一概念对学生来说，较难理解，如何便于同学们更好地学习和应用时区知识是一个需要解决的问题。

目前，可以通过查阅网站查到某地某时的昼夜状态；如日出日落网(http://richuriluo.qhdi.com/)，可以查阅全球任意地区的日出与日落时间；时间与日期网(https://www.timeanddate.com/)，可以查询世界上任一城市的当前时间与任意日期的日出日落时间，这几个网站只显示具体某地的微观信息，但不能整体呈现全球的昼夜情况。又如世界时区网(http://www.worldtimezone.com/)，可以实时显示当前的全球昼夜状态，但不能查询其它时间(过去与未来某一时间点)的昼夜情况。

还可以通过查询手机应用软件，包括Day&Night、Sunlight、City Clock等。这些软件能显示地球整体的昼夜状态，但界面上没有时区划分，或者没有具体的城市名称等信息，所以不能随意查询某地的时间和昼夜情况。

另外，国际酒店在大厅陈列的世界时钟，虽能够显示国际大城市的当前时间，但没有显示相应的经纬度及其昼夜状态。

上述各种查询方法，均有不足之处，现阶段没有一种看得见、摸得着的装置，不仅能够显示某一城市的时区，还能显示当前的时间及其昼夜状态。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种带动态晨昏线的世界时区装置，不仅能够显示某一城市的时区，还能显示当前的时间及其昼夜状态，演示效果简单明了，方便教学。

本实用新型的具体实施方案如下：

一种带动态晨昏线的世界时区装置，所述世界时区装置包括世界时区地图、时间显示器、晨昏线显示灯组、电源及单片机；

所述时间显示器用于显示世界时区地图上选定城市的时间；

所述晨昏线显示灯组至少为一组，每组晨昏线显示灯组包括晨昏线显示灯和太阳显示灯；每组晨昏线显示灯组对应一个选定时间，晨昏线显示灯设置在所述选定时间晨昏线在世界时区地图上的位置；太阳显示灯设置在所述选定时间太阳在世界时区地图上的投影位置；

所述单片机的端口分别与时间显示器、晨昏线显示灯组相连，用于控制晨昏线显示灯组工作与否，电源为时间显示器、晨昏线显示灯组及单片机供电。

进一步地，所述时间显示器采用数码管仪表显示实时时间。

进一步地，所述晨昏线显示灯组采用发光二极管，每条晨昏线上的发光二极管并联，并通过一个单片机I/O口串联一个三极管控制。

进一步地，所述世界时区地图采用灯箱片制成。

进一步地，所述世界时区装置还包括语音播报器和具有I/O口功能的语音控制器，所述语音播报器用于播报选定城市的录制内容，语音播报器与语音控制器连接，同时由所述电源供电。

进一步地，所述世界时区装置还包括晨昏线显示按钮和语音播报城市选定按钮，晨昏线显示按钮与单片机相连，语音播报城市选定按钮与语音控制器相连。

进一步地，所述时间显示器设置在选定城市处。

有益效果：

1、与现有技术相比，本实用新型在世界时区图上，将经纬度信息和时间信息相结合，不仅实时显示各时区的时间，而且通过显示某一时间的晨昏线，反应此时地球各地的昼夜情况；同时，通过不同时间晨昏线的动态显示，能够模拟地球各地昼夜状态的变化情况，直观地展示全球主要城市的时间、时区及昼夜更替现象，便于地理教学。

2、本实用新型通过单片机I/O口串联一个三极管控制并联的发光二极管，增大电流以便发光二极管顺利通电点亮。

3、本实用新型世界时区地图采用灯箱片制成，有灯光时灯箱片上图片的色彩更加亮丽鲜艳，没有灯光时也能较清晰地显示灯箱片上画面的内容。

4、本实用新型通过语音播报功能，进一步丰富时区装置的展示内容。

附图说明

图1(a)为本实用新型的去掉世界时区地图的结构示意图；

图1(b)为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的原理图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本实用新型进行详细描述。

本实用新型提供了一种带动态晨昏线的世界时区装置，世界时区装置包括世界时区地图、时间显示器、晨昏显示灯组、语音播报器、语音控制器、电源及单片机。

世界时区地图采用灯箱片制成，在灯箱片上喷绘时区图，并利用金属机箱的前面板支撑灯箱片。

时间显示器用于显示世界时区地图上选定城市的时间，采用数码管仪表显示时间。可以显示实时时间，也可以显示指定晨昏线显示灯组工作时的当前时间。为了更好的展示，此处去掉了世界时区地图，如图1(a)所示。可以将时间显示器设置在选定城市处，也可以将时间显示器设置在世界时区地图的上部，并排布置，同时标明每个时间显示器对应的城市名称。

如图1(b)所示，晨昏线显示灯组至少为一组，每组晨昏线显示灯组包括晨昏线显示灯和太阳显示灯；每组晨昏线显示灯组对应一个选定时间，晨昏线显示灯设置在选定时间晨昏线在世界时区地图上的位置；太阳显示灯设置在选定时间太阳在世界时区地图上的投影位置；晨昏线显示灯组采用发光二极管，每条晨昏线上的发光二极管并联，并通过一个单片机I/O口串联一个三极管控制。

语音播报器用于播报选定城市的录制内容，与一个具有I/O口功能的语音控制器连接。

世界时区装置还包括晨昏线显示按钮和语音播报城市选定按钮，晨昏线显示按钮与单片机相连，语音播报城市选定按钮与语音控制器相连。

如图2所示，单片机的端口分别与时间显示器、晨昏线显示灯组相连，用于控制晨昏线显示灯组工作与否，电源为时间显示器、晨昏线显示灯组、语音播报器、语音控制器及单片机供电。

下面举具体实施例进一步说明。实施例一，全球24个时区，考虑实现功能、节约经费的原则，选取了六个代表性的国际大城市，伦敦、北京、香港、悉尼、洛杉矶与纽约所在的时区，实时显示当地的时间。在灯箱片与机箱面板的开窗位置安装六个城市的时间仪表，利用单片机内RTC实时时钟模块，实时显示北京当地时间，然后通过各个城市所在时区与北京所在时区的时差，计算出各个城市的实时时间，并通过数码管仪表显示出来。

因为晨昏线的形状随季节变化，选定2017年11月11日，北京属于冬季，晨昏线的形状接近冬至的晨昏线形状，白昼区域碗口朝下。为了更好地模拟昼夜更替的状态，晨昏线的数量应该是越多越好，但考虑经费、工作量与机箱空间，不可能布置太多单片机及线路，所以选取了五个时间点：北京时间6:54、8:54、12:00、15:01与17:01，它们依次是北京日出、上午、中午、下午与日落时间。在灯箱片时区图上，点对点标记晨昏线对应的地理位置。依次描绘出五条晨昏线在世界时区地图上的位置以及相应的太阳在世界时区地图上的投影位置。

将描绘后的五条晨昏线图形转印到机箱面板上，沿晨昏线轮廓开孔、安装绿色指示灯，在相应的太阳位置开孔，安装红色指示灯。当某条晨昏线对应的指示灯亮起，将会在灯箱片时区图上透出晨昏线的绿色轮廓与太阳的红色光影。

由于每条晨昏线的指示灯有20至25个，而单片机的控制端口数量有限，因此将每条晨昏线上的指示灯并联在一起，并通过一个单片机I/O口串联一个三极管控制。

利用单片机的定时器功能，以北京时间6:54为基准，点亮6:54这条晨昏线的指示灯，其它四条晨昏线为熄灭状态。计时3秒钟，然后自动切换到下一任务，此时8:54这条晨昏线对应的灯点亮，其余四条晨昏线对应的灯为熄灭状态。按相同的方式，依次切换到12:00、15:01、17:01这三条晨昏线对应的灯。这样就能形成太阳自东向西，晨昏线随着太阳自东向西逐渐平移的动态效果，模拟昼夜更替现象。

语音播报器为单独选用一个具有I/O口功能的语音控制器，将语音播报城市选定按钮连到语音控制模块中，由语音控制器单独控制播报内容。语音播报内容包括上述六个城市的地理位置、所属时区、日出与日落时间以及当地的气候特点等信息。将各个城市录制好的语音文件存储到语音模块当中，通过软件识别每个文件在语音模块中存储的起始地址，然后通过单片机编程使得每个按钮动作对应播报城市的语音播报内容。程序循环检测是否有语音播报城市选定按钮按下，若有语音播报城市选定按钮按下，返回相应按钮值，从而播报相应城市的语音播报内容。

操作过程：将装置接通电源，此时实时显示六个城市的时间。

通过按下按钮，分别执行晨昏线功能与语音播报功能。按钮有自锁功能，按一下为开，再按为关。晨昏线显示按钮包括：静态晨昏线显示按钮和动态晨昏线显示按钮。每一个时刻所对应的晨昏线为静态晨昏线。切换五条晨昏线的动态展示，称为动态晨昏线功能。

静态晨昏线显示按钮：控制五个选定时间对应的静态晨昏线工作与否。例如，想要显示北京时间8:54时的静态晨昏线对应的指示灯。按下静态晨昏线显示按钮，数码显示仪表上北京的时间由实时变为8:54，其它五个城市也相应改变，北京时间8:54时的静态晨昏线对应的指示灯亮。此时可以清晰地看到北京时间8:54时，全球的白天区域和夜晚区域。

动态晨昏线显示按钮：按下后，6:54、8:54、12:00、15:01与17:01这五条晨昏线的灯依次亮与灭，晨昏线呈现自东向西平移的效果，可以循环演示。

按下伦敦、北京等六个城市对应的语音播报城市选定按钮，即开始播报相应城市的信息，此时的数码显示仪表为实时显示时间。每个播报持续20秒左右，可以随时停止播报。

实施例二，通过在单片机上设置模式切换按钮，可以实现本装置的多种运行方式。晨昏线显示灯组会根据当前时间显示器的实时时间动态切换，显示实时的晨昏线位置。

本实用新型还可以增加代表日期，如四季中的四个典型日期(春分、夏至、秋分、冬至)或更多，动态显示一年四季典型日期的昼夜更替情况。

也可以在地球仪上实现以上功能，借助晨昏线的动态变化，更好地模拟全球的昼夜更替情况；在地球仪上设置相应的硬件设备，即能实时显示世界各地的时间与晨昏线(昼夜状态)，又能查询任意地点任意时间的昼夜情况。

综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。