專利名稱：自動(dòng)校準(zhǔn)同步計(jì)時(shí)定時(shí)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用自動(dòng)校準(zhǔn)的方法實(shí)現(xiàn)通用電子計(jì)時(shí)器完全同步的技術(shù)方案和具體實(shí)現(xiàn)方法，屬于電子計(jì)時(shí)器、定時(shí)器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我們知道計(jì)時(shí)器有計(jì)量時(shí)間和標(biāo)定時(shí)刻兩個(gè)基本功能，因此為表征計(jì)時(shí)器的主要指標(biāo)的需要，就引出了計(jì)時(shí)精度與計(jì)時(shí)準(zhǔn)確度這兩個(gè)完全不同的概念，這兩個(gè)概念的應(yīng)用領(lǐng)域常常也是不同的。然而，無論如何，一種既具有較高的計(jì)時(shí)精度又具有較高的計(jì)時(shí)準(zhǔn)確度的計(jì)時(shí)器，特別是完全同步的計(jì)時(shí)器，在今天的快節(jié)奏的網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代是非常重要的。如何讓普通計(jì)時(shí)器既具有較高的計(jì)時(shí)精度又具有較高的計(jì)時(shí)準(zhǔn)確度一直是關(guān)注計(jì)時(shí)器的許多科技工作者為之努力的目標(biāo)。如今為了能使網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)的時(shí)間同步，已經(jīng)出現(xiàn)了專門校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)上計(jì)算機(jī)時(shí)鐘的網(wǎng)站。其實(shí)，日益繁忙的電信業(yè)務(wù)和金融業(yè)務(wù)，市場化的電力調(diào)度業(yè)務(wù)和不斷提速的鐵路運(yùn)輸業(yè)務(wù)以及越來越普遍的其它生產(chǎn)調(diào)度、工業(yè)自動(dòng)化和工業(yè)產(chǎn)品配套等早已對同步計(jì)時(shí)定時(shí)器有了需求。幸運(yùn)的是，隨著幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的突破，現(xiàn)在已經(jīng)證明，利用無線電廣播報(bào)時(shí)信號作為比對標(biāo)準(zhǔn)，通過自動(dòng)校準(zhǔn)的辦法可以使獨(dú)立分布于世界各地的計(jì)時(shí)器實(shí)現(xiàn)完全可靠的同步，即使短暫的停電也無妨。因此也就為普通電子計(jì)時(shí)器用于順序控制器、定時(shí)器和廣泛適用的新一代通用電子計(jì)時(shí)器的普及打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
目前的通用計(jì)時(shí)器以石英鐘和其他電子計(jì)時(shí)器為主，它們的計(jì)時(shí)精度較機(jī)械計(jì)時(shí)器已有較大提高，但是它們的計(jì)時(shí)準(zhǔn)確度卻是千差萬別。實(shí)際上按當(dāng)前技術(shù)水平制造精度更高的計(jì)時(shí)器已不存在技術(shù)上的困難，例如體育比賽用的秒表，其計(jì)時(shí)精度可達(dá)毫秒，只是成本較高罷了。但是要讓高精度的計(jì)時(shí)器同時(shí)具有更高的準(zhǔn)確度、甚至完全同步卻并不容易。就拿人們常用的實(shí)時(shí)時(shí)鐘來說，它們的計(jì)時(shí)精度出廠時(shí)就基本定了，用戶一般是無法調(diào)整的，但是它的計(jì)時(shí)準(zhǔn)確度卻需要用戶自己來調(diào)整，只有通過人工細(xì)心的調(diào)校才能使它們達(dá)到較高的計(jì)時(shí)準(zhǔn)確度。然而，人工調(diào)?；蚺既皇鹿蕰?huì)帶來較大的偶然誤差，結(jié)果不同時(shí)鐘在同一時(shí)刻的顯示是千差萬別的。例如媒體曾多次報(bào)道，有些公共場合的計(jì)時(shí)器，由于偶然誤差和系統(tǒng)誤差綜合作用的結(jié)果，其顯示偏差很大，往往造成誤導(dǎo)甚至事故。如果用在電信、交通和電力等調(diào)度以及在金融、網(wǎng)絡(luò)和其它工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域，這種計(jì)時(shí)器和定時(shí)器的嚴(yán)重不同步的偏差，所造成的后果將更是不可想象的。這一方面說明計(jì)時(shí)器的同步是快節(jié)奏社會(huì)的需要，有著極廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域；另一方面也說明對于分布于世界各地的計(jì)時(shí)器來說，既使它們都有較高的計(jì)時(shí)精度，通過人工調(diào)校也是不可能使計(jì)時(shí)器同步的，只能通過自動(dòng)校準(zhǔn)使他們完全同步，而且即使中途停電一段時(shí)間，也不會(huì)影響它們的同步性。
目前實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)器同步的技術(shù)除了本發(fā)明的技術(shù)之外，還有三種源自國外的技術(shù)，它們分別是采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)的時(shí)鐘信號的技術(shù)；提取電視廣播信號中的時(shí)鐘信號的技術(shù)和需要建立專門的長波發(fā)射臺的電波鐘技術(shù)。這三種技術(shù)都有技術(shù)復(fù)雜、成本高、信號接收的難度較大等問題，特別是在國外雖有幾十年的歷史但發(fā)展很緩慢的電波鐘，需要大量的投資建立專門的發(fā)射臺，而且要占用對航天航海以及國防都十分珍貴的長波資源。當(dāng)然我們?nèi)舨捎眠@些技術(shù)，還必須使用國外的專用芯片和繳納專利使用費(fèi)等問題。
四種技術(shù)比較，可證明我們的發(fā)明具有較高的性價(jià)比。因?yàn)樗抢矛F(xiàn)成的無線電廣播報(bào)時(shí)信號作為比對標(biāo)準(zhǔn)，通過自動(dòng)校準(zhǔn)的辦法實(shí)現(xiàn)完全同步的。技術(shù)上也比較簡單易行，不需要投資建立專門的發(fā)射臺，更不需要占用長波資源，而且采用無線電廣播信號在接收、成本和技術(shù)復(fù)雜性方面又較GPS和提取電視信號的方式有著明顯的優(yōu)勢，只要是在無線電廣播信號覆蓋的地區(qū)，采用極其簡單的小型的收音機(jī)接收器即可很好的滿足要求。無論在野外還是在住宅辦公室內(nèi)都能比較方便的使用，生產(chǎn)成本也是最低的。從所達(dá)到的效果來看，本技術(shù)也有一定的優(yōu)勢，以計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確度來說，由于電視信號的傳輸時(shí)延明顯比無線電廣播要大，所以在較遠(yuǎn)的地區(qū)提取電視信號中的時(shí)鐘信號的同步計(jì)時(shí)器往往要較本發(fā)明的同步計(jì)時(shí)器慢一些，有時(shí)可能慢幾秒鐘。
發(fā)明目的本發(fā)明的目的就是要找到一種簡單易行、廉價(jià)、可靠的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)通用電子計(jì)時(shí)器與無線電廣播報(bào)時(shí)信號完全同步。中央人民廣播電臺的報(bào)時(shí)信號來自西安國家授時(shí)天文臺，具有很高的計(jì)時(shí)精度和準(zhǔn)確度。而各國的授時(shí)臺又不斷地與格林威治國際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間比對，所以世界各地的無線電廣播報(bào)時(shí)都是同步的，并且各國的無線電報(bào)時(shí)信號的制式也基本雷同。從無線電廣播電臺的正點(diǎn)報(bào)時(shí)信號中提取時(shí)標(biāo)脈沖，通過自動(dòng)校準(zhǔn)的辦法實(shí)現(xiàn)通用計(jì)時(shí)器的完全同步，將是最直接的思路，也是最簡單易行的辦法，經(jīng)濟(jì)上也應(yīng)該是最廉價(jià)的。因此，多年來許多技術(shù)專家包括廣電界的老前輩都在這方面作過一些思考和工作。顯然，采用該技術(shù)的所有計(jì)時(shí)器都將與廣播電臺的報(bào)時(shí)完全同步，并且與廣播電臺的報(bào)時(shí)具有幾乎同樣高的計(jì)時(shí)精度和準(zhǔn)確度。特別值得指出的是，采用單片機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)校準(zhǔn)同步計(jì)時(shí)定時(shí)器不但具備了較高的計(jì)時(shí)精度和準(zhǔn)確度，也使它成為廣泛適用的順序控制器和定時(shí)器創(chuàng)造了簡便、經(jīng)濟(jì)的有利條件。
計(jì)時(shí)器的完全同步具有重要的意義，不論在國防上、工業(yè)生產(chǎn)上還是社會(huì)生活等許多方面都有著重要應(yīng)用。特別是在網(wǎng)絡(luò)、通信、電力調(diào)度、交通、金融、自動(dòng)化生產(chǎn)與自動(dòng)化設(shè)備以及遙控遙測等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。其實(shí)自動(dòng)校準(zhǔn)同步計(jì)時(shí)器本身就是一臺方便實(shí)用的控制器和超長時(shí)延的定時(shí)器，可應(yīng)用于廣泛的領(lǐng)域。隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，社會(huì)生產(chǎn)和社會(huì)生活的節(jié)奏將越來越快。完全同步的計(jì)時(shí)器的推廣和普及，必將大大提高生產(chǎn)效率和生活質(zhì)量，可以說它是效率和秩序的保證，也將是通用計(jì)時(shí)器、特別是通用實(shí)時(shí)時(shí)鐘發(fā)展的新時(shí)代。

發(fā)明內(nèi)容
為了以無線電廣播報(bào)時(shí)信號為比對標(biāo)準(zhǔn)，通過自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)通用電子計(jì)時(shí)器特別是實(shí)時(shí)時(shí)鐘的完全同步，必須解決三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)時(shí)標(biāo)脈沖的可靠生成技術(shù)；自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)；和有效的防誤校準(zhǔn)技術(shù)。其中，為了可靠地生成時(shí)標(biāo)脈沖，我們采用是“模式識別”的方法而不是人們常想到的濾波的辦法，并專門設(shè)計(jì)了一個(gè)電路來實(shí)現(xiàn)這種所謂的“模式識別”的功能，從而大大提高了時(shí)標(biāo)脈沖生成的可靠性，它為實(shí)現(xiàn)可靠的校準(zhǔn)奠定了第一塊基石。這就是以下將提到的“時(shí)標(biāo)脈沖生成電路”。關(guān)于自動(dòng)校準(zhǔn)，我們是采用通用廉價(jià)的51系列單片機(jī)通過中斷子程序來實(shí)現(xiàn)智能的自動(dòng)校準(zhǔn)動(dòng)作，這不僅在簡單廉價(jià)的條件下實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)校準(zhǔn)，而且為有效地防止誤校準(zhǔn)打下了基礎(chǔ)，也為實(shí)現(xiàn)可靠的校準(zhǔn)奠定了第二塊基石。在幾乎所有自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)中有效地防止誤校準(zhǔn)都是一個(gè)關(guān)鍵的難題，本發(fā)明除了在時(shí)標(biāo)脈沖生成和通過中斷子程序完成校準(zhǔn)方面為防誤校準(zhǔn)打下了基礎(chǔ)外，還通過單片機(jī)對校準(zhǔn)中斷和時(shí)標(biāo)脈沖生成電路的電源進(jìn)行跟蹤監(jiān)控，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)嚴(yán)格控制他們的開關(guān)時(shí)間，達(dá)到有效防止誤校準(zhǔn)的功能，即使像雷擊這樣的強(qiáng)電脈沖也很難攻破它的防線。這就是下面將提到的“自動(dòng)跟蹤控制技術(shù)”。它為實(shí)現(xiàn)可靠的校準(zhǔn)奠定了第三塊基石。
所以我們發(fā)明的自動(dòng)校準(zhǔn)同步計(jì)時(shí)定時(shí)器系統(tǒng)，應(yīng)包括單片機(jī)；時(shí)標(biāo)脈沖生成電路；產(chǎn)生實(shí)時(shí)時(shí)鐘信號的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片；自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)以及必要的輸入輸出接口等。整個(gè)系統(tǒng)可靠運(yùn)轉(zhuǎn)的核心是單片機(jī)，技術(shù)關(guān)鍵是時(shí)標(biāo)脈沖生成電路、自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)和自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)，正是它們的有機(jī)結(jié)合才使通用計(jì)時(shí)器保持永遠(yuǎn)可靠的同步。它們的聯(lián)結(jié)關(guān)系是單片機(jī)即可接收并執(zhí)行來自輸入接口的鍵盤或遙控器的命令，也可接受來自外部中斷接口的時(shí)標(biāo)脈沖去執(zhí)行校準(zhǔn)動(dòng)作，還可以根據(jù)上述命令對實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片進(jìn)行讀取或改寫，其中讀取的數(shù)據(jù)可以通過輸出接口送去顯示和執(zhí)行控制功能。其工作過程是當(dāng)把程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)并通電激活系統(tǒng)后，單片機(jī)便立即啟動(dòng)防止誤校準(zhǔn)子程序，同時(shí)開始從實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片讀取時(shí)間和日歷數(shù)據(jù)送去顯示。用戶通過鍵盤或遙控器根據(jù)顯示的數(shù)據(jù)對系統(tǒng)進(jìn)行必要的初步設(shè)置，從此系統(tǒng)進(jìn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。這時(shí)當(dāng)單片機(jī)接收到來自外部中斷接口INT0的時(shí)標(biāo)脈沖時(shí)便立即跳轉(zhuǎn)執(zhí)行智能的校準(zhǔn)和防誤校準(zhǔn)動(dòng)作，校準(zhǔn)和防止誤校準(zhǔn)動(dòng)作主要是通過子程序來完成的，而時(shí)標(biāo)脈沖生成則完全是靠一個(gè)專門設(shè)計(jì)的時(shí)標(biāo)脈沖生成電路完成的。時(shí)標(biāo)脈沖生成電路負(fù)責(zé)接收無線電廣播并從中提取時(shí)標(biāo)脈沖供給單片機(jī)作為自動(dòng)校準(zhǔn)的比對標(biāo)準(zhǔn)，并激發(fā)單片機(jī)立刻跳轉(zhuǎn)去執(zhí)行自動(dòng)校準(zhǔn)子程序。


本發(fā)明的核心技術(shù)在于以單片機(jī)為基礎(chǔ)的一種自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)、自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)和以“模式識別”為特征的時(shí)標(biāo)脈沖生成電路以及把這三項(xiàng)主要技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來構(gòu)成的自動(dòng)校準(zhǔn)同步計(jì)時(shí)定時(shí)器，另外本發(fā)明所給出的三種典型的通用的定時(shí)功能及定時(shí)觸發(fā)脈沖的輸出方式的設(shè)計(jì)，也是本發(fā)明的一個(gè)附加特征?？梢杂貌煌脑骷驮骷M合、以及不同步驟和步驟的組合來實(shí)現(xiàn)以上述三項(xiàng)核心技術(shù)及其有機(jī)結(jié)合為基礎(chǔ)的自動(dòng)校準(zhǔn)同步計(jì)時(shí)定時(shí)器和它的附加特征。因此下述附圖所給出的原理框圖和具體電路圖應(yīng)視為本發(fā)明的一種可行的具體實(shí)施例，而不應(yīng)該被視為對本發(fā)明的限制。
圖1是一種自動(dòng)校準(zhǔn)同步計(jì)時(shí)定時(shí)器的邏輯框圖。
圖2是時(shí)標(biāo)脈沖生成電路邏輯框圖。
其中(a)是無線電廣播信號接收器；(b)是800Hz音調(diào)解調(diào)器；(c)是脈幅、脈寬選通電路；(d)是脈沖再生、倒相、延遲和與非門電路；(e)脈沖計(jì)數(shù)電路；(f)計(jì)時(shí)電路；(g)施密特觸發(fā)器電路；(h)1600Hz音調(diào)解調(diào)器電路；(i)時(shí)標(biāo)脈沖輸出接口。
圖3是自動(dòng)校準(zhǔn)同步計(jì)時(shí)定時(shí)器的一種實(shí)際電路。
圖4是一種具體的時(shí)標(biāo)脈沖生成電路。
具體實(shí)施例方式上述圖1給出了自動(dòng)校準(zhǔn)同步計(jì)時(shí)定時(shí)器的一個(gè)實(shí)施方案的邏輯框圖，它表明自動(dòng)校準(zhǔn)同步計(jì)時(shí)定時(shí)器工作原理和主要組成部分以及各部分的邏輯關(guān)系。它包括一片MCS-51單片機(jī)、時(shí)鐘芯片、時(shí)標(biāo)脈沖生成電路、自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)以及中斷/讀寫控制邏輯等四個(gè)核心部分，還包括鍵盤/遙控器接口、顯示器接口和定時(shí)觸發(fā)脈沖輸出接口三個(gè)部分。它們的聯(lián)結(jié)關(guān)系如圖1所示。當(dāng)把程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)并通電激活系統(tǒng)，單片機(jī)在中斷和讀寫控制邏輯控制下先從時(shí)鐘芯片讀取日歷和實(shí)時(shí)時(shí)間數(shù)據(jù)經(jīng)顯示器接口送到顯示器顯示，用戶依據(jù)顯示的數(shù)據(jù)并參考標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間通過鍵盤或遙控器進(jìn)行初步設(shè)置，單片機(jī)根據(jù)鍵盤的命令并在中斷和讀寫控制邏輯控制下對時(shí)鐘芯片的相關(guān)寄存器進(jìn)行改寫。從此自動(dòng)校準(zhǔn)同步計(jì)時(shí)器在自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)的監(jiān)控下開始進(jìn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。時(shí)標(biāo)脈沖生成電路接收無線電廣播并從中提取時(shí)標(biāo)脈沖，時(shí)標(biāo)脈沖經(jīng)單片機(jī)的外部中斷接口INT0送入單片機(jī)，單片機(jī)接到時(shí)標(biāo)脈沖后立刻啟動(dòng)校準(zhǔn)子程序完成首次自動(dòng)校準(zhǔn)動(dòng)作。同時(shí)在自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)的監(jiān)控下，可以保證每天的多次可靠校準(zhǔn)和最大限度地防止誤校準(zhǔn)。從此自動(dòng)校準(zhǔn)同步計(jì)時(shí)定時(shí)器將與中央人民廣播電臺的報(bào)時(shí)始終保持同步地運(yùn)行下去。
具體地說自動(dòng)校準(zhǔn)過程的特征是時(shí)標(biāo)脈沖從單片機(jī)的外中斷接口INT0送入，并把它設(shè)為高優(yōu)先級，以便立刻觸發(fā)程序跳轉(zhuǎn)去執(zhí)行校準(zhǔn)子程序完成校準(zhǔn)動(dòng)作。校準(zhǔn)子程序首先把從時(shí)標(biāo)脈沖生成電路接收到時(shí)標(biāo)脈沖的時(shí)刻認(rèn)定為正點(diǎn)時(shí)刻，并立即判斷出它與實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片提供的最接近的正點(diǎn)時(shí)刻的差，也就是讀出其“分”、“秒”寄存器中的數(shù)據(jù)。如果這個(gè)數(shù)據(jù)小于30分鐘，則要把分秒寄存器清零并保持“時(shí)”寄存器中的數(shù)據(jù)不變，如果這個(gè)數(shù)據(jù)大于或等于30分鐘，則“分”、“秒”寄存器清零后再給“時(shí)”寄存器的數(shù)值加1。從而完成一次自動(dòng)校準(zhǔn)動(dòng)作，使計(jì)時(shí)定時(shí)器與標(biāo)準(zhǔn)實(shí)時(shí)時(shí)鐘同步。顯然這種計(jì)時(shí)定時(shí)器，在通電運(yùn)行之初先要參照廣播報(bào)時(shí)和其他鐘表人工粗調(diào)一下，使其與準(zhǔn)確的正點(diǎn)時(shí)刻之差小于±30分鐘。
自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)在每次上電后開始啟動(dòng)，它的主要作用是在保證可靠校準(zhǔn)的前提下最大限度地降低誤校準(zhǔn)的可能性。其主要任務(wù)是每當(dāng)上電后保證中斷接口INT0和時(shí)標(biāo)脈沖生成電路的電源處于打開狀態(tài)，一直到第一次校準(zhǔn)后立刻關(guān)閉中斷接口和時(shí)標(biāo)脈沖生成電路的電源。從此以后，每當(dāng)正點(diǎn)時(shí)刻到來之前保證提前打開該中斷和電源，校準(zhǔn)完后又立刻關(guān)斷，如果某一次正點(diǎn)時(shí)刻到來了但未校準(zhǔn)，又要保證中斷和電源繼續(xù)打開一段時(shí)間再關(guān)斷。如果不是重新上電或重新設(shè)置時(shí)間，它將始終保持這樣一種控制過程。關(guān)于提前打開和延遲關(guān)斷的時(shí)間，則由無線電廣播報(bào)時(shí)信號的技術(shù)參數(shù)和所采用的時(shí)鐘芯片的技術(shù)參數(shù)以及自動(dòng)校準(zhǔn)同步計(jì)時(shí)器產(chǎn)品的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等決定。例如，我國無線電廣播報(bào)時(shí)信號的技術(shù)參數(shù)是整個(gè)報(bào)時(shí)過程共六個(gè)單頻脈沖，前五個(gè)是周期一秒持續(xù)時(shí)間為0.25秒的800Hz音頻脈沖，稱為預(yù)報(bào)時(shí)信號，最后一個(gè)也是周期為一秒持續(xù)時(shí)間為0.25秒的音頻脈沖，但是頻率為1600Hz，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定這個(gè)脈沖的前沿就是正點(diǎn)時(shí)刻。由此可見在正點(diǎn)之前的預(yù)報(bào)時(shí)過程要經(jīng)歷5秒鐘的時(shí)間，如果所采用的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片連續(xù)24小時(shí)的最大可能偏差為0.5秒，并且假定企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定連續(xù)24小時(shí)之內(nèi)至少要校準(zhǔn)一次，那么提前打開和延遲關(guān)斷的時(shí)間至少為6秒。如果考慮到可能出現(xiàn)的偶然情況和更大的容差，一般可把這個(gè)時(shí)間定為10秒。實(shí)際上把這個(gè)時(shí)間定為10秒，產(chǎn)生誤校準(zhǔn)的可能性已接近于零。
時(shí)標(biāo)脈沖生成電路(U5)的主要組成部分和邏輯框圖如圖2所示，它表明時(shí)標(biāo)脈沖生成電路的工作原理和主要組成部分以及各部分的邏輯關(guān)系。它包括無線電廣播信號接收器(a)；800Hz音調(diào)解調(diào)器(b)；脈幅、脈寬選通電路(c)；脈沖再生、倒相、延遲和與非門電路(d)；脈沖計(jì)數(shù)電路(e)；計(jì)時(shí)電路(f)；施密特觸發(fā)器電路(g)；1600Hz音調(diào)解調(diào)器電路(h)；時(shí)標(biāo)脈沖輸出接口(i)等九個(gè)部分。其特征是用兩個(gè)音調(diào)解調(diào)器分別解調(diào)800Hz的預(yù)報(bào)時(shí)信號和1600Hz的正點(diǎn)報(bào)時(shí)信號，控制1600Hz信號是否可進(jìn)入該音調(diào)解調(diào)器的“門”是由五聲800Hz的預(yù)報(bào)時(shí)信號的提取情況而定的。而預(yù)報(bào)時(shí)信號的識別則是由上述b、c、d、e、f這五部分電路構(gòu)成的預(yù)報(bào)時(shí)信號識別電路完成的，它根據(jù)廣播報(bào)時(shí)信號的技術(shù)參數(shù)，先把五聲預(yù)報(bào)信號識別出來，只有識別出的五聲預(yù)報(bào)時(shí)信號的頻率、周期、脈寬和計(jì)數(shù)等所有參數(shù)都符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，才能令施密特觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，從而打開正點(diǎn)報(bào)時(shí)的1600Hz信號解調(diào)器(h)的“門”，正點(diǎn)報(bào)時(shí)信號才能進(jìn)來并解調(diào)出一個(gè)方波，同時(shí)在這個(gè)方波的前沿生成一個(gè)尖脈沖，這就是用來校準(zhǔn)的時(shí)標(biāo)脈沖。
考慮到自動(dòng)校準(zhǔn)同步計(jì)時(shí)定時(shí)器的主要應(yīng)用領(lǐng)域是順序控制器和定時(shí)器，本發(fā)明根據(jù)實(shí)際需求的特點(diǎn)專門設(shè)計(jì)了三種有代表性的定時(shí)功能和相應(yīng)的三個(gè)定時(shí)觸發(fā)脈沖輸出接口，它們分別是常規(guī)定時(shí)功能和常規(guī)定時(shí)觸發(fā)脈沖輸出接口；隨機(jī)定時(shí)功能和隨機(jī)定時(shí)觸發(fā)脈沖輸出接口；整點(diǎn)定時(shí)功能和整點(diǎn)定時(shí)觸發(fā)脈沖輸出接口。所謂常規(guī)定時(shí)時(shí)刻，是指每天如此或每周如此或每月如此或每年如此等、相對固定的一類定時(shí)時(shí)刻，如像學(xué)校和機(jī)關(guān)的作息時(shí)刻表、電視臺和廣播電臺的一些主要節(jié)目每天的播出時(shí)刻表、或者鐵路車站每天的接發(fā)車次時(shí)刻表、每年都要慶祝的重大節(jié)日或都要舉行的重要活動(dòng)等等，都可以設(shè)置成每天如此或每月如此或每年如此的常規(guī)定時(shí)時(shí)刻。如果是每天如此的常規(guī)定時(shí)只需設(shè)置“時(shí)”和“分”，根據(jù)實(shí)際需要和內(nèi)存容量大小，一天之內(nèi)可設(shè)置幾個(gè)或幾十個(gè)時(shí)刻，設(shè)置好后，在這些定時(shí)數(shù)據(jù)指定的時(shí)刻每天按時(shí)輸出觸發(fā)脈沖，輸出后定時(shí)數(shù)據(jù)并不會(huì)自動(dòng)清除，而且每天如此執(zhí)行，直到被人為清除或重新設(shè)置才會(huì)改變。當(dāng)然可以用鍵盤的指定鍵轉(zhuǎn)換而設(shè)置成每周如此或每月如此或每年如此的幾種常規(guī)定時(shí)功能，雖然，它們不只要設(shè)置時(shí)和分，但設(shè)置的方法類似于每天如此的設(shè)置方法；隨機(jī)定時(shí)時(shí)刻，是指對一些沒有一定規(guī)律但需要特別提醒或約定好必須按時(shí)去做的一些易忘但很重要的事件的定時(shí)時(shí)刻，對這類定時(shí)時(shí)刻的設(shè)定，需要設(shè)定“月”、“日”、“時(shí)”、“分”共八位數(shù)字，一般在一年之內(nèi)也可以設(shè)置幾個(gè)或幾十個(gè)時(shí)刻，每個(gè)定時(shí)時(shí)刻也會(huì)輸出一個(gè)觸發(fā)脈沖，但每輸出一個(gè)觸發(fā)脈沖，其相應(yīng)的定時(shí)時(shí)刻便會(huì)從相應(yīng)的寄存器中自動(dòng)清除；所謂整點(diǎn)定時(shí)時(shí)刻，顧名思義，每到整點(diǎn)時(shí)刻便會(huì)有一個(gè)觸發(fā)脈沖從指定接口輸出，但它可以通過鍵盤或遙控器設(shè)置成“有”或“無”以及幾點(diǎn)到幾點(diǎn)“有”幾點(diǎn)到幾點(diǎn)“無”，設(shè)置好后每天如此，除非重新設(shè)置。
在這些接口接上訊響器可用來報(bào)時(shí)，接上適當(dāng)?shù)倪m配器可用來控制其他電器或設(shè)備。三個(gè)接口聯(lián)合起來使用，可控制較復(fù)雜的過程。這樣設(shè)計(jì)的結(jié)果是為了用很少的元器件和低廉的成本構(gòu)成一臺十分方便的多用途儀器，它既是一臺同步計(jì)時(shí)器，又是一臺自動(dòng)順序控制器，還是一臺超長時(shí)延的定時(shí)器。從而大大拓展它的適用領(lǐng)域。
一個(gè)實(shí)施例圖3是自動(dòng)校準(zhǔn)同步計(jì)時(shí)定時(shí)器的一種實(shí)際電路。其中的時(shí)標(biāo)脈沖生成電路(U5)如圖4所示；單片機(jī)(U1)采用89C51，實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片(U2)采用DS12887或DS12887A，令U1的P0口的八條數(shù)據(jù)總線(D0-D7)依次與U2的八條地址/數(shù)據(jù)總線(AD0-AD7)連接，實(shí)現(xiàn)U1對U2的數(shù)據(jù)讀寫；U1的28針與U2的13針連接，用以實(shí)現(xiàn)U1對U2的片選；U1的30針與U2的14針連接，用來實(shí)現(xiàn)U1對U2的地址選通；U1的16針與U2的15針連接，實(shí)現(xiàn)U1對U2的讀/寫控制；U1的17針與U2的17針連接，實(shí)現(xiàn)U1對U2的數(shù)據(jù)選通。用一片8位移位寄存器74HC164(U3)作為鍵盤輸入接口，用一片四2輸入與門7408的一個(gè)與門(U4D)接在U1的第7針、第13針和時(shí)鐘芯片(U2)的IRQ接口之間，實(shí)現(xiàn)對時(shí)鐘芯片的中斷控制，其余的三個(gè)與門(U4A、U4B、U4C)用于顯示器的掃描顯示驅(qū)動(dòng)電路；三個(gè)三極管(T1、T2、T3)分別用作三種定時(shí)觸發(fā)脈沖的輸出驅(qū)動(dòng)，它們的基極通過一個(gè)電阻分別接到U1的第6針、第15針和第14針。J2、J3、J4分別是它們的輸出接口；RJ1是一片固態(tài)繼電器，其第3針接在U1的第5針，而第5針接在時(shí)標(biāo)脈沖生成電路(U5)的一個(gè)電源輸入端(P+)用于控制U5的電源的開或關(guān)。01是光電耦合器，它的第二針接在U5的時(shí)標(biāo)脈沖輸出接口(CAL.)，而它的第5針接在U1的第12針，用于U1和U5之間的電隔離和信號耦合。
圖4是圖3中的U5，也就是時(shí)標(biāo)脈沖生成電路的一種實(shí)用電路，其中R是普通的無線電廣播信號接收器；A1、A2是兩片鎖相環(huán)(例如LM567)，通過調(diào)節(jié)P1和P2可使它們分別構(gòu)成1600Hz和800Hz音頻信號的解調(diào)電路；A3是一片四電壓比較器(例如LM339等)，它構(gòu)成脈幅選通電路(A3a、A3b)和脈寬選通電路(A3c、A3d)；A4、A5是兩片CMOS時(shí)基電路(例如可用ICM7555)，它們構(gòu)成兩路脈沖再生電路；A6是一片四二輸入與非門(可采用4011等)，它構(gòu)成倒相(A6a)、延遲(A6b、A6c)和與非門(A6d)電路；A7是另一片四二輸入與非門電路，它構(gòu)成兩路隔離驅(qū)動(dòng)電路，緊接著這兩路隔離電路后頭的是由電容和二極管構(gòu)成的泵電路，泵電路后頭則是積分電路；A8是一片雙運(yùn)放(例如LM358)，它的一個(gè)運(yùn)放與前面的泵電路和積分電路一起構(gòu)成一個(gè)可重新觸發(fā)的計(jì)時(shí)電路，另一個(gè)運(yùn)放構(gòu)成一個(gè)施密特觸發(fā)器，它的輸出經(jīng)過四個(gè)串聯(lián)的二極管接到A9的2腳；A9是另一片雙運(yùn)放，它的一個(gè)運(yùn)放構(gòu)成一個(gè)受計(jì)時(shí)電路控制的的計(jì)數(shù)電路，而另一個(gè)運(yùn)放則構(gòu)成一個(gè)施密特觸發(fā)器，它的輸出經(jīng)一個(gè)二極管耦合到A1的1腳(前述兩個(gè)雙運(yùn)放也可以用一個(gè)四運(yùn)放代替，例如LM324等)；A0是一片三端穩(wěn)壓器(如78L09)，專為A1和A2提供9伏工作電壓而設(shè)。
該實(shí)施例的工作過程和連接關(guān)系是把程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)并通電激活，自動(dòng)校準(zhǔn)同步計(jì)時(shí)器就開始工作。這時(shí)單片機(jī)U1在U1的28針至U2的13針；U1的30針至U2的14針；U1的16針至U2的15針；U1的17針至U2的17針以及用U4的一個(gè)與門(U4D)接在U1的第7針(P1.6)、第13針(P3.3)和U2的第19針，即IRQ接口之間等線路構(gòu)成的中斷和讀寫控制邏輯的控制下，經(jīng)由U1的P0口至U2的八條地址數(shù)據(jù)總線讀取U2的實(shí)時(shí)時(shí)鐘和日歷數(shù)據(jù)，然后這些數(shù)據(jù)以及顯示所需的掃描時(shí)鐘脈沖分別經(jīng)由U1的10和11針串行的送到顯示器顯示。這時(shí)用戶可以根據(jù)廣播報(bào)時(shí)或其它實(shí)時(shí)時(shí)鐘對自動(dòng)校準(zhǔn)同步計(jì)時(shí)定時(shí)器進(jìn)行粗調(diào)，使其與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間之差小于±30分鐘。粗調(diào)后計(jì)時(shí)器進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)，但是在自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)的控制下，使得U1的外部中斷接口INT0和U5的電源在第一次校準(zhǔn)之前一直處于打開狀態(tài)，U5時(shí)刻在判斷是否有正點(diǎn)報(bào)時(shí)信號的到來，如果有它將生成一個(gè)時(shí)標(biāo)脈沖。而U1則期待著一個(gè)時(shí)標(biāo)脈沖的到來，以便執(zhí)行校準(zhǔn)子程序。另一方面，在U5的一種具體電路圖4中，由R接收到的無線電廣播信號，經(jīng)C1送到A1和A2的3針，但作為1600Hz解調(diào)器的A1的1腳通過D1、R2與A9的7腳連接，另一方面又通過D1、R2和R3(如果需要這其中還可以加一個(gè)發(fā)光二極管用作指示，以便于觀察)與電源的正極相連，從而使得由A9的一個(gè)運(yùn)放構(gòu)成的施密特觸發(fā)器對A1起到了一個(gè)控制開關(guān)作用，只有當(dāng)五響800Hz的預(yù)報(bào)時(shí)信號都依次識別出來后，才能使這個(gè)施密特觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，從而打開1600Hz音調(diào)解調(diào)器的“門”，而在一般情況下這個(gè)“門”總是關(guān)閉著的。A2作為800Hz信號解調(diào)器始終是“開放的”，無線電廣播中的800Hz音頻信號都能通過它被解調(diào)出來。接下來這些被解調(diào)出來的信號又依次進(jìn)入由A3a和A3b構(gòu)成的脈幅選通電路，除去幅度過高和過低的信號，只讓幅度適當(dāng)?shù)拿}沖信號繼續(xù)進(jìn)入由積分電路和比較器(A3c，A3d)構(gòu)成的有兩路輸出的脈寬選通電路，適當(dāng)?shù)倪x定電路參數(shù)和調(diào)節(jié)P3和P4，可使脈寬小于0.25秒的脈沖由于在這一級的兩路都沒有輸出從而被阻隔，而脈寬大于0.25秒的脈沖在兩路都有輸出，只有脈寬剛好等于0.25秒的脈沖只從一路輸出而另一路沒有輸出。接下來，在這一級的兩路都有輸出的脈寬大于0.25秒的脈沖，又各自獨(dú)立的繼續(xù)通過脈沖再生電路(A4和A5)，然后，其中一路繼續(xù)經(jīng)過一個(gè)倒相電路(A6a)，而另一路則繼續(xù)經(jīng)過一個(gè)延時(shí)電路(A6c，A6b)，最后兩路信號同時(shí)到達(dá)一個(gè)與非門(A6d)，從而使脈寬大于0.25秒的脈沖在這一級被阻隔。而脈寬剛好等于0.25秒的脈沖，由于只有一路輸出，所以能從一路順利通過，最后能順利地通過A6d。從A6d輸出的脈寬剛好等于0.25秒的脈沖，又被分成兩路同時(shí)進(jìn)入由A7a、A7b和A7c、A7d構(gòu)成的兩路隔離驅(qū)動(dòng)電路，接下來又都進(jìn)入由兩只二極管和一只電容構(gòu)成的泵電路，再接下來的是分別由A8和A9的第一運(yùn)放及其外接的電阻、電容構(gòu)成的積分電路。所不同的是通過適當(dāng)?shù)倪x擇電阻和電容的參數(shù)，使得其中的一路泵電路和積分電路形成一個(gè)可重新觸發(fā)的計(jì)時(shí)電路，而另一路的泵電路和積分電路則形成一個(gè)其電容的充放電受計(jì)時(shí)電路控制的計(jì)數(shù)電路。A8和A9的第二個(gè)運(yùn)放都構(gòu)成一個(gè)施密特觸發(fā)器，所不同的是A8的第二運(yùn)放構(gòu)成的施密特觸發(fā)器是用來實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)電路對計(jì)數(shù)電路控制的，而A9的第二運(yùn)放構(gòu)成的施密特觸發(fā)器是用來實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)電路對A1的控制的。計(jì)時(shí)電路參數(shù)的選擇必須保證參加計(jì)時(shí)的脈沖是周期為1秒、脈寬0.25秒的脈沖，而計(jì)數(shù)電路參數(shù)的選擇必須保證連續(xù)計(jì)足五個(gè)周期1秒、脈寬0.25秒的脈沖后，使由A9的第二運(yùn)放構(gòu)成的施密特觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，促使A1的“門”打開，迎接1600Hz的正點(diǎn)報(bào)時(shí)信號的到來，并從解調(diào)出的方波脈沖前沿提取時(shí)標(biāo)脈沖。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)校準(zhǔn)同步計(jì)時(shí)定時(shí)器的技術(shù)方案包括一片單片機(jī)和一片通過一組數(shù)據(jù)總線與單片機(jī)連接的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片以及一個(gè)其輸出端通過外部中斷接口INT0與單片機(jī)連接的時(shí)標(biāo)脈沖生成電路，并用自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)控制外部中斷接口INT0和時(shí)標(biāo)脈沖生成電路的電源的適時(shí)開關(guān)動(dòng)作作為防止誤校準(zhǔn)的有效措施之一，此外還包括三個(gè)外設(shè)的輸入輸出接口，它們分別是鍵盤和/或遙控器接口、顯示器接口、定時(shí)觸發(fā)脈沖輸出接口。當(dāng)把操作軟件寫入單片機(jī)并通電激活后，單片機(jī)便開始在中斷和讀寫控制邏輯的控制下從實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片讀取時(shí)間和日歷數(shù)據(jù)通過顯示器接口送去顯示。還可以接收鍵盤和/或遙控器的時(shí)間日歷設(shè)置和定時(shí)設(shè)置指令，對實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片的相應(yīng)寄存器進(jìn)行改寫。從此自動(dòng)校準(zhǔn)同步計(jì)時(shí)定時(shí)器開始進(jìn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)正態(tài)，但在上電后一直到第一次自動(dòng)校準(zhǔn)之前的時(shí)間內(nèi)，自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)保證時(shí)標(biāo)脈沖生成電路的電源和單片機(jī)的外部中斷接口INT0始終處于開放狀態(tài)，直到單片機(jī)接收到由時(shí)標(biāo)脈沖生成電路送來的時(shí)標(biāo)脈沖并實(shí)現(xiàn)第一次有效地自動(dòng)校準(zhǔn)后立刻關(guān)閉中斷和時(shí)標(biāo)脈沖生成電路的電源。從此自動(dòng)校準(zhǔn)同步計(jì)時(shí)定時(shí)器進(jìn)入同步運(yùn)行狀態(tài)。專門設(shè)計(jì)的整點(diǎn)、常規(guī)和隨機(jī)三種定時(shí)功能，并用三個(gè)專門設(shè)置的定時(shí)觸發(fā)脈沖輸出接口輸出定時(shí)脈沖，以方便連接被控設(shè)備。自動(dòng)校準(zhǔn)同步計(jì)時(shí)定時(shí)器的特征是采用專門設(shè)計(jì)的時(shí)標(biāo)脈沖生成電路從無線電廣播報(bào)時(shí)信號中生成時(shí)標(biāo)脈沖，操作程序把時(shí)標(biāo)脈沖設(shè)為高優(yōu)先級外部中斷源，當(dāng)單片機(jī)在INT0接口檢測到時(shí)標(biāo)脈沖時(shí)，便會(huì)立刻跳轉(zhuǎn)去執(zhí)行自動(dòng)校準(zhǔn)子程序完成一次智能化的自動(dòng)校準(zhǔn)的動(dòng)作；并用控制外部中斷接口INT0和時(shí)標(biāo)脈沖生成電路的電源的適時(shí)開關(guān)的自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)作為除了時(shí)標(biāo)脈沖生成電路之外的另一個(gè)有效防止誤校準(zhǔn)的措施；專門設(shè)計(jì)的整點(diǎn)、常規(guī)和隨機(jī)三種定時(shí)功能，以及三個(gè)專門設(shè)置的定時(shí)觸發(fā)脈沖輸出接口，使得本發(fā)明能在簡單、方便、廉價(jià)的條件下制造出既具有精準(zhǔn)計(jì)時(shí)功能又具有方便的順序控制和定時(shí)功能的多功能同步計(jì)時(shí)、定時(shí)器。
2.權(quán)利要求1所述之時(shí)標(biāo)脈沖生成電路，其特征在于包括無線電廣播信號接收器(a)；800Hz音調(diào)解調(diào)器(b)；脈幅、脈寬選通電路(c)；脈沖再生、倒相、延遲和與非門電路(d)；脈沖計(jì)數(shù)電路(e)；計(jì)時(shí)電路(f)；施密特觸發(fā)器電路(g)；1600Hz音調(diào)解調(diào)器電路(h)；時(shí)標(biāo)脈沖輸出接口(i)等九個(gè)部分。無線電廣播信號接收器(a)的輸出端分別接到800Hz音調(diào)解調(diào)器電路(b)和1600Hz音調(diào)解調(diào)器電路(h)，其中800Hz音調(diào)解調(diào)器電路(b)的輸出端連接到脈幅、脈寬選通電路(c)，脈幅、脈寬選通電路(c)的輸出端連接到脈沖再生、倒相、延遲和與非門電路(d)，脈沖再生、倒相、延遲和與非門電路(d)的輸出端分別連接到脈沖計(jì)數(shù)電路(e)和計(jì)時(shí)電路(f)，而計(jì)時(shí)電路(f)的輸出又通過一個(gè)施密特觸發(fā)器連接到計(jì)數(shù)電路(e)，計(jì)數(shù)電路(e)的輸出又連接到另一個(gè)施密特觸發(fā)器電路(g)，施密特觸發(fā)器電路(g)的輸出端則連接到上述1600Hz音調(diào)解調(diào)器電路(h)，1600Hz音調(diào)解調(diào)器電路(h)的輸出端連接到時(shí)標(biāo)脈沖的輸出接口(i)，由該接口輸出的時(shí)標(biāo)脈沖最后經(jīng)由光電耦合器送至單片機(jī)的外部中斷接口INT0。
3.權(quán)利要求1所述之時(shí)標(biāo)脈沖生成電路，其特征是用兩個(gè)音調(diào)解調(diào)器分別解調(diào)800Hz的預(yù)報(bào)時(shí)信號和1600Hz的正點(diǎn)報(bào)時(shí)信號，1600Hz正點(diǎn)報(bào)時(shí)信號能否通過1600Hz音調(diào)解調(diào)器解調(diào)出時(shí)標(biāo)脈沖，完全是由五聲800Hz的預(yù)報(bào)時(shí)信號的提取情況而定的。而預(yù)報(bào)時(shí)信號的識別是由上述b、c、d、e、f這五部分電路構(gòu)成的預(yù)報(bào)時(shí)信號識別電路完成的，它根據(jù)廣播報(bào)時(shí)信號的技術(shù)參數(shù)，先把五聲預(yù)報(bào)信號識別出來，只有識別出的五聲預(yù)報(bào)時(shí)信號的頻率、周期、脈寬和計(jì)數(shù)等所有參數(shù)都符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，才能令施密特觸發(fā)器(g)翻轉(zhuǎn)，從而打開正點(diǎn)報(bào)時(shí)的1600Hz信號解調(diào)器(h)的“門”，正點(diǎn)報(bào)時(shí)信號才能進(jìn)來并解調(diào)出一個(gè)用來校準(zhǔn)的時(shí)標(biāo)脈沖。
4.權(quán)利要求2所述之800Hz音調(diào)解調(diào)器(b)和1600Hz音調(diào)解調(diào)器電路(h)，其特征是各用一片單片鎖相環(huán)(A2)和(A1)構(gòu)成，調(diào)節(jié)P2使A2的中心頻率鎖定在800Hz，調(diào)節(jié)P1使A1的中心頻率鎖定在1600Hz。其中A2的輸出連接到脈幅、脈寬選通電路(c)。而A1能否允許正點(diǎn)報(bào)時(shí)的1600Hz信號通過并解調(diào)出時(shí)標(biāo)脈沖，是由五響800Hz的預(yù)報(bào)時(shí)信號的識別結(jié)果來控制的，也就是由前述計(jì)數(shù)器電路后面的施密特觸發(fā)器(g)的反轉(zhuǎn)來控制的。而其解調(diào)出來的時(shí)標(biāo)脈沖通過時(shí)標(biāo)脈沖輸出接口(i)經(jīng)過一片光電耦合器O1與單片機(jī)INT0口相連。
5.權(quán)利要求2所述之脈幅、脈寬選通電路(c)，其特征是用一片四電壓比較器(A3)的兩個(gè)比較器構(gòu)成兩級脈幅選通電路(A3a，A3b)，用來限制幅度過高和過低的干擾信號；用另外兩個(gè)比較器(A3c，A3d)和由T及Ec構(gòu)成的積分器形成有兩路輸出的脈寬選通電路，調(diào)節(jié)P3和P4可使脈寬小于0.25秒的脈沖在這一級被阻隔，脈寬等于0.25秒的脈沖只從一路通過，脈寬大于0.25秒的脈沖則從兩路通過。其輸出分別進(jìn)入脈沖再生、倒相、延遲和與非門電路(d)。
6.權(quán)利要求2所述之脈沖再生、倒相、延遲和與非門電路(d)，其特征是在脈寬選通電路的兩路輸出之后分別用兩片時(shí)基電路(A4，A5)構(gòu)成兩路獨(dú)立的脈沖再生電路。其中一路的輸出經(jīng)過延時(shí)電路，另一路輸出經(jīng)過倒相電路，最后兩路信號同時(shí)到達(dá)一個(gè)與非門。從而確保該與非門的輸出只能是脈寬等于0.25秒的脈沖，脈寬大于0.25秒的脈沖被阻隔。其輸出又被分成兩路，并分別通過隔離驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)入脈沖計(jì)數(shù)電路(e)和計(jì)時(shí)電路(f)。
7.權(quán)利要求2所述之脈沖計(jì)數(shù)電路(e)和計(jì)時(shí)電路(f)和施密特觸發(fā)器電路(g)，其特征是前一級的與非門的輸出在這一級又被分成兩路，每一路的構(gòu)成都依次是由兩極非門構(gòu)成的隔離驅(qū)動(dòng)電路、由兩只二極管和一只電容組成的泵電路、最后是在兩個(gè)雙運(yùn)放中分別用它們的一個(gè)運(yùn)放和電容各自構(gòu)成一個(gè)積分電路、并且分別用它們的另一個(gè)運(yùn)放又各自構(gòu)成一個(gè)施密特觸發(fā)器。所不同的是，其中一路的泵電路和積分電路形成一個(gè)可重新觸發(fā)的計(jì)時(shí)電路，計(jì)時(shí)電路的輸出接到其后面的施密特觸發(fā)器的反向輸入端，而這個(gè)施密特觸發(fā)器的輸出通過電阻和一個(gè)或幾個(gè)二極管連接到計(jì)數(shù)器的反向輸入端，以便控制計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)。正是另一路的泵電路和積分電路形成了這個(gè)其電容的充放電受計(jì)時(shí)電路控制的計(jì)數(shù)器電路，它的輸出又接到其后面的施密特觸發(fā)器(g)的反向輸入端，而這個(gè)施密特觸發(fā)器(g)的輸出端通過一個(gè)電阻和一個(gè)二極管連接到1600Hz音調(diào)解調(diào)器(A1)的1腳，用來控制1600Hz音調(diào)解調(diào)器的“開”和“關(guān)”。調(diào)整電路參數(shù)是參加計(jì)數(shù)的脈沖必須是周期為一秒的脈沖，而且必須連續(xù)計(jì)足五個(gè)周期為一秒、脈寬為0.25秒的(由800Hz單音頻脈沖解調(diào)來的)脈沖才能使最后的這個(gè)施密特觸發(fā)器(g)翻轉(zhuǎn)，從而打開1600Hz音調(diào)解調(diào)器的“門”，這時(shí)剛好有1600Hz的正點(diǎn)報(bào)時(shí)信號進(jìn)來并解調(diào)出一個(gè)時(shí)標(biāo)脈沖。時(shí)標(biāo)脈沖輸出后施密特觸發(fā)器(g)會(huì)自動(dòng)翻轉(zhuǎn)，是1600Hz音調(diào)解調(diào)器關(guān)閉，禁止任何頻率的信號通過。所以施密特觸發(fā)器(g)的輸出被連接到1600Hz音調(diào)解調(diào)器電路(h)。
8.權(quán)利要求1所述之自動(dòng)校準(zhǔn)子程序，其特征是校準(zhǔn)子程序是單片機(jī)響應(yīng)外部中斷接口INT0出現(xiàn)時(shí)標(biāo)脈沖所觸發(fā)的中斷請求而要跳轉(zhuǎn)執(zhí)行的一段中斷服務(wù)程序，它首先把接收到時(shí)標(biāo)脈沖的時(shí)刻認(rèn)定為正點(diǎn)時(shí)刻，并立即判斷出它與實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片提供的最接近的正點(diǎn)時(shí)刻的差，也就是讀出其“分”、“秒”寄存器中的數(shù)據(jù)。如果這個(gè)數(shù)據(jù)小于30分鐘，則要把分秒寄存器清零并保持“時(shí)”寄存器中的數(shù)據(jù)不變，如果這個(gè)數(shù)據(jù)大于或等于30分鐘，則“分”、“秒”寄存器清零后再給“時(shí)”寄存器的數(shù)值加1。完成校準(zhǔn)子程序后系統(tǒng)便自動(dòng)返回主程序，轉(zhuǎn)為正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
9.權(quán)利要求1所述之自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)，其特征是它是由防止誤校準(zhǔn)子程序和一片固態(tài)繼電器結(jié)合起來構(gòu)成的，用來實(shí)現(xiàn)對中斷和時(shí)標(biāo)脈沖生成電路的智能控制。具體地說，就是每當(dāng)上電后和第一次自動(dòng)校準(zhǔn)動(dòng)作之前這段時(shí)間，保證中斷接口INT0和時(shí)標(biāo)脈沖生成電路的電源處于打開狀態(tài)，一直到第一次校準(zhǔn)動(dòng)作完成后立刻關(guān)斷中斷接口和時(shí)標(biāo)脈沖生成電路的電源。從此以后，每當(dāng)正點(diǎn)時(shí)刻到來之前保證提前打開該中斷和電源，校準(zhǔn)完后又立刻關(guān)斷，如果某一次正點(diǎn)時(shí)刻到來了但未校準(zhǔn)，又要保證中斷和電源繼續(xù)打開一段時(shí)間再關(guān)斷。關(guān)于提前打開和延遲關(guān)斷的時(shí)間，則由無線電廣播報(bào)時(shí)信號的技術(shù)參數(shù)和所采用的時(shí)鐘芯片的技術(shù)參數(shù)以及自動(dòng)校準(zhǔn)同步計(jì)時(shí)器產(chǎn)品的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等決定。
10.權(quán)利要求1所述之三種定時(shí)功能和三個(gè)定時(shí)觸發(fā)脈沖輸出接口，其特征是整點(diǎn)、常規(guī)和隨機(jī)三種定時(shí)功能，是發(fā)明者根據(jù)分析生產(chǎn)實(shí)踐和日常生活中常用之定時(shí)和順序控制需求而專門設(shè)計(jì)的，并為此專門設(shè)置三個(gè)獨(dú)立的定時(shí)觸發(fā)脈沖輸出接口，使得本發(fā)明能在簡單、方便、廉價(jià)的條件下制造出既具有精準(zhǔn)計(jì)時(shí)功能又具有方便的順序控制和定時(shí)功能的多功能同步計(jì)時(shí)、定時(shí)器。在三個(gè)接口接上訊響器可以用來報(bào)時(shí)，如果接上專門設(shè)計(jì)適配器可用來控制其他電器設(shè)備，三個(gè)接口聯(lián)合起來使用，可控制較復(fù)雜的過程。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用自動(dòng)校準(zhǔn)方法實(shí)現(xiàn)電子計(jì)時(shí)器完全同步的技術(shù)，屬電子計(jì)時(shí)定時(shí)器技術(shù)領(lǐng)域。從無線電廣播報(bào)時(shí)信號中提取時(shí)標(biāo)脈沖，用單片機(jī)執(zhí)行自動(dòng)校準(zhǔn)和防誤校準(zhǔn)動(dòng)作。主要解決了時(shí)標(biāo)脈沖生成、自動(dòng)校準(zhǔn)和防止誤校準(zhǔn)等關(guān)鍵技術(shù)，使通用電子計(jì)時(shí)器與無線電廣播報(bào)時(shí)具有同樣的計(jì)時(shí)精度和準(zhǔn)確度并與其完全同步。它具備了同時(shí)具有計(jì)時(shí)器、定時(shí)器和順序控制器功能的基礎(chǔ)，故在此基礎(chǔ)上增設(shè)了三種定時(shí)功能和三個(gè)定時(shí)觸發(fā)脈沖輸出接口。
文檔編號G04C11/02GK1584757SQ20041004255
公開日2005年2月23日 申請日期2004年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月21日
發(fā)明者楊桂臣 申請人:楊桂臣