本发明专利技术涉及一种用自动校准方法实现电子计时器完全同步的技术，属电子计时定时器技术领域。从无线电广播报时信号中提取时标脉冲，用单片机执行自动校准和防误校准动作。主要解决了时标脉冲生成、自动校准和防止误校准等关键技术，使通用电子计时器与无线电广播报时具有同样的计时精度和准确度并与其完全同步。它具备了同时具有计时器、定时器和顺序控制器功能的基础，故在此基础上增设了三种定时功能和三个定时触发脉冲输出接口。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及采用自动校准的方法实现通用电子计时器完全同步的技术方案和具体实现方法，属于电子计时器、定时器
技术介绍
我们知道计时器有计量时间和标定时刻两个基本功能，因此为表征计时器的主要指标的需要，就引出了计时精度与计时准确度这两个完全不同的概念，这两个概念的应用领域常常也是不同的。然而，无论如何，一种既具有较高的计时精度又具有较高的计时准确度的计时器，特别是完全同步的计时器，在今天的快节奏的网络信息时代是非常重要的。如何让普通计时器既具有较高的计时精度又具有较高的计时准确度一直是关注计时器的许多科技工作者为之努力的目标。如今为了能使网络上的计算机的时间同步，已经出现了专门校准网络上计算机时钟的网站。其实，日益繁忙的电信业务和金融业务，市场化的电力调度业务和不断提速的铁路运输业务以及越来越普遍的其它生产调度、工业自动化和工业产品配套等早已对同步计时定时器有了需求。幸运的是，随着几项关键技术的突破，现在已经证明，利用无线电广播报时信号作为比对标准，通过自动校准的办法可以使独立分布于世界各地的计时器实现完全可靠的同步，即使短暂的停电也无妨。因此也就为普通电子计时器用于顺序控制器、定时器和广泛适用的新一代通用电子计时器的普及打下坚实的基础。目前的通用计时器以石英钟和其他电子计时器为主，它们的计时精度较机械计时器已有较大提高，但是它们的计时准确度却是千差万别。实际上按当前技术水平制造精度更高的计时器已不存在技术上的困难，例如体育比赛用的秒表，其计时精度可达毫秒，只是成本较高罢了。但是要让高精度的计时器同时具有更高的准确度、甚至完全同步却并不容易。就拿人们常用的实时时钟来说，它们的计时精度出厂时就基本定了，用户一般是无法调整的，但是它的计时准确度却需要用户自己来调整，只有通过人工细心的调校才能使它们达到较高的计时准确度。然而，人工调校或偶然事故会带来较大的偶然误差，结果不同时钟在同一时刻的显示是千差万别的。例如媒体曾多次报道，有些公共场合的计时器，由于偶然误差和系统误差综合作用的结果，其显示偏差很大，往往造成误导甚至事故。如果用在电信、交通和电力等调度以及在金融、网络和其它工业自动化等领域，这种计时器和定时器的严重不同步的偏差，所造成的后果将更是不可想象的。这一方面说明计时器的同步是快节奏社会的需要，有着极广泛的应用领域；另一方面也说明对于分布于世界各地的计时器来说，既使它们都有较高的计时精度，通过人工调校也是不可能使计时器同步的，只能通过自动校准使他们完全同步，而且即使中途停电一段时间，也不会影响它们的同步性。目前实现计时器同步的技术除了本专利技术的技术之外，还有三种源自国外的技术，它们分别是采用全球卫星定位系统(GPS)的时钟信号的技术；提取电视广播信号中的时钟信号的技术和需要建立专门的长波发射台的电波钟技术。这三种技术都有技术复杂、成本高、信号接收的难度较大等问题，特别是在国外虽有几十年的历史但发展很缓慢的电波钟，需要大量的投资建立专门的发射台，而且要占用对航天航海以及国防都十分珍贵的长波资源。当然我们若采用这些技术，还必须使用国外的专用芯片和缴纳专利使用费等问题。四种技术比较，可证明我们的专利技术具有较高的性价比。因为它是利用现成的无线电广播报时信号作为比对标准，通过自动校准的办法实现完全同步的。技术上也比较简单易行，不需要投资建立专门的发射台，更不需要占用长波资源，而且采用无线电广播信号在接收、成本和技术复杂性方面又较GPS和提取电视信号的方式有着明显的优势，只要是在无线电广播信号覆盖的地区，采用极其简单的小型的收音机接收器即可很好的满足要求。无论在野外还是在住宅办公室内都能比较方便的使用，生产成本也是最低的。从所达到的效果来看，本技术也有一定的优势，以计时的准确度来说，由于电视信号的传输时延明显比无线电广播要大，所以在较远的地区提取电视信号中的时钟信号的同步计时器往往要较本专利技术的同步计时器慢一些，有时可能慢几秒钟。专利技术目的本专利技术的目的就是要找到一种简单易行、廉价、可靠的技术来实现通用电子计时器与无线电广播报时信号完全同步。中央人民广播电台的报时信号来自西安国家授时天文台，具有很高的计时精度和准确度。而各国的授时台又不断地与格林威治国际标准时间比对，所以世界各地的无线电广播报时都是同步的，并且各国的无线电报时信号的制式也基本雷同。从无线电广播电台的正点报时信号中提取时标脉冲，通过自动校准的办法实现通用计时器的完全同步，将是最直接的思路，也是最简单易行的办法，经济上也应该是最廉价的。因此，多年来许多技术专家包括广电界的老前辈都在这方面作过一些思考和工作。显然，采用该技术的所有计时器都将与广播电台的报时完全同步，并且与广播电台的报时具有几乎同样高的计时精度和准确度。特别值得指出的是，采用单片机技术实现的自动校准同步计时定时器不但具备了较高的计时精度和准确度，也使它成为广泛适用的顺序控制器和定时器创造了简便、经济的有利条件。计时器的完全同步具有重要的意义，不论在国防上、工业生产上还是社会生活等许多方面都有着重要应用。特别是在网络、通信、电力调度、交通、金融、自动化生产与自动化设备以及遥控遥测等领域有重要应用。其实自动校准同步计时器本身就是一台方便实用的控制器和超长时延的定时器，可应用于广泛的领域。随着社会的发展和科技的进步，社会生产和社会生活的节奏将越来越快。完全同步的计时器的推广和普及，必将大大提高生产效率和生活质量，可以说它是效率和秩序的保证，也将是通用计时器、特别是通用实时时钟发展的新时代。
技术实现思路
为了以无线电广播报时信号为比对标准，通过自动校准技术实现通用电子计时器特别是实时时钟的完全同步，必须解决三个关键技术时标脉冲的可靠生成技术；自动校准技术；和有效的防误校准技术。其中，为了可靠地生成时标脉冲，我们采用是“模式识别”的方法而不是人们常想到的滤波的办法，并专门设计了一个电路来实现这种所谓的“模式识别”的功能，从而大大提高了时标脉冲生成的可靠性，它为实现可靠的校准奠定了第一块基石。这就是以下将提到的“时标脉冲生成电路”。关于自动校准，我们是采用通用廉价的51系列单片机通过中断子程序来实现智能的自动校准动作，这不仅在简单廉价的条件下实现了自动校准，而且为有效地防止误校准打下了基础，也为实现可靠的校准奠定了第二块基石。在几乎所有自动校准技术中有效地防止误校准都是一个关键的难题，本专利技术除了在时标脉冲生成和通过中断子程序完成校准方面为防误校准打下了基础外，还通过单片机对校准中断和时标脉冲生成电路的电源进行跟踪监控，根据系统运行状态严格控制他们的开关时间，达到有效防止误校准的功能，即使像雷击这样的强电脉冲也很难攻破它的防线。这就是下面将提到的“自动跟踪控制技术”。它为实现可靠的校准奠定了第三块基石。所以我们专利技术的自动校准同步计时定时器系统，应包括单片机；时标脉冲生成电路；产生实时时钟信号的实时时钟芯片；自动跟踪控制系统以及必要的输入输出接口等。整个系统可靠运转的核心是单片机，技术关键是时标脉冲生成电路、自动校准技术和自动跟踪控制系统，正是它们的有机结合才使通用计时器保持永远可靠的同步。它们的联结关系是单片机即可接收并执行来自输入接口的键盘或遥控器的命令，也可接受来自外部中断接口的时标脉冲去本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种自动校准同步计时定时器的技术方案包括：一片单片机和一片通过一组数据总线与单片机连接的实时时钟芯片以及一个其输出端通过外部中断接口ＩＮＴＯ与单片机连接的时标脉冲生成电路，并用自动跟踪控制系统控制外部中断接口ＩＮＴＯ和时标脉冲生成电路的电源的适时开关动作作为防止误校准的有效措施之一，此外还包括三个外设的输入输出接口，它们分别是键盘和／或遥控器接口、显示器接口、定时触发脉冲输出接口。当把操作软件写入单片机并通电激活后，单片机便开始在中断和读写控制逻辑的控制下从实时时钟芯片读取时间和日历数据通过显示器接口送去显示。还可以接收键盘和／或遥控器的时间日历设置和定时设置指令，对实时时钟芯片的相应寄存器进行改写。从此自动校准同步计时定时器开始进入正常运转正态，但在上电后一直到第一次自动校准之前的时间内，自动跟踪控制系统保证时标脉冲生成电路的电源和单片机的外部中断接口ＩＮＴＯ始终处于开放状态，直到单片机接收到由时标脉冲生成电路送来的时标脉冲并实现第一次有效地自动校准后立刻关闭中断和时标脉冲生成电路的电源。从此自动校准同步计时定时器进入同步运行状态。专门 设计的整点、常规和随机三种定时功能，并用三个专门设置的定时触发脉冲输出接口输出定时脉冲，以方便连接被控设备。自动校准同步计时定时器的特征是：采用专门设计的时标脉冲生成电路从无线电广播报时信号中生成时标脉冲，操作程序把时标脉冲设为高优 先级外部中断源，当单片机在ＩＮＴＯ接口检测到时标脉冲时，便会立刻跳转去执行自动校准子程序完成一次智能化的自动校准的动作；并用控制外部中断接口ＩＮＴＯ和时标脉冲生成电路的电源的适时开关的自动跟踪控制系统作为除了时标脉冲生成电路之外的另一个有效防止误校准的措施；专门设计的整点、常规和随机三种定时功能，以及三个专门设置的定时触发脉冲输出接口，使得本专利技术能在简单、方便、廉价的条件下制造出既具有精准计时功能又具有方便的顺序控制和定时功能的多功能同步计时、定时器。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨桂臣，
申请(专利权)人：杨桂臣，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。