一种提高电能表MCU内置实时时钟精度的方法技术

一种提高电能表MCU内置实时时钟精度的方法。基于实际晶振频率，进而能实现精确补偿。电能表包括MCU、晶振和电源管理单元，包括以下步骤：补偿量计算和对时钟进行校正；所述补偿量计算按以下流程进行：1）测量实际晶振在不同温度下的频率偏差；2）绘制温度-频率偏差曲线草图，并找出转折温度T0；3）分别对T0两侧测得的频率偏差进行曲线拟合，得出对应的曲率常数，4）按照流程3）的函数，形成一张温度-频偏函数表，根据实际环境温度，即可通过所述温度-频偏函数表得到当前温度下的频偏值，作为实际环境温度下对时钟进行校正的补偿量。本发明专利技术能根据实际晶振的误差，得出精确的补偿值，进而提高时钟精度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种提高电能表MCU内置实时时钟精度的方法。基于实际晶振频率，进而能实现精确补偿。电能表包括MCU、晶振和电源管理单元，包括以下步骤：补偿量计算和对时钟进行校正；所述补偿量计算按以下流程进行：1）测量实际晶振在不同温度下的频率偏差；2）绘制温度-频率偏差曲线草图，并找出转折温度T0；3）分别对T0两侧测得的频率偏差进行曲线拟合，得出对应的曲率常数，4）按照流程3）的函数，形成一张温度-频偏函数表，根据实际环境温度，即可通过所述温度-频偏函数表得到当前温度下的频偏值，作为实际环境温度下对时钟进行校正的补偿量。本专利技术能根据实际晶振的误差，得出精确的补偿值，进而提高时钟精度。【专利说明】—种提高电能表MCU内置实时时钟精度的方法
本专利技术涉及一种提高电能表MCU内置实时时钟RTC (Real-Time Clock)精度的方法。
技术介绍
智能电能表作为电能计量和电费结算的计量产品，要求产品具有稳定精确的计量性能，保证用电、供电双方的利益不受损害。目前智能电能表一般都具有分时、多费率电能表，对时间精确度的要求越来越高，而日计时误差出现的问题也比较突出，国家电网公司2013年8月20日给电能表供应商发出的整改通知中在第2条“元器件环节”和第11条“设计、制造工艺环节”都重点提出了日计时误差超差问题，要求重点整改。按照国家电网公司的智能电能表的技术规范要求，电能表的日计时误差必须< ls/d。一般采用的实时时钟有以下3种:(I)软时钟。由于晶振的不稳定性,软时钟对晶振质量的要求极高,出于成本考虑，电能表产品不可能采用价格高昂的晶振。(2)硬时钟。硬时钟同样受到晶振稳定度的影响，如早期常用的RX-8025芯片，由于没有温度补偿功能，因而时钟准确度不高。后来的RX-8025T增加了温补功能，时钟精度较高，而且时钟稳定度好，但成本较高，批量采购价为8元/只左右，2011年日本大地震后更是严重缺货。(3)混合法，S卩MCU内置RTC。由于成本较低，同时可通过软件对RTC误差进行校正，采用MCU内置RTC目前已经成为电能表设计的首选方案，如何提高内置RTC的时钟精度就显得异常重要。中国专利CN102176112A提出了一种MCU内置RTC实时时钟精确计时的方法；邓乾中的硕士学位论文《自校准实时时钟RTC的研究和设计》中虽然是针对硬时钟设计提出的校正方法，但原理与中国专利CN102176112A提出的方法一样，都是将晶振频率随温度的偏差看作一条对称轴平行于Y轴的抛物线，如图6所示，这也是目前普遍采用的晶振频率误差模型，但与实际晶振频率误差有一定出入，因而校准的精度也会受到一定影响。该论文中记载“本设计采用了片上温度传感器与传统RTC结合的方案，获取片上温度信息，并校准分频链的数字校准方法，有效解决了实时时钟的晶体振荡器频率随温度发生漂移的问题，可实现标准与非标准频率的校准。”但该文献中的补偿数学模型采用了典型晶体温度-精度曲线图(该文中图3-2所示，即本专利技术图6所示)。由于实际晶振曲线与典型晶体温度-精度曲线之间有一定的差异(实际晶振曲线如图1所示)，这样就会导致最终的补偿量不能精确对频率进行校准，最终导致计时仍会出现误差。
技术实现思路
本专利技术针对以上问题，提供了一种在基于实际晶振频率，进而能实现精确补偿的提高电能表MCU内置实时时钟精度的方法。本专利技术的技术方案是:所述电能表包括MCU、晶振和电源管理单元，所述电源管理单元通过供电电路连接电池和稳压电源；包括以下步骤:补偿量计算和对时钟进行校正；所述补偿量计算按以下流程进行:I)、测量实际晶振在不同温度下的频率偏差；2)、绘制温度-频率偏差曲线草图，并找出转折温度Ttl ；3)、分别对Ttl两侧测得的频率偏差进行曲线拟合，得出对应的曲率常数，3.1)、当IXTtl时，根据测量值拟合出温度与频偏函数的曲率常数K1值，3.2)、当TXTtl时，根据测量值拟合出温度与频偏函数的曲率常数K2值，3.3)、当 T=T0, Af 等于 Af0,得如下函数:【权利要求】1.一种提高电能表MCU内置实时时钟精度的方法，所述电能表包括MCU、晶振和电源管理单元，所述电源管理单元通过供电电路连接电池和稳压电源； 包括以下步骤:补偿量计算和对时钟进行校正； 其特征在于，所述补偿量计算按以下流程进行: 1)、测量实际晶振在不同温度下的频率偏差； 2)、绘制温度-频率偏差曲线草图，并找出转折温度Ttl； 3)、分别对Ttl两侧测得的频率偏差进行曲线拟合，得出对应的曲率常数， 3.1)、当IXTtl时，根据测量值拟合出温度与频偏函数的曲率常数K1值， 3.2)、当TXTtl时，根据测量值拟合出温度与频偏函数的曲率常数K2值，3.3)、当 T=T0, Af 等于 Af0, 得如下函数:2.根据权利要求1所述的一种提高电能表MCU内置实时时钟精度的方法，其特征在于，在所述供电电路中设有防电池钝化电路；所述防电池钝化电路包括电阻R1，模拟开关K1，所述电阻Rl —端和所述电池正极相连，所述电阻Rl另一端和所述模拟开关Kl 一端相连，所述模拟开关Kl另一端连接所述电池负极，所述模拟开关Kl处于常开状态，所述模拟开关Kl的控制端接收所述MCU的一个I/O 口控制信号以控制通断。3.根据权利要求2所述的一种提高电能表MCU内置实时时钟精度的方法，其特征在于，所述电阻Rl取值为1-1.8ΚΩ。4.根据权利要求2所述的一种提高电能表MCU内置实时时钟精度的方法，其特征在于，所述MCU内设防钝化控制模块，所述防钝化控制模块按以下方法控制所述模拟开关Kl的通断， .1)、在15-30天内，未发生停电，所述MCU控制所述模拟开关Kl的I/O口发出高电平，使得所述模拟开关Kl导通，则电池开始短暂放电，导通时间为5-15分钟；然后所述MCU的一个I/O 口发出低电平，使得所述模拟开关Kl断开，则电池放电结束； .2)、在15-30天内，发生停电，所述MCU控制所述模拟开关Kl的I/O口一直发出低电平，使得述模拟开关Kl 一直处于断开状态。5.根据权利要求1所述的一种提高电能表MCU内置实时时钟精度的方法，其特征在于，晶振的工作电压为3.3V。【文档编号】G01R35/04GK103499803SQ201310408138【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月9日 优先权日:2013年9月9日 【专利技术者】潘建华, 郎干勇, 李香, 朱世林, 徐振伟, 吴静, 王应娆 申请人:扬州市万泰电器厂有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高电能表MCU内置实时时钟精度的方法，所述电能表包括MCU、晶振和电源管理单元，所述电源管理单元通过供电电路连接电池和稳压电源；包括以下步骤：补偿量计算和对时钟进行校正；其特征在于，所述补偿量计算按以下流程进行：1）、测量实际晶振在不同温度下的频率偏差；2）、绘制温度?频率偏差曲线草图，并找出转折温度T0；3）、分别对T0两侧测得的频率偏差进行曲线拟合，得出对应的曲率常数，3.1）、当TT0时，根据测量值拟合出温度与频偏函数的曲率常数K2值，3.3）、当T=T0，Δf等于Δf0，得如下函数：Δf=-k1(T-T0)2+Δf0T>T0Δf0T=T0-k2(T-T0)2+Δf0T<T0其中Δf0=fT0?32768Hz，fT0为转折温度下的实际频率；4）、按照流程3）的函数，形成一张温度?频偏函数表，根据实际环境温度，即可通过所述温度?频偏函数表得到当前温度下的频偏值，作为实际环境温度下对时钟进行校正的补偿量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘建华，郎干勇，李香，朱世林，徐振伟，吴静，王应娆，
申请(专利权)人：扬州市万泰电器厂有限公司，
类型：发明
国别省市：