CN101164234B - 用于产生微控制器的时基的方法和为此使用的电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于产生微控制器时基的方法以及一种为此使用的简单电路设置，该电路设置仅具有一个连接在微控制器接线端上、时间常数确定的RC元件。在这种方法中，在第一步骤中将RC元件的电容器充电到起始电压，然后在第二步骤中持续计数时钟脉冲的数量，直至电容器上的电压从起始电压降到起始电压的规定百分比或者一个电压阈值，以及然后在第三步骤中将计数的时钟脉冲数量作为时基使用。

Description

用于产生微控制器的时基的方法和为此使用的电路

技术领域

本发明涉及一种用于产生微控制器的时基的方法以及一种为此使用的简单电路设置。

背景技术

DE 102 60 244 A1公开了一种用于测量电子装置上时间的方法，该装置具有一个带RC振荡器的计时器组件。RC元件的电容器通过RC元件的一个电阻充电和放电。电容器上的电压说明指数的充电和放电曲线。在达到阈值电压的情况下，计时器组件将输出端接通到各自其他状态(HIGH或者LOW)内，从而输出端上形成矩形电压，其频率通过确定RC元件的大小预先规定。因为该频率作为时基不够精确，所以测定校正值，利用其计算校正的时基。为此该电子装置附加具有一个带石英或者陶瓷振荡单元的微控制器，其产生比计时器组件更加稳定的第二频率，但为省电仅短时运行。通过两个频率的比较随时测定校正值。

具有外部石英或者谐振器的微控制器需要相应的结构空间或者在小尺寸情况下特别昂贵。也存在具有内部RC振荡器并因此尺寸很小的微控制器。但在这种微控制器中，时钟频率取决于工作电压和温度，并因此波动超过+/-30％。此外，电池运行装置的这种微控制器的耗电过高。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于产生微控制器相对精确时基的简单方法，其时钟发生器具有比较不稳定的振荡频率。

为从电路技术上实现依据本发明的方法，仅需一个具有已知时间常数的RC元件，其与微控制器连接。此方面的前提是微控制器具有一个时钟发生器，其中，该时钟发生器是通过内部和/或外部构件实现并不重要。RC元件也可与微控制器一体化。因此该方法可以在电路技术上非常物美价廉地实现。

依据本发明的方法具有以下步骤：在第一步骤中将RC元件的电容器充电到起始电压。在第二步骤中微控制器持续计数其时钟发生器的时钟脉冲的数量，直至RC元件的电容器上的电压从起始电压降到起始电压的规定百分比或者一个电压阈值。在第三步骤中将计数的时钟脉冲数量作为时基使用，并最好储存在一个非易失性存储器内。

附图说明

下面借助唯一附图所示的一种特别具有优点的电路设置的实施例对本发明进行说明。

具体实施方式

附图所示的电路设置仅具有一个微控制器M和一个与微控制器的接线端A连接的RC元件。微控制器以本身公知的方式包括一个时钟发生器。微控制器的接线端可以换接，也就是说，可以作为输出端接线端或者作为输入端接线端使用。在该方法的第一步骤中，接线端作为输出端连接并将RC元件的电容器C由微控制器充电到起始电压。在该方法的第二步骤中，接线端作为输入端连接并将RC元件与一个用于测量施加到RC元件上电压的装置，例如A/D转换器的输入端连接。A/D转换器连续将施加到RC元件电容器上的电压转换为一个计数值，该计数值从一个与起始电压相应的起始值出发连续减少，因为RC元件的电容器C通过RC元件的电阻R放电。微控制器同时持续计数其时钟发生器时钟脉冲的数量，直至RC元件电容器上的电压从起始电压下降到起始电压的规定百分比，也就是说，A/D转换器提供一个与储存在微控制器内的起始值百分比相应的计数值。在第三步骤中，将计数的时钟脉冲数量最好储存在一个非易失性存储器内并然后作为时基使用，借助其可以取决于时间控制微控制器所要实施的任务。该时基的精确度由RC元件时间常数的精确度给定，而不是由微控制器的时钟发生器的比较不稳定的振荡频率预先规定。

这种方法的精确度以RC元件本身公知的特性为基础，该RC元件具有尽可能与温度和电压无关的时间常数，也就是说，RC元件上的电压在电容器C通过电阻R放电时遵循具有基本与温度无关的时间常数的指数函数，从而电容器从起始电压直至起始电压的规定百分比的放电持续时间始终恒定，也就是说，与起始电压的高度无关。因此RC元件的时间常数与微控制器的供电电压无关。假设微控制器的供电电压至少在放电过程期间恒定，那么由A/D转换器提供的起始值与起始值的规定百分比之间的比例也恒定，也就是说，与供电电压无关，因为由A/D转换器提供的数值与微控制器的供电电压相关。

在一种适用的电路设置另一种实施方式中，RC元件与微控制器的输出端和输入端连接。RC元件的电容器可以由微控制器通过输出端充电，其中，输出端上存在一个二极管，防止电容器重新通过输出端放电。在微控制器的输入端上，设置一个如上所述用于测量施加到RC元件电容器上的电压的装置。

在一种适用的电路设置另一种方案中，与RC元件与微控制器连接的接线端或输入端不仅连接用于测量电压的装置，而且还连接一个用于将施加到RC元件电容器上的电压与基准电压比较的装置。

依据本发明的方法可以这样进行改变，使微控制器可以在一种节电模式中运行，而在此方面不丢失其时间信息。在一种相应变化的实施例中，RC元件与微控制器的中断输入端连接，如果RC元件上的电压一直降到电压阈值的话，微控制器利用该中断输入端离开节电模式。

变化方法的前三个步骤实际上与上面已经介绍的步骤相同，也就是说，在第一步骤中，RC元件的电容器由微控制器充电到起始电压，在第二步骤中，微控制器持续计数其时钟发生器时钟脉冲的数量，直至RC元件电容器上的电压从起始电压下降到在节电模式上触发中断的电压阈值，并在第三步骤中储存时钟脉冲的计数数量。在第四步骤中，然后将RC元件的电容器重新充电到起始电压。在第五步骤中微控制器转入节电模式，也就是说，微控制器的时钟发生器也被断开。如果电容器上的电压从起始电压一直降到电压阈值，那么在第六步骤中微控制器离开节电模式。需要时在第七步骤中计时器以第三步骤中储存的量继续计数。通过重复步骤四至七，微处理器也可以多次为各自延续RC元件电容器的放电过程而转入节电模式，而它不会由此而失去对在此期间所经过时间的认识。

在依据本发明的方法一种特别优选的构成中，微控制器按照一种方式运行，其中上述的方法步骤相互组合并如下所述多次依次进行。按照这种方式，可以为在其他情况下由于其缺少时间稳定性或者其高耗电而不能使用的应用使用廉价的微控制器。

首先，利用依据本发明方法的步骤一至三获取时基，方法是在RC元件的电容器充电后计数时钟脉冲的数量，直至RC元件电容器上的电压从起始电压一直降到起始电压的规定百分比，也就是说，将时钟脉冲的相应数量储存在一个最好非易失性存储器内。此后微控制器以本身公知的方式实施其具有的任务。一段时间后重复步骤一至三，以考虑微控制器的供电电压或者温度在此期间可能出现的波动。

如果微控制器需要转入其节电模式，依据本发明首先确定微控制器在节电模式中所要保持的持续时间，也就是说，利用依据本发明的方法步骤一至三，在RC元件的电容器充电后计数时钟脉冲的数量，直至RC元件电容器上的电压从起始电压一直降到触发节电模式内中断的电压阈值，并将时钟脉冲的计数数量储存在另一个最好非易失性存储器内。时钟脉冲与节电周期的持续时间相应的数量需要时可与此前测定的时基联系起来，例如节电周期可与时基或者时基的持续时间确定百分比完全相同。此后微控制器可以或者立即进行依据本发明方法的步骤四至六或者步骤四至七，也就是说，为在节电模式中保持一个周期，或者首先进行其具有的要求任务。此后微控制器重新或者立即进行依据本发明方法的步骤四至六或者步骤四至七，也就是说，为在节电模式中保持另一个周期，或者首先进行其具有的要求任务。

在一定时间之后重复步骤一至三，也就是说，重新获取时基和/或重新确定微控制器在节电模式中所要保持的持续时间，以便考虑微控制器的供电电压或者温度在此期间可能出现的波动。

Claims (7)

1.用于产生微控制器的时基的方法，该微控制器具有一个时钟信号的时钟发生器和一个具有确定时间常数的RC元件，其中RC元件包括与电阻器并联连接的电容器，所述方法的特征在于，

-在第一步骤中，将RC元件的电容器充电到起始电压，

-在第二步骤中，持续计数时钟脉冲的数量，直至电容器上的电压从起始电压降到起始电压的规定百分比或者降到一个电压阈值，

-在第三步骤中，将计数的时钟脉冲数量作为时基使用。

2.按权利要求1所述的方法，其中，电压阈值通过微控制器的中断触发阈确定。

3.按权利要求2所述的方法，其中，

-在第四步骤中，将RC元件的电容器充电到起始电压，

-在第五步骤中，微控制器被转入节电模式，直至电容器上的电压从起始电压降到电压阈值，

-在第六步骤中，微控制器重新离开节电模式。

4.按权利要求3所述的方法，其中，

-在第七步骤中，计时器以对应于第三步骤中所测定时基的量继续计数。

5.按前述权利要求之一所述的方法，其中重复上述方法步骤。

6.用于产生微控制器的时基的电路，该微控制器具有一个内部时钟发生器，所述电路包括：

RC元件，所述RC元件包括与电阻器并联连接的电容器，

所述微控制器适于

将所述RC元件的电容器充电到起始电压，

测量所述RC元件的电容器两端的电压，

持续计数所述微控制器的时钟发生器的时钟脉冲的数量，直至所述RC元件的电容器上的电压降到起始电压的规定百分比或者降到规定的阈值电压，以及

将计数的时钟脉冲数量作为时基使用。

7.按权利要求6所述的电路，其中，RC元件连接在微控制器的一个既可以用作输出端也可以用作输入端的接线端上。