CN102830750A - 一种高精确度的实时时钟 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高精确度的实时时钟，包括晶振以及单片机，还包括有标准频率发生器和校准装置，所述校准装置通过两个分频器分别连接所述标准频率发生器和单片机，并且，所述校准装置通过对比单片机和标准频率发生器输送的震荡频率和标准频率，得出实时时钟的误差值，并将该误差值保存在单片机之中。本发明在采取了上述技术方案以后，通过算法补偿制造工艺带来的误差，以低成本获得高精度的实时时钟，具有较好的技术效果。

Description

一种高精确度的实时时钟
技术领域
    本发明涉及一种时钟，尤其涉及一种具有校正装置的高精确度的实时时钟。 
背景技术
由于单片机和晶振的制造工艺因素，实时时钟在使用时都会有频率漂移，如想精确计时，只有购买价格更为昂贵的晶振或时钟芯片。  
发明内容
 本发明为了克服上述缺点，提供一种高精确度的实时时钟，所述实时时钟具有精确度高、工艺成本低的技术优点。 
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下面所描述： 
一种高精确度的实时时钟，包括晶振以及单片机，还包括有标准频率发生器和校准装置，所述校准装置通过两个分频器分别连接所述标准频率发生器和单片机，并且，所述校准装置通过对比单片机和标准频率发生器输送的震荡频率和标准频率，得出实时时钟的误差值，并将该误差值保存在单片机之中。
进一步地，优选的结构是，所述校准装置，包括第一定时器和第二定时器；所述标准频率发生器通过第一分频器连接第一定时器；所述单片机通过第二分频器连接第二定时器。 
进一步地，优选的结构是，所述校准装置中包括单片机，并且，所述单片机上设置有第一引脚和第二引脚。 
进一步地，优选的结构是，所述第一引脚为高电平时，第一定时器启动，所述第一引脚为低电平时，第一定时器关闭。 
进一步地，优选的结构是，当所述第二引脚是高电平时，第二定时器启动；所述第二引脚为低电平时，第二定时器关闭。 
进一步地，优选的结构是，所述标准频率发生器和晶振所分频的频率信号的频幅相同，并且，所述频率信号是方波。 
进一步地，优选的结构是，在所述标准频率发生器发出的方波的半个周期内，所述第一定时器处于开启状态，并且，其定时器内部的累加寄存器以校准装置内单片机系统时钟频率为周期加1。 
进一步地，优选的结构是，在标准发生器输出端方波的半个周期内，所述第二定时器内处于启动状态，并且，其内部的累加寄存器以校准装置内单片机系统时钟频率为周期加1。 
进一步地，优选的结构是，所述校准装置通过总线与所述单片机的内存连接在一起。 
本发明在采取了上述技术方案以后，通过外部校准装置对实时时钟系统输出的震荡频率与标准频率作对比，得到实时时钟系统的误差，计算出误差值，将此数据保存到实时时钟系统的单片机中，通过算法补偿制造工艺带来的误差，以低成本获得高精度的实时时钟，具有较好的技术效果。 
附图说明
    下面结合附图对本发明进行详细的描述，以使得本发明的上述优点更加明确。 
    图1是本发明高精确度的实时时钟的硬件结构框图。  
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细的描述。 
图1是本发明高精确度的实时时钟的硬件结构框图。 
如图所示，所述高精确度的实时时钟，主要是基于单片机系统构成的。包括晶振以及单片机，并且，还包括有标准频率发生器和校准装置，所述校准装置通过两个分频器分别连接所述标准频率发生器和单片机。 
其中，所述校准装置内的单片机有两个定时器，分别是第一定时器1和第二定时器2。并且，所述校准装置内的单片机有两个可以控制定时器1和定时器2开启和关闭的第一引脚和第二引脚，分别记作INT1和INT2。 
其中，当第一引脚INT1为高电平时，第一定时器1启动，当第一引脚INT1为低电平时，第一定时器1停止；当第二引脚INT2为高电平时，第二定时器2启动，当第二引脚INT2为低电平时，第二定时器2停止。 
下面对本发明的原理进行描述。 
首先，当所述实时时钟的频率输出端接第一分频器1的输入端，第一分频器1的输出端接校准装置的INT1，假设输入INT1的方波频率为0.5Hz（非真实值），则在此方波的半个周期（有误差的1秒）内定时器1处于开启状态，定时器1累加寄存器以校准装置内单片机系统时钟频率为周期不断加1。 
接着，通过控制标准频率发生器也让其输出0.5Hz（认为是真实值）的方波，标准频率发生器的频率输出端接分频器2的输入端，分频器2的输出端接校准装置的INT2，则定时器2在标准发生器输出端方波的半个周期（认为是真正的1秒）内处于启动状态，定时器2累加寄存器以校准装置内单片机系统时钟频率为周期不断加1。 
并且，定时器1在开启状态累加得到的数值为X，定时器2在开启状态累加得到的数值为Y，设校准装置内部系统时钟周期为N。 
S表示INT2引脚上的方波半个周期对应的时间，D表示INT1引脚上的方波半个周期对应的时间。则如下等式成立： 
Figure 326972DEST_PATH_IMAGE001
Figure 946434DEST_PATH_IMAGE002
设每经过Z秒后需将实时时钟增加或减少1秒使得实时时钟与标准时钟时间同步。
则如下公式成立： 
Figure 825397DEST_PATH_IMAGE003
将变量D和S替换掉：
Figure 188508DEST_PATH_IMAGE004
最后求得：
Figure 898844DEST_PATH_IMAGE005
如果Z为0则表示实时时钟与标准时钟一致，不用修正，如果Z大于0则表示实时时钟比标准时钟慢，因此经过Z秒后需要将实时时钟秒寄存器加1，如果Z小于0则表示实时时钟比标准时钟快 ，因此经过Z秒后需要将实时时钟秒寄存器减1。
进入校准装置INT1和INT2的频率可以为任意值，但频率越大校准精确度越低，频率越小校准精确度越高但校准过程所需时间越长。 
本校准方法只适用于由于制造工艺造成的误差，而不适用于由于温度变化等其他外界原因导致的晶振误差。 
下面结合一个具体的实施案例进行描述。 
校准装置系统频率为12MHz，实时时钟系统晶振为32.768KHz，实时时钟通过单片机输出的方波为4096Hz，经过213分频为0.5Hz的方波输入到INT1，标准频率发生器输出的方波频率为1024Hz，经过211分频为0.5Hz的方波输入到INT2。校准开始时，同时使能分频器1和分频器2，当INT1和INT2引脚电压为高电平时，定时器1和定时器2开始累加。当INT1和INT2引脚电压变为低电平后，定时器1和定时器2停止，此时，定时器1累加寄存器的值为12000043，定时器2累加寄存器的值为12000215，则： 
Figure 954787DEST_PATH_IMAGE006
Figure 321046DEST_PATH_IMAGE007
Figure 533853DEST_PATH_IMAGE008
将69767通过IIC总线传入实时时钟系统单片机内部，由于得到的Z为负数，所以实时时钟比标准时钟快 ，因此经过69767秒后需要将实时时钟秒寄存器减1。
并且，所述校准装置通过上述方法计算出校准值Z，通过IIC或其他总线将Z保存在实时时钟的单片机内存中。当实时时钟正常工作时，则每经过Z秒对实时时钟的秒寄存器进行加1或减1操作。 
需要注意的是，上述具体实施例仅仅是示例性的，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本发明的保护范围内。 
本领域技术人员应该明白，上面的具体描述只是为了解释本发明的目的，并非用于限制本发明。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。 

Claims (9)

1.一种高精确度的实时时钟，包括晶振以及单片机，其特征在于，还包括有标准频率发生器和校准装置，所述校准装置通过两个分频器分别连接所述标准频率发生器和单片机，并且，所述校准装置通过对比单片机和标准频率发生器输送的震荡频率和标准频率，得出实时时钟的误差值，并将该误差值保存在单片机之中。
2.根据权利要求1所述的高精确度的实时时钟，其特征在于，所述校准装置，包括第一定时器和第二定时器；所述标准频率发生器通过第一分频器连接第一定时器；所述单片机通过第二分频器连接第二定时器。
3.根据权利要求2所述的高精确度的实时时钟，其特征在于，所述校准装置中包括单片机，并且，所述单片机上设置有第一引脚和第二引脚。
4.根据权利要求2所述的高精确度的实时时钟，其特征在于，所述第一引脚为高电平时，第一定时器启动，所述第一引脚为低电平时，第一定时器关闭。
5.根据权利要求2所述的高精确度的实时时钟，其特征在于，当所述第二引脚是高电平时，第二定时器启动；所述第二引脚为低电平时，第二定时器关闭。
6.根据权利要求2所述的高精确度的实时时钟，其特征在于，所述标准频率发生器和晶振所分频的频率信号的频幅相同，并且，所述频率信号是方波。
7.根据权利要求2所述的高精确度的实时时钟，其特征在于，在所述标准频率发生器发出的方波的半个周期内，所述第一定时器处于开启状态，并且，其定时器内部的累加寄存器以校准装置内单片机系统时钟频率为周期加1。
8.根据权利要求2所述的高精确度的实时时钟，其特征在于，在标准发生器输出端方波的半个周期内，所述第二定时器内处于启动状态，并且，其内部的累加寄存器以校准装置内单片机系统时钟频率为周期加1。
9.根据权利要求1所述的高精确度的实时时钟，其特征在于，
所述校准装置通过总线与所述单片机的内存连接在一起。
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