CN104483827A - 一种数字时钟计量校准系统和方法 - Google Patents

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张良岳
孙杰
韩娅
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Abstract

本发明公开了一种数字时钟计量校准系统和方法。该系统包括带有蓝牙通信模块的数字时钟以及具有连接互联网、蓝牙通信功能的智能手机，该方法为智能手机连接互联网获取标准时间，智能手机与数字时钟通过无线通信实现标准时间数据传递，数字时钟控制器对标准时间数据处理，并用标准时间替换原时间。本发明公开的校准系统和校准方法，所使用的设备简易，校准精度高，校准速度快。

Description

一种数字时钟计量校准系统和方法
技术领域
本发明涉及数字时钟技术领域，特别涉及一种数字时钟计量校准系统及其校准方法。
背景技术
随着现代生活节奏的加快，人们在生活中对时间计量的准确性要求越来越高；同时在科学研究领域，对绝对时间同步的要求则更高。这些因素都对绝对时间计量准确性提出了更高的要求。
数字时钟作为近年来使用最为广泛的时钟，其时间基准由晶体振荡器实现，晶体振荡器输出的频率受温度等影响，数字时钟使用一段时间后，其时间显示准确性会降低。数字时钟的定期校准对提高数字时钟的精度有着很大促进作用。目前，数字时钟的校准一般为人工校准，自动化程度低，同时校准精度也不高。
发明内容
为了克服数字时钟校准的技术不足，本发明提供了一种数字时钟计量校准系统及其校准方法。
一种数字时钟计量校准系统，包括数字时钟控制器、时间显示模块、蓝牙模块、具有连接互联网及无线通信功能的智能手机，所述的数字时钟控制器、时间显示模块、蓝牙模块组成数字时钟，数字时钟控制器为控制核心。数字时钟与智能手机通过蓝牙方式实现通信。
所述的智能手机安装有数字时钟校准软件，可实现手机网络连接蓝牙状态自检，寻找数字时钟蓝牙，发起蓝牙配对连接，网络标准时间下载，标准时间传递等功能。该软件提供一键校准和分布校准两种校准方式。同时，该软件还可校准手机系统的时间。
数字时钟主控制芯片选用CC2540，这是一款集成有蓝牙模块的单片机，该芯片结合相应的外设电路实现主控制以及蓝牙传输的功能。时钟芯片为BQ32002，为主芯片提供实时变化的时间信号。时间显示芯片为LCD12864，与主芯片直接相连，显示时间。各个芯片通过芯片按照芯片使用规则连接，形成数字时钟硬件电路系统。所述的时钟具体芯片选择不局限于此，只要为包含蓝牙功能的数字时钟即可。对于现有的数字时钟，可通过加装蓝牙芯片，或者更换具有蓝牙功能的单片机芯片，以使其转化为可用该方法校准的数字时钟。
所述的智能手机连接网络获取标准时间，智能手机与数字时钟通过无线通信实现标准时间数据传递，时钟控制器对标准时间数据处理，并将该标准时间显示于时间显示模块。
数字时钟计量校准系统的校准方法包含以下步骤：
a.打开数字时钟蓝牙开关，打开智能手机网络连接及蓝牙；
b.智能手机查找数字时钟蓝牙并发起配对；
c.智能手机通过连接网络获取标准时间；
d.智能手机通过蓝牙方式与数字时钟建立通信，将标准时间传递至数字时钟；
e.数字时钟控制器处理获取的时间信号，并将其显示于时间显示模块。
其中智能手机获取标准时间的方式不局限于连接网络获取标准时间，同时也可为使用手机GPS功能获取标准时间等方式；智能手机与数字时钟的通信方式不局限于蓝牙，也可为其他合适的无线通信方式甚至有线通信方式。
本发明的校准方式自动化程度高，利用当今较为普遍的智能手机软件以及无线通信的方式，在需要校准时打开手机软件，即可完成校准工作，不仅校准时间精度高，而且任何安装了专用校准软件，且具有连接互联网及无线通信功能的手机均可用于该数字时钟的校准。
附图说明
图1为本发明具体的结构逻辑框图。在图1中，1、具有连接互联网及蓝牙通信功能的智能手机。2、数字时钟控制器；3蓝牙模块；4、时间显示模块；5、由2、3、4组成的数字时钟。
图2为手机软件主界面图。
图3为手机软件二级界面图，即为点击主界面“分步校准”按钮后打开的界面。
图4-7为可用本方法实现校准的数字时钟分模块的电路设计图。图4为集成蓝牙和控制功能的模块电路图。图5为时钟模块电路图。图6为时钟显示模块电路图。图7为复位模块电路图。
图8为蓝牙模块编程逻辑图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方案对本发明作进一步详细的说明。
图1给出一种数字时钟计量校准系统实例。
如图1所示，一种数字时钟计量校准系统包括具有蓝牙通信功能及连接互联网功能的智能手机1，数字时钟控制器2，蓝牙模块3，时间显示模块4，其中数字时钟控制器2、蓝牙模块3、时间显示模块4构成数字时钟。所述的智能手机包含专用数字时钟校准软件，该软件需要配合手机蓝牙及手机连接互联网功能。
智能手机是标准时间获取的关键，其包含的功能有连接互联网获取网络标准时间，以及与数字时钟实现蓝牙通信，实现标准时间的传递。这些功能通过专用的数字时钟校准软件实现。
当前主流的手机系统有Android，ISO等。针对Android操作系统的手机，可以利用JAVA语言编程实现专用数字时钟校准软件；ISO系统由于是非开放系统，其软件编程可以利用苹果公司开发的编程软件Xcode编程实现，Xcode是开发人员建立OS X 和 iOS 应用程序的最快捷方式。专用的数字时钟校准软件界面如图2所示。
数字时钟校准软件主界面包含一键校准、分步校准两个按钮。第一个按钮为一键校准，按一键校准，实现如下功能：自检网路连接以及蓝牙功能是否发开及工作正常；查找数字时钟蓝牙并完成蓝牙匹配；连接网络获取标准时间；将标准时间通过蓝牙方式传递至数字时钟。一键校准提供了一种快速简便的校准方式，但当手机或者数字时钟设置不正确或通信不正常，一键校准无法完成时，或希望分步查看校准情况时，可选用分步校准方式。按分步校准按钮，校准软件进入另一个界面，如图3所示，该界面包含“网络状态检测设置”，“蓝牙状态检测设置”，“标准时间下载传递”，“校准手机时间 ”等按钮。每一个按钮都完成其相应的功能，当某一按钮无法正常完成相应功能时，该软件会提示相应的错误，此时按照提示的错误修改手机或者数字时钟设置完成，以完成校准。
数字时钟除了有普通数字时钟所有的时间显示，时间手动校准，闹钟等功能之外，还有蓝牙数据传输的功能。选用芯片CC2540，这是一款集成有蓝牙模块的单片机芯片，将其作为数字时钟的控制核心，参见图4。时钟芯片为BQ32002，为主芯片提供实时变化的时间信号，参见图5。时间显示芯片为LCD12864，与主芯片直接相连，显示时间，参见图6。各个芯片通过芯片按照芯片使用规则连接，形成数字时钟硬件电路系统，并带有复位电路，参见图7。
数字时钟蓝牙模块的程序为一个外部中断程序，该中断的优先级低于时间刷新，即在进入蓝牙外部中断程序之后，主芯片内部所记录的时间依然按照设定的时间规律累加，以防止当校准不成功时，原时间信息丢失。在数字时钟进入待校准状态（即打开蓝牙开关时），此时显示屏显示相应的信息，同时，数字时钟控制芯片外部中断被打开，执行如图8所示操作。
所述的智能手机连接网络获取标准时间，智能手机与数字时钟通过蓝牙通信实现标准时间数据传递，时钟控制器对标准时间数据处理，并将该标准时间显示到时间显示模块。
以东八区的北京时间为例，数字时钟使用一段时间后，在某一时刻，标准北京时间为08:24:39，此时数字时钟显示的08:22:53。此时，数字时钟显示时间不准确，需要进行校准。
数字时钟计量校准方法具体实施步骤如下：
a.打开数字时钟蓝牙开关，使数字时钟进入待校准状态。
b.保持手机距离数字时钟距离10米以内。打开手机蓝牙，查找数字时钟，发起配对并建联。
c.打开手机中数字时钟校准专用软件，该软件连接互联网，获取网络标准时间，并将这个时间通过蓝牙通信形式传递至数字时钟，数字时钟接收这个时间，并在这个时间的基础上加上蓝牙通信，以及控制器运行时间。
d.数字时钟接收这个时间，并在这个时间的基础上加上蓝牙通信，以及控制器运行时间。蓝牙通信为近场通信技术，一般要求通信时，设备之间的距离为10m以内，信号传输速率快且较为稳定，而且时间信号数据量小，传输时间数据所消耗的时间可以记为定值T，在获取的网络时间基础上加上T，得到当前时间。
e.数字时钟控制器将新获取的当前时间替换原时间，并将新获取的当前时间显示于时间显示模块上，完成一次校准。
以上所述之具体实施方式为本发明的一般实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括但并不限于本具体实施方式，凡依照本发明之结构、方法所做的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1. 一种数字时钟计量校准系统，其特征在于：包括数字时钟控制器、时间显示模块、蓝牙模块、具有连接互联网及无线通信功能的智能手机，所述的数字时钟控制器、时间显示模块、蓝牙模块组成数字时钟，数字时钟控制器为控制核心，数字时钟与智能手机通过蓝牙方式实现通信。
2.根据权利要求1 所述的一种数字时钟计量校准系统，其特征在于：所述的智能手机安装有数字时钟校准软件，可实现手机网络连接蓝牙状态自检，寻找数字时钟蓝牙，发起蓝牙配对连接，网络标准时间下载，标准时间传递；所述的数字时钟校准软件提供一键校准和分布校准两种校准方式，同时该软件还可校准手机系统的时间。
3.根据权利要求1 所述的一种数字时钟计量校准系统，其特征在于：数字时钟主控制芯片选用CC2540，这是一款集成有蓝牙模块的单片机，该芯片结合相应的外设电路实现主控制以及蓝牙传输的功能；时钟芯片为BQ32002，为主控制芯片提供实时变化的时间信号；时间显示芯片为LCD12864，与主芯片直接相连，显示时间。
4.一种数字时钟计量校准方法，使用权利要求1所述的校准系统，其特征在于：所述的智能手机连接网络获取标准时间，智能手机与数字时钟通过无线通信实现标准时间数据传递，时钟控制器对标准时间数据处理，并将该标准时间显示于时间显示模块。
5.根据权利要求4所述的一种数字时钟计量校准方法，其特征在于该方法具体是：
a.打开数字时钟蓝牙开关，打开智能手机网络连接及蓝牙；
b.智能手机查找数字时钟蓝牙并发起配对；
c.智能手机通过连接网络获取标准时间；
d.智能手机通过蓝牙方式与数字时钟建立通信，将标准时间传递至数字时钟；
e.数字时钟控制器处理获取的时间信号，并将其显示于时间显示模块。
6.根据权利要求5所述的一种数字时钟计量校准方法，其特征在于：所述的智能手机获取标准时间的方式替换为使用智能手机GPS功能获取标准时间。
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