CN104700712A - 一种可自动同步的计时装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种独特的电路结构和方法，可以充分利用原有的计时时钟，达到大幅度降低成本的目的。本发明的技术方案为：计时装置由电源单元、外框单元、显示器、驱动电路、万年历芯片、调节按钮、接口电路、单片机和时间源组成。自动校时步骤如下：时间源得到基准时间后送给单片机，单片机得到该时间后，输出信号至接口电路，接口电路产生模拟人工校准信号，万年历芯片得到模拟人工校准信号后更新内部时间；时间更新后万年历开始计时，此时输出的时间即是同步后的时间。该发明的优点在于利用了计时装置通用的万年历芯片和显示部分，单片机无需独立计时和直接控制显示模块，结构简单，成本低，便于大规模推广。

Description

一种可自动同步的计时装置

技术领域

本发明提出了一种对万年历芯片进行控制实现时间同步的计时装置，可以应用于各种需要时间显示的场合，如政府机构、国防、学校、医院、交通、金融等部门。

背景技术

目前时间显示装置应用较为普及，但由于时间显示装置的时钟无论是采用石英晶振还是机械装置，其频率准确度存在误差。因此时钟长时间运行就会产生误差，目前误差主要采用人工校准，给人们带来不便。

为了实现校准，人们采用了许多方法，如长波、短波较时和卫星导航系统校时，如发明专利”卫星授时的时间显示装置”(授权号:201210132569.4)，该发明提出利用卫星授时实现自动同步的方法,但这方法需要控制器直接控制显示模块,需要编制独立的软件和采用较多的器件，造成成本价格较高，难以普及。

发明内容

为降低同步时钟的成本，本发明提出了一种独特的电路结构和方法，可以充分利用原有的计时时钟，达到大幅度降低成本的目的。

本发明的技术方案为：计时装置由电源单元、外框单元、显示器、驱动电路、万年历芯片、调节按钮、接口电路、单片机和时间源组成。电源单元为各部分提供电源，外框单元则组成计时装置的机械结构部分。万年历芯片输出接至驱动电路，驱动电路输出接至显示器，万年历芯片与调节按钮相连；当需要对计时装置进行时间调整时，通过人工对按钮进行操作即可。按钮与单片机控制的接口电路相连，时间源的输出与单片机相连。时间源可以是：北斗接收机、GPS接收机、GALILEO接收机、GLONASS接收机、网络时间、电波接收机等，时间源与单片机的连接方式可以是：串口、SPI、I2C、无线、WIFI、网络接口等。

自动校时步骤如下：时间源得到基准时间后送给单片机，单片机得到该时间后，输出信号至接口电路，接口电路产生模拟人工校准信号，万年历芯片得到模拟人工校准信号后更新内部时间；时间更新后万年历开始计时，此时输出的时间即是同步后的时间。

该发明的优点在于利用了计时装置通用的万年历芯片和显示部分，单片机无需独立计时和直接控制显示模块，结构简单，成本低，便于大规模推广。

附图说明

图1为基本组成图；

图2为万年历、接口电路、单片机之间的连接关系；

图3为时间自动同步流程；

图4为脉冲调节时间原理；

图5为调整脉冲计算原理。

具体实施方案

   计时装置的组成如图1所示，计时装置由电源单元、外框单元、显示器、驱动电路、万年历芯片、调节按钮、接口电路、单片机和时间源组成。电源单元将输入电源转换为各部分需要的电能形式，为各部分提供电源；外框单元则组成计时装置的机械结构部分，可以是铝合金边框组成的框架结构，也可以是将金属板材进行弯折构成盒体。万年历芯片是一种可自动进行时间计数，输出年月日、时分秒、星期等信息的芯片；驱动电路是一种功率放大电路，显示器可显示当前时间及日期，可以是数码管显示、LED管显示和液晶显示；万年历的输出接至驱动电路，驱动电路的输出接至显示器。接口电路受单片机的控制呈现高阻或短路状态，可采用三态门集成电路、继电器等方式实现。接口电路有多个输出，调节按钮的管脚与接口电路的输出脚一一连接。

调节按钮是一组按钮，可以人工调节计时器的时间，目前市场销售的计时器均有，属于公知内容。万年历芯片与调节按钮相连；当需要对计时装置进行时间调整时，通过人工对按钮进行操作，可调制任意设定的时间。

万年历、接口电路、单片机之间的连接关系如图2所示，万年历芯片的两脚与调节按钮两脚相连，调节按钮的两脚与接口电路的两脚相连；单片机的输出与接口电路相连，接口电路在单片机的控制下可呈现高阻或短路状态。接口电路在单片机的控制下，可以模拟了人工控制调节按钮产生的信号，实现了对万年历芯片的时间调节。

单片机系统包括单片机、复位、振荡电路等部分，是公知内容。单片机的输入输出口与调节按钮的一端相连。时间源是指可以获得特定时间的装置，可以是：北斗接收机、GPS接收机、GALILEO接收机、GLONASS接收机、网络时间、电波接收机等，时间源获得特定时间后，将时间信息输出至单片机。时间源与单片机的连接方式可以是：串口、SPI、I2C、无线、WIFI、网络接口等。

 计时装置的自动同步过程如图3所示，描述如下：

1、单片机执行程序，判别是否需要进行时间同步；

2、单片机与时间源通信，得到当前时间；

3、万年历具有一个初始时间，单片机根据初始时间和获取的时间源时间，计算出需要调整的时间，生成调节脉冲；

4、单片机输出信号初始化万年历，再输出调节脉冲，将万年历的时间更新为当前时间。

图4为脉冲调整时间原理，当输入切换脉冲，则当前调整设置在“年”，“月”，“日”，“时”，“分”，“秒”之间切换，如当前调整设置为“年”，则此时输入调整脉冲，则年值发生变化。

图5为调整脉冲数的计算原理，描述如下：

当前年与初始年相减，得到年调整脉冲；

当前月与初始月相减，得到月调整脉冲；

当前日与初始日相减，得到日调整脉冲；

当前时与初始时相减，得到时调整脉冲；

当前分与初始分相减，得到分调整脉冲；

当前秒与初始秒相减，再加上调整过程时间秒，得到秒调整脉冲。

调整过程时间秒是指万年历芯片从初始化到调整结束期间的总秒数，当万年历芯片仅支持整分钟调节时，可按预置的整分钟时间计算调整时间秒。

综上所述，本发明提出了一种可自动同步的计时装置，采用了对万年历芯片进行更改实现时间同步，简化了计时装置结构，降低成本，具有很强的实用性和广阔的应用前景。

尽管本发明的内容已经作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改与替代都将是显而易见的。因此本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (5)

1.一种可自动同步的计时装置，其特征在于计时装置由显示器、驱动电路、万年历芯片、调节按钮、接口电路、单片机、时间源、电源单元和外框单元组成；万年历芯片输出接至驱动电路，驱动电路输出接至显示器，万年历芯片与调节按钮相连；调节按钮与接口电路相连，单片机与接口电路相连；时间源的输出与单片机相连；电源单元为各部分提供电源，外框单元则组成计时装置的机械结构部分。

2.根据权利要求1所述的计时装置，其特征在于，接口电路在单片机的控制下，模拟了人工控制调节按钮产生的信号，实现了对万年历芯片的时间调节。

3.根据权利要求1所述的计时装置，其特征在于，万年历芯片的两脚与调节按钮两脚相连，调节按钮的两脚与接口电路的两脚相连。

4.根据权利要求1所述的计时装置，其特征在于，单片机的输出与接口电路相连，接口电路在单片机的控制下可呈现高阻或短路状态。

5.根据权利要求1所述的计时装置，其特征在于其自动同步过程如下：

第一步，单片机执行程序，判别是否需要进行时间同步；

第二步，单片机与时间源通信，得到当前时间；

第三步，单片机根据万年历的初始时间和获取的时间源时间，计算出需要调整的时间，生成调节脉冲；

第四步，单片机输出信号初始化万年历，再输出调节脉冲，将万年历的时间更新为当前时间。