CN104950774B - 具备断电保护功能的时钟保持装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具备断电保护功能的时钟保持装置，它包括单片机和继电器，单片机的输入口与测控设备的时钟信号输出口相连，且该时钟信号输出口与继电器的一个输入口相连，所述单片机的两个输出口分别与继电器的输入口相连，其中一个输出口用于传输单片机内部产生的时钟保持信号，另一个输出口为单片机产生的切换控制信号用于控制继电器的常闭触点的切换。本发明保证即使在断电情况下，时钟输出信号连续不间断。不因为时钟信号中断影响后续关联设备的恢复，明显缩短了测控设备的重新启动时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种时钟保持装置，特别是涉及一种基于单片机的具备断电保护功能的航天测控设备时钟保持系统。
背景技术
目前，测控设备的时钟产生装置不具备断电保护的功能。当切换电站电源，断电或者设备局部故障时、全系统时钟中断。受限于测控设备的工作机理，时钟信号中断将显著延长测控设备重新恢复启动的时间。由于设备的功率较大，如果整体使用UPS（不间断电源）供电，装置体积将明显增大，并且成本较高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种成本更低，体积更小的具备断电保护功能的时钟保持装置，保证即使在断电情况下，时钟输出信号连续不间断。
本发明的目的是这样实现的：一种具备断电保护功能的时钟保持装置，它包括单片机和继电器，单片机的输入口与测控设备的时钟信号输出口相连，且该时钟信号输出口与继电器的一个输入口相连，所述单片机的两个输出口分别与继电器的输入口相连，其中一个输出口用于传输单片机内部产生的时钟保持信号，另一个输出口为单片机产生的切换控制信号用于控制继电器的常闭触点的切换，当所述测控设备产生的时钟信号正常时，继电器的常闭触点将时钟信号输入与时钟信号输出接通，当测控设备产生的时钟信号异常时，继电器的常闭触点将时钟保持信号与时钟信号输出接通。
所述单片机包括初始化模块、时钟检测与切换模块、供电与断电保护模块和时钟产生模块：
初始化模块将单片机设置输入端口为高阻抗状态，设置切换控制信号和时钟保持信号端口为输出状态；
时钟检测与切换模块持续检测测控设备产生的时钟，并根据时钟检测结果实时切换使用本装置的时钟或原有在线时钟；
供电与断电保护模块当装置外部电源正常时，外部电源给单片机中的锂电池和时钟保持电路供电，当外部电源异常时，由锂电池供电，维持时钟信号输出；当外部电源与锂电池供电均异常时，本装置切换使用原有在线时钟，保证装置异常时不影响系统原有功能。
时钟产生模块产生预定周期和脉宽的方波时钟信号。
时钟检测与切换模块持续检测测控设备产生的当前时钟的上升沿信号，在本装置产生的时钟驱动下累加计数器，当计数器达到门限时产生单片机内部的中断事件，单片机在中断事件服务程序中，输出切换控制信号，控制继电器切换时钟信号。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本发明保证即使在断电情况下，时钟输出信号连续不间断。不因为时钟信号中断影响后续关联设备的恢复，明显缩短了测控设备的重新启动时间；
（2）正常情况下，本系统持续监测在用时钟信号，仅在原信号路径中插入一个继电器，不改变系统原有指标。
（3）与UPS方案相比，本发明成本更低，体积更小。
附图说明
图1为本发明的系统信号流程图。
图2为本发明中单片机的内部处理流程图。
具体实施方式
参见图1，本发明涉及一种具备断电保护功能的时钟保持装置，包括单片机和继电器，在单片机上设置有5路数字信号接口，一路是与测控设备相连的时钟信号输入，与显示设备相连的两路检测结果输出，一路是单片机产生的系统时钟保持信号输出，一路是切换控制信号输出。
其中，测控设备产生的时钟信号分别与单片机的时钟信号输入接口和继电器的输入口相连，时钟保持信号输出接口和切换控制信号输出接口分别与继电器的两个输入口相连。
所述两路检测结果输出为数字信号，且为互斥态，控制红绿双色LED。绿色LED亮表示时钟信号正常，红色LED亮表示时钟信号异常。LED均熄灭表示该装置处于关机状态。
所述切换控制信号输出接口用于向继电器传输单片机产生的切换信号来控制时钟保持信号输入口和与测控设备相连的时钟信号输入口的开关。
时钟保持信号输出接口产生的信号为本装置自身产生的时钟。
参见图2，所述单片机包括初始化模块、时钟检测与切换模块、供电与断电保护模块和时钟产生模块。时钟检测与切换模块持续检测测控设备产生的时钟，并根据时钟检测结果实时切换使用本装置的时钟或原有在线时钟。所述时钟产生模块产生本装置预定的时钟。
三个模块的功能是这样分配和协同工作的。
①初始化模块，单片机设置输入端口为高阻抗状态，避免该检测端口降低原有时钟信号幅度或影响原有时钟信号指标，设置切换控制信号和时钟保持信号端口为输出状态。这里的原有时钟是指测控设备传输来的时钟信号。
②时钟检测与切换模块，持续检测测控设备产生的当前时钟的上升沿信号，在本装置产生的时钟驱动下累加计数器。当计数器达到门限时，在特定条件下，产生单片机内部的中断事件。单片机在中断事件服务程序中，输出切换控制信号，控制继电器切换时钟信号。在该事件处理程序中，同时设置双色LED的状态。
③供电与断电保护模块，当装置外部电源正常时，外部电源给单片机中的锂电池和时钟保持电路供电。当外部电源异常时，由锂电池供电，维持时钟信号输出。这一个电源管理的过程由充电管理集成芯片完成。当装置处于关机状态或完全失电时，继电器常闭触点接通检测信号输入和时钟信号输出，保证装置异常时不影响系统原有功能。
④ 时钟产生模块，使用单片机的PWM技术，产生预定周期和脉宽的+5V方波时钟信号。时钟产生模块配置单片机的功能寄存器，配置时钟保持信号输出端口为输出状态，设置PWM信号的周期和脉宽，然后产生时钟。
其中，②所述特定条件指的是在预定的时间间隔内没有检测到时钟信号。
Claims (3)
1.一种具备断电保护功能的时钟保持装置，其特征在于它包括单片机和继电器，单片机的输入口与测控设备的时钟信号输出口相连，且该时钟信号输出口与继电器的一个输入口相连，所述单片机的两个输出口分别与继电器的输入口相连，其中一个输出口用于传输单片机内部产生的时钟保持信号，另一个输出口为单片机产生的切换控制信号用于控制继电器的常闭触点的切换，当所述测控设备产生的时钟信号正常时，继电器的常闭触点将时钟信号输入与时钟信号输出接通，当测控设备产生的时钟信号异常时，继电器的常闭触点将时钟保持信号与时钟信号输出接通。
2.根据权利要求1所述的一种具备断电保护功能的时钟保持装置，其特征在于所述单片机包括初始化模块、时钟检测与切换模块、供电与断电保护模块和时钟产生模块：
初始化模块将单片机输入端口设置为高阻抗状态，设置切换控制信号和时钟保持信号端口为输出状态；
时钟检测与切换模块持续检测测控设备产生的时钟，并根据时钟检测结果实时切换使用本装置的时钟或原有在线时钟；
供电与断电保护模块当装置外部电源正常时，外部电源给单片机中的锂电池和时钟保持电路供电，当外部电源异常时，由锂电池供电，维持时钟信号输出；
时钟产生模块产生预定周期和脉宽的方波时钟信号。
3.根据权利要求2所述的一种具备断电保护功能的时钟保持装置，其特征在于时钟检测与切换模块持续检测测控设备产生的当前时钟的上升沿信号，在本装置产生的时钟驱动下累加计数器，当计数器达到门限时产生单片机内部的中断事件，单片机在中断事件服务程序中，输出切换控制信号，控制继电器切换时钟信号。
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