CN1059974A - 无线电钟表 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子钟、表。这种电子钟、表具 有无线电接收装置，可以通过接收无线电台发出的标 准校时信号，对钟、表内的计数器进行定时校正，使 钟、表的累计误差大大减少，从而确保钟、表显示时间 的高度准确性。本钟、表还可以利用无线电进行时差 调整，呼叫电话号码显示，天气预报显示，日期显示和 调整，星期显示，蓄电池充电控制。当钟、表出现故 障，计时误差大于允许范围时，本钟、表还可以自动报 警。

Description

本发明涉及一种电子钟、表，尤其涉及一种无线电控制钟、表。

在人们的印象中，任何钟、表总存在一定的计时误差（目前，人们所使用的电子手表，中档的日误差为0.5秒左右，高档的为3秒年左右），更何况在一些特殊情况下、手表的误差还会超过正常误差范围（比如：电池没电了，环境条件变差，年久失修等）。因此;出于实际需要和心理原因，人们不得不经常留心自己的手表是否准确，并做相应的校准。

有些电子手表还配有日历显示功能，这种手表一般每个月需要进行一次日期调整。

世界各地存在着时差，当您从一个地区到达另一个地区时，往往要根据当地时间来调整手表。

总之，调校钟表是人们不得已而做的事情，它反映出现有钟表存在的不足，经常调校钟表还可能使钟表损坏。

利用现有技术来提高钟表的精度，一般采用提高晶振频率和提高晶振稳定度两种方法。这两种方法因受到客观条件限制，对精度的提高都是有限的，而且会大大提高制造难度和钟、表的成本。

随着集成电路的发展，人们已制造出了附有收音机和电视机功能的手表，使手表的用途大大拓宽了。但是，对一般消费者来讲，手表主要是计时工具，上述功能不一定很实用。收音机或电视机每日对人们最基本的意义之一也许是校时和收听（看）天气预报。但是，校时和天气预报都有特定的时间要求，这也给人们带来某种不便。

为了解决上述问题，这里揭示了一种电子钟表。该电子钟表利用表内的无线电接收装置来接收电台发出的诸如：校时、天气预报、日历、时差调整、呼叫电话号码和电池充电等信号来自动控制钟表中的相应执行装置完成上述功能，而无需手动操作。此外，这种钟表还可以在其计时误差超出允许范围时自动报警。

因而，本发明的主要目的在于大大减小现有钟表存在的累计计时误差。

本发明的另一个目的是要使钟表具有在工作不正常时自动报警有功能。

本发明的另一个目的是使钟表无需手动完成时差调整。

本发明的另一个目的是使钟表无需手动完成日历调整。

本发明的另一个目的是使钟表无需拆御即可进行电池充电。

本发明的另一个目的是使钟表具有天气预报功能。

本发明的另一个目的是使钟表具备呼叫电话号码显示的功能。

图1是本发明的原理结构框图。

图2A是本发明的无线电接收机部分原理结构框图。

图2B是本发明的无线电接收机部分原理说明图。

图2C是本发明的无线电接收机部分有关点波形图。

图3A是本发明的工作信号码判别部分原理结构框图。

图3B是本发明的工作信号码判别部分原理结构说明图。

图3C是本发明工作信号码判别部分有关点波形图。

图4A是本发明功能信号判别部分原理结构框图。

图4B是本发明功能信号判别部分原理结构说明图。

图5是本发明时差调整部分原理结构框图。

图6是本发明计时误差调整、显示部分原理结构框图。

图7是本发明电话号码显示部分原理结构框图。

图8是本发明原理结构说明图。

图9是本发明对日期、计时误差、天气预报、呼叫电话号码进行显示的显示盘结构说明图。

图10是本发明充电部分电路和机械结构说明图。

图11是本发明声音信号发生器原理和安装结构说明图。

参见图1从电台发来的无线电控制信号被无线电接收机Ⅰ接收，并整形后，转换成具有一定脉冲宽度的标准脉冲信号P，该脉冲信号首先被工作信号判别器Ⅱ判别，如在该判别器规定的时间内所收到的脉冲信号P的个数与预先规定所要求的个数正好相等，则判别器Ⅱ发出一控制信号，使信号通道。打开。此后，脉冲信号P一方面被送到判别器Ⅱ，用来维持其输出的控制信号，以保证通道Ⅳ打开，另一方面通过信号通道Ⅳ后的该脉冲号信号P′被送到功能选择器Ⅴ进行功能判别。在规定时间内，功能选择器根据所接收的脉冲信P′的个数，来确定下一步要进行那个功能的操作，并发出控制信号去开启所指定的功能单元。同时使发声器Ⅻ发声提醒人们注意。当某一功能单元被开启后，该单元就根据后续脉冲信号P′的指令，完成相应的操作。当某一功能操作完成后，无线电台将停止发送控制信号，工作信号判别器Ⅱ在某一最长规定时间内末收到脉冲号P后，将自动关闭信号通道Ⅳ，并发出一清零信号R使各功能单元的有关信号寄存器恢复到初始状态。此后，工作信号判别器也恢复到初始状态，做好执行下一次操作的准备。

参见图2A，无线电接收机部分主要由高频信号放大器Ⅰ，窄带滤波器2，检波器3和标准脉冲发生器4，5等部分组成。其工作原理如下：

参见图2B和图2C，由无线电台发生的高频调幅信号Va（100%调制）被天线（表壳）接收后，被送到高频信号放大器、进行放大，放大后的作号Vb（其幅度大大超过输入信号Va）被送到窄带滤波器2进行选频，该窄带滤波器2应有很窄的通频带，只能允许专为此发明目的而特设的某一频率信号通过。从该滤波器输出的信号Va（其幅值有一定衰减）被送到波和脉冲整形器3，从该检波和脉冲整形器3输出的信号Vd为与输入高频信号频率相同、去除负半波、并整形后的高频脉冲方波，该信号Vd又被送到与门4。在第一个高频脉冲方波末到来前，定时器5的输出P为低电平“0”，此时与门4由于输入的倒相作用而处于“通”状态。当第一个高频脉冲Vd到来后，通过与门4到达定时器5的清零端，使其清零，定时器5的输出P由低电平“0”翻转成高电平“1”。此时与门4被信号P封锁，定时器5在手表晶振脉冲信号S′作用下进行计数，经过一段时间T1后，（定时到达）其输出又由“1”翻转成“0”，又使与门4重新开通，当经过一段时间T2后，第二个高频脉冲串到达与门4时，上述工作过程将重复进行。这样，由电台发生的高频信号被转换成脉宽T1由人为确定的低频脉冲信号P，用以控制后续各功能块的工作。

参见图3A，为了区别出是无线电台发生的控制信号还是干扰信号，本发明设计了信号通道开、关判别功能单元Ⅱ。接收机Ⅰ收到的无线电信号只有在定时器20规定的时间范围内，正好使寄存器15-17存入规定的脉冲个数，功能单元Ⅱ才会发出一“1”电平控制信号K，使信号通道单元Ⅳ打开，允许后序脉冲P继续通过。如果信号个数少于或多于规定个数，或者在信号门打开后，在定时器22规定的时间范围内末收到信号P，则功能单元Ⅱ将立即使信号通道关闭，并同时发出一寄存器清零信号R使有关寄存器内容清零，整机恢复到初始待命状态。功能单Ⅱ的具体工作原理如下：

参见图3A，图3B，图3C。在第一个信号脉冲P末到来前，定时器20和定时器22输出为“1”电平，使与门24处于开状态，输出J的状态由P来决定，并使由与门23、25、26和27组成的异或门输出K为“0”电平，使信号通道皿处于关闭状态，与门19输出R为“1”电平，使有关寄存器清零，工作信号码判别门18因寄存器16输出Q5为“0”，输出E为“0”，电平E送到与门14，使与门14关闭，输出G处于“0”，E经反射器送至与门13，使与门13处于开状态（输出状态由P′决定）。

当第一个信号脉冲P到达与门24后，输出J由“0”变成“1”，使定时器20清零，并在S′信号作用下进入定时状态，输出H由“1”变成“0”。在H“0”电平作用下，与门24输出被封锁，在定时器20末达到定时时间前，输出J始终为“0”，而不受P脉冲控制。这样，可确保在定时器20的定时期间不会再次被置零。此时，由于H为“0”，定时器2输出Ⅰ为“1”，使异或门输出K由“0”变成“1”，使信号通道Ⅳ打开，同时也使与门19输出K由“1”变成“0”，使有关寄存器处于可寄存信号状态。信号脉冲P经过信号通道后称P′，P′脉冲经过与门13到达寄存器15，使输出Q4由“0”变成“1”。

设定时器20的定时时间为T20，则按照本应用例，只有在T20到达时，寄存器15输出Q4为“0”，寄存器6输出Q5为“1”，寄存器17输出Q6为“0”，即正好存入二个脉冲信号P′时，工作信号码判别门18输出E才会在定器20到达定时时间，输出H由“0”变成“1”的瞬时，由“0”转变成“1”，否则E将始终为“0”，并且将由于H和J又一次同时为“1”，致使与门19输出R由“0”变为“1”。又一次使各有关寄存器清零，异或门也会因输入又一次同时为“1”，致使输出K由“1”变成“0”，使信号通道Ⅳ关闭。

现假定在定时器20定时到达时，寄存器15-17中正好存入二个脉冲信号P′，则信号码判别门18输出E由“0”变成“1”，使与门13关闭，并使与门14打开，输出G由“0”变成“1”，G使定时器22置零，并进入定时状态，其输出Ⅰ由“1”变成“0”，并使与门24仍旧处于封闭状态，输出J保持为“0”，以此确保定时器20在定时器22定时期间不会再被清零。输出H保持为“1”。此时，由于H由“0”变成“1”，Ⅰ由“1”变成“0”，使异或门输出K仍旧保持为“1”，信号通号Ⅳ保持“通”状态。此后，只要信号脉冲P′的最长周期小于定时器22的定时时间T22，则每一P脉冲到来时，都将使定时器22再次被清零，从而使其输出Ⅰ始终为“0”，功能块Ⅱ各输出状态始终保持不变，信号通道Ⅳ始终处于“通”状态。

如果在T22到达时，第二次清零脉冲P末到达，则定时器22输出将由“0”变成“1”，使得与门19输出R由“0”变“1”，使各有关寄存器清零，异或门输出K也将由“1”变成“0”，信号通道Ⅳ关闭，功能块Ⅱ重新进入待命状态。

在此应特别指出的是：本发明中所使用的有关寄存器和定时器，除特别注明外，均为脉冲前沿触发型。

参见图4A、图4B。当信号通道Ⅳ打开后，功能选择器Ⅴ即开始工作，它是根据在某一规定时间内所记录的信号脉冲P′的个数来判别目前应进行哪一部分功能块的操作（每一个功能块都设有确定的代码），并对该功能块发出工作信号，直至操作完成，现说明其工作原理如下：

在信号脉冲P′末到来前，定时器7输出为“1”，该信号经反向后被送到与门8，使其输出处于“断”状态。此时，由于功能码寄存器（FR1，FR2，FR3）输出Q1，Q2，Q3均为“0”，使得译码器10的5个功能信号输出端B4-B8均为“0”，该信号经或非门12后，使其输出为“1”，此时与门11处于“通”状态。

当第一个信号脉冲P′到来时，P′通过与门11使定时器7清零，进入定时状态。定时器7输出由“1”变“0”，使与门8由“断”变成“通”状态，使译码器10由“通”变成“断”状态，使与门11由“通”变成“断”状态，以确保在定时末到前，定时器7不会再次被P′脉冲清零。

在定时器7定时末到达前，P′脉冲通过与门8送到寄存9存贮。定时到达后，定时器7输出由“0”变“1”，与门8被处于“断”状态，译码器10对寄存器9的内容进行译码。如寄存器中所存贮的数正好是3-7中的某一个数，则译码器输出B4-B8中必有一个为“1”，该信号一方面被发到相应的功能块，使功能块进入工作状态，同时又使与非门“12”输出由“1”变成“0”，使与门11始终处于“断”状态，以避免后续信号使定时器7清零，从而保证与门8始终处于“断”状态，确保寄存器9中的内容在该操作完成前不再发生变化，译码器10输出也将保持不变。B信号同时还使发生器48工作，提醒人们注意。

当该次功能操作完成后，从工作信号码判别器Ⅱ发来的清零信号R将使寄存器9清零，使功能选择器Ⅴ重新回到“待命”状态，以准备进行下一次操作。

参见图5，时差调整功能块Ⅲ的工作原理是：当钟表目前所指示的时间与当地标准时间不同时，无线电台要求，将按照一定的时序发生控制信号对钟表的显示系统（如指针）进行快速调整。比如，原手表中指针驱动同步马达正常转速为每秒钟转180°，则在此情况下，可以根据马达允许的最高转速，使其每秒钟转n×180°以达到快速调校时差的目的。目前，手表中的同步马达每转动180°所需的时间约为7.8ms左右，则其最高转速n为128.2转/速，即每1秒钟内手表可走2.14分左右，按此高速，表针走完12小时约需5分37秒。当手表经调校后指示的时间与当地时间相同时，手表应自动恢复到正常走时状态，现说明功能块Ⅲ工作过程如下：

该功能块设有一个12小时寄存器29用以寄存手表指针所指的实际时间。同时还设有一些参照小时寄存器33，用于存贮校时时，无线电电台所提供的当地标准时间。在手表校时完成时，即寄存29所寄存的时间与寄存器33所要求的时间为相同时，经过时差比较器30的比较后，控制门34和门31使指针马达Ⅶ的驱动信号和校时寄存器33，12小时寄存器29输入计时信号都自动恢复到正常的秒脉冲信号，而无论此时无线电台是否仍旧发出快速脉冲校时信号。这样可以确保假如您的手表在电台发出校时信号时已与当地时间相同，则不会再受电台发出的快速校表脉冲P′的影响。

现假设此时手表指示为1∶00而当地时间为4∶00，则当无线电信号使校时功能信号B4由“0”变成“1”后，定时器28被清零，输出O由“1”变成“0”，使信号通道32由“断”变成“通”，使参考时间寄存器33被清零，使时差比较器30被置于“断”，并使高、低转速选择器31的输出N为“0”，即在定时器28定时未到前，不向步进马达驱动器提供任何驱动脉冲，12小时寄存器也因此而停止计数。由于此时时差比较器30输出M为“0”，使秒信号通道34处于“断”，输出Q为“0”，从而使参考时间寄存器33直接对由通道32而来的P′脉冲信号进行快速计数。现假设在0.5秒内，寄存器33中所计时间为14484.7秒（约4小时1分25秒），定时器28在0.5钞定时到达后输出O由“0”变成“1”，使得信号通道32处于“断”，后续P′脉冲不能继续通过，使得时差比较器30和高低速选择器31进入工作状态。此时，时差比较器将对寄存器9所指示的时间和参考时间寄存器33所指示的时间进行对比，如果相同，则比较器30输出M为“1”，否则为“0”。当M为“1”时，速度选择器则只允许正常秒脉冲通过去驱动步进电机。正常运转。当M为“0”时，速度选择器则只允许快速脉冲信号P′通过去驱动步进电机高速旋转，并且使寄存器29快速计数，直至寄存器29中所计时间与寄存器33中相同时为止。

由于寄存器33此时为14484.7秒（约4小时1分25秒），而寄存器29此时为3600秒（1小时），存在时差，所以时差比较器30输出M为“0”，速度选择器31输出为P′，步进电机在脉宽为7.8秒的脉冲信号P′的作用下以每秒128.2转的高速带动表针高速旋转，经过84.9秒（1分215秒），使表针指示正好与当地标准时间相同。时差比较器30输出M由“0”变成“1”，速度选择器31和秒信号控制门34只允许秒脉冲通过，此时步进电机M1，又以每秒180°的正常速度带动指针运行，而寄存器29和33则在相同的秒脉冲S作及下同步计数，至此，校时工作完成。

应该指示的是，在定时器28的定时定间（设为0.5秒）内，脉冲信号P′的最高输入数应能达到12×3600个（12小时），而当脉冲信号P′驱动马达M1高速运转时，脉冲信号P′的最小周期应在于马达稳定运转所需的最小周期（此处假设为7.8ms）。

参见图6，计时误差校正功能单元部分主要起到在每小时一次的无线电台校时信号到来时，手表中的误差校正系统能够根据：准确、不准确（在误差允许范围内）和不准确（超出误差允许范围）等三种不同情况，对手表计时进行调整或显示手表工作超出误差允许范围，其工作原理如下：

在校时信号末到来前，由石英晶体振荡器36产生的32768HZ时基脉冲信号S′被送到分频器37，使其输出为秒脉冲S，S信号又被送到一个60秒钟寄存器3进行计数（3600秒），S信号同时还被送到步进马达M1去驱动指针。

当功能选择信号B6由“0”变“1”，使计时误差校正单元被选中后，门41处于“通”状态，此时，假设当标准时间为：1点59分59秒时，电台发出一个校时脉冲信号P′，则该脉冲信号使门41的输出U由“0”变成“1”，该信号使平时处于关闭状态的译码器39进行译码，此时：1、如果60秒寄存器38正好计数为59，则译码器输出一信号后，使分频器37清零以消除可能存在的误差（快）零，下1秒钟到后，寄存器38计时为60秒，马达M1正好使指针指向时间2小时整（在此，我们假设这里所例举的手表，其每日误差≤0.5秒）。2、如果60秒寄存器38计数为58秒，则译码器39输出F3经过门40后发出一控制信号T使分频器37产生一进位秒脉冲输出S，而后被清零，使60秒寄存器计数由58变成59，使马M1快进1秒（指示59秒）。3、如果60秒寄存器38计数为57秒或60秒，说明手表计数已超过允许误差范围（1秒），则译码器39输出F7信号使与门F23“通”，并使P′信号通过门G21后，至或门G15（见图8），驱动马达M2在此，60秒寄存器在每计满60秒后会自动清零使多功能显示盘显示计时超出误差允许范围。

参见图7，电话号码显示功能单元主要作用是：当来自电信局的无线电号使该单元工作后，该单元首先对无线电信号进行判别，看看是否与本手表的电话代码相一致？如果一致，则发出一控制信号使信号门47“通”，允许后续对方呼号电话号码信号通过，该信号按照一定的规律和时间间隔驱动马达M2，使M2驱动功能显示盘按照对方电话号码的数字次序，一位接一位地显示对方电话号码，其工作原理如下：

当B7功能选择信号到来后，首先使定时器42清零并进入定时状态，输出Ⅴ由“1”变成“0”，该信号经反向后送到与门43，并使电话号码比较器45输出为“0”，使控制门47处于“断”。定时到达前，在B7V的作用下，与门43处于“通”，电话号码信号脉冲P′经过门43到达号码寄存器44进行计数。当定时器42的定时到达后，输出Ⅴ由“0”变成“1”，使门43关闭，号码译码器45工作，此时该译码器对寄存器44中每一位号码与存贮器46中的本机代码进行对照，如相同，则输出Z为“1”，否则为“0”。当Z为“1”时，表示为本机被呼叫，此时，Z“1”信号使发声器48发出声音，通知持表人有呼叫电话，同时，使门47打开，后续呼叫号码脉冲信号P′按照一定的规律通过门47后驱动马达M2，使其带动显示盘一位接一位地显示对方电话号码。

参见图8，当天气预报功能被选通时，功能选择信号B5使与门G14“通”，后续脉冲信号P′经过门G14和或门G15驱动马达M2带动显示盘显示天气（晴、雨、雪、阴等）。

参见图8，当充电功能被选通时，功能选择信号B8使电源通道G20打开，允许外部电源对表内蓄电池充电，充电完毕后，B8由“1”变成“0”，表内电池与表外呈高电阻绝缘状态。

参见图9，功能显示盘工作原理如下：在常态下，显示盘1在马达M1的驱动下显示日，显示盘2在马达M2的驱动下显示星期。如图所示，此刻显示1号，星期一。

当天气预报功能信号到来后，比如天气为晴，则由于显示盘只能逆时针运转（单向运转），为了显示“晴”符号，显示盘从符号“星期一”算起需转过12个显示符号。此时，无线电台会根据此要求，连续快速发出12个脉冲信号，使马达M2连续转动12次，驱动显示盘中“晴”符号到达显示窗口。经过一段显示时间后，电台又发出12个连续脉冲，驱动马达M2连续转动12次，使显示窗口的内容又恢复到原来的“星期一”。

同理，无线电台的自动控制系统会自动跟踪、记录每一时刻显示盘1和2所显示的内容，并根据需要，发出脉冲时序信号驱动马达M1和M2使显示盘显示所需要的内容。

参见图10b，手表底盖结构示意图，底盖主要由三部分组成：A为金属电极、C为另一金属电极、A和C通过绝缘体D隔离。参见图10a手表电源系统电路原理图，金属电极A与表内MOS电源开关管T1一端相连，T1的另一端B与表内蓄电池正极相连，电池负极与金属电极C相连。

平时，由于B8为“0”，T1处于“断”状态，蓄电池50与表绝状态。

当功能选择信号使B8为“1”时，T1处于“通”状态，此时外部电源51可以通过电极A和C向表内蓄电池50充电，充电完成后，电台停止发射信号，B8由“1”自动变成“0”，外部电源51与内部电池50的联系停止。

以上是对本发明的原理说明，在本发明实质构思内容的基础上，人们还可以做许多改进和完善。比如：计时误差报警可以根据实际情况放宽到几分钟，呼叫电话号码可由寄存器加以寄存，并保持到您需要清除的时候，天气预服可以有最高和最低温度，显示方式也可采用液晶显示，显示盘上的内容还可以根据人们的需要增减，为了提高无线电台工作效率，还可以在表内设置高速输入，低速输出寄存器，在很短的时间内将电台发出的指令存入，然后根据指令要求去控制手表进行相应的操作等。但是，经上种种改进和完善都将是基于本发明构思基础之上。

Claims (1)

1. 一种无线电控制电子钟、表，它包括：

   一个无线电接受装置，它用来接收某一特定频率的高频控制信号，并产生一相应的低频冲信号。

   一个连到所述无线电接收装置的信号判别装置，它对所述低频脉冲信号进行有效判别，而产生一个第一控制信号。

   一个连到所述无线电接受装置和所述信号判别装置的信号通道装置，它在所述第一信号控制下允许所述低频脉冲信号通过。

   一个连到所述信号通道装置的功能选择装置，它对所述低频脉冲信号进行有效判别，产生一个第二控制信号。

   一个连到所述信判别装置、信号通道装置和功能选择装置的计时误差调整装置，在所述低频脉冲信号、第一和第二控制信号的共同作用下，它产生一个第四计数误差调整控制信号。

   一个连到所述的信号判别装置、信号通道装置和功能选择装置的天气预报控制装置，在所述低频脉冲信号、第一和第二控制信号的共同作用下，它产生一个第五天气预报控制信号。

   一个连到所述的信号判别装置、信号通道装置和功能选择装置的呼叫电话号码显示控制装置，在所述低频脉冲信号、第一和第二控制信号共同作用下，它产生一个第六呼叫电话号码显示控制信号。

   一个连到所述的信号判别装置、信号通道装置和功能选择装置的充电控制装置，在所述低频脉冲信号、第一和第二控制信号共同作用下，它产生一个第七充电控制信号。

   一个连到所述功能选择器的发声装置，它在第二信号作用下产生一个声音信号。

   一个接收所述第三和第四控制信号的时间显示装置，它在所述控制信号作用下显示时间和日期。

   一个接收所述第三和第四控制信号的时间显示装置，它在所述控制信号作用下，显示时间和日期。

   一个接收所述第五和率六控制信号的功能显示装置，它在所述控制信号作用下，显示天气预报，呼叫电话号码，星期和计时超出允许误差。

Images