CN106054580B - 时钟芯片的秒信号校准方法 - Google Patents

时钟芯片的秒信号校准方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种时钟芯片的秒信号校准方法，包括RX‑8025时钟芯片、HT6025 MCU芯片、时钟校验仪、微处理器、报警电路和示波器；RX‑8025时钟芯片的FOUT脚与HT6025 MCU芯片的OSCI晶振输入脚电连接，HT6025 MCU芯片的OSCO脚悬空，RX‑8025时钟芯片的FOE和VDD脚短接，HT6025 MCU芯片的TOUT脚与时钟校验仪电连接，微处理器分别与时钟校验仪、报警电路和示波器电连接；本发明具有校准精度高、校准效率高，有效降低生产成本的特点。

Description

时钟芯片的秒信号校准方法
技术领域
本发明涉及电能表技术领域，尤其是涉及一种校准精度高、校准效率高的时钟芯片的秒信号校准方法。
背景技术
电能表所使用的时钟芯片的精度是电能表准确计费的重要基础，目前常用的较表方法如下：
人工筛选时钟芯片精度：将硬件时钟芯片RX-8025直接输出秒信号置外接端口，通过时钟校验仪器观察误差检测是否合格。电能表时钟精度为0.5S/d，即5个PPM左右，虽然RX-8025秒信号在25℃时为5个PPM可勉强满足要求，但在全温度范围内无法满足要求，只能挑选精度相对高的时钟芯片使用，精度不高的则成为废品，人工筛选时钟芯片的方法既耗工时又增加了成本。
用MCU替代RX-8025输出秒信号：某些MCU虽然支持秒信号校准，但由于校准寄存器分辨率不够高的原因，无法将信号校准到高精度时钟的标准。并且MCU输出信号时钟源不具备自动温度补偿，所以在全温度范围内，该信号并不满足高稳定性要求。
发明内容
本发明的发明目的是为了克服现有技术中的时钟芯片筛选方法效率低、成本高，以及校准精度低的不足，提供了一种校准精度高、校准效率高的时钟芯片的秒信号校准方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种时钟芯片的秒信号校准方法，包括RX-8025时钟芯片、HT6025 MCU芯片、时钟校验仪、微处理器、报警电路和示波器；RX-8025时钟芯片的FOUT脚与HT6025 MCU芯片的OSCI晶振输入脚电连接，HT6025 MCU芯片的OSCO脚悬空，RX-8025时钟芯片的FOE和VDD脚短接，HT6025 MCU芯片的TOUT脚与时钟校验仪电连接，微处理器分别与时钟校验仪、报警电路和示波器电连接；包括如下步骤：
(1)将HT6025 MCU芯片的TOUT脚初始化为复用功能1；
(2)将HT6025 MCU芯片的寄存器RTCCON的TOUT[3：0]位配置为[0110]，使TOUT脚输出频率为1HZ的方波，即秒信号，秒信号输出至时钟校验仪，时钟校验仪显示误差Err，当Err＜5PPM时，转入步骤(3)；当Err≥5PPM时，微处理器控制报警电路报警，说明RX-8025时钟芯片质量有问题，作残品处理；
(3)配置HT6025 MCU芯片的寄存器RTCCON的AutoC位，使能HT6025 MCU芯片的RTC手动补偿功能；
(4)选取5n个RX-8025时钟芯片，分为5组，每组包括n个RX-8025时钟芯片，设定m个测试温度；
示波器在每个测试温度下检测每组RX-8025时钟芯片的输出32768频率的误差，微处理器计算得到5组RX-8025时钟芯片误差的平均值e1，e2，e3，e4，e5，根据e1，e2，e3，e4，e5计算得到DFB、DFC、DFD和DFE；其中，DFB为RTC硬件补偿一次项系数，DFC为RTC硬件补偿二次项系数，DFD为RTC硬件补偿三次项系数，DFE为RTC硬件补偿四次项系数；
(5)微处理器用m个测试温度的DFB计算平均值用m个测试温度的DFC计算平均值用m个测试温度的DFD计算平均值用m个测试温度的DFE计算平均值将 写入HT6025 MCU芯片固定的infoflash中，初始化时HT6025MCU芯片会用分别替换RTCCON的DFB、DFC、DFD和DFE；当Err＜1PPM时，转入步骤(6)；当Err≥1PPM时，微处理器控制报警电路报警；，说明RX-8025T时钟芯片质量有问题，作残品处理；
(6)微处理器利用公式DFA＝Err/L计算DFA微调参数，将DFA转换为8位16进制数值，则将4个高位数值写入DFAH，将4个低位数值写入DFAL；其中，DFA为RTC硬件补偿常数项系数，DFAH为RTC硬件补偿常数项系数高位，DFAL为RTC硬件补偿常数项系数低位，L为DFA的精度；
(7)时钟校验仪显示误差Err，当Err＜0.2PPM时，RX-8025时钟芯片的校准完成；
当Err≥0.2PPM时，微处理器控制报警电路报警。
本发明将RX-8025时钟芯片的可输出时钟频率功能和MCU的可分频输出和调校的功能相结合，输出了可调校、高稳定、高精度的秒信号。
本发明解决了芯片RX-8025时钟芯片输出的秒信号在全温度范围内无法达到高精度要求且无法软件校准其精度的技术难题，在RX-8025时钟芯片输出的32768HZ频率给MCU做外部低频时钟源的基础下，使用MCU具备的输出时钟频率功能输出秒信号，该信号外接高精度时钟校验仪得到误差，通过批量测试得到稳定的平均补偿值写入MCU寄存器，再通过时钟微调功能，根据常温误差计算出调整值，把调整值写入MCU的常数项寄存器，从而实现可调校的RX-8025时钟信号功能。
作为优选，所述步骤根据e1，e2，e3，e4，e5计算得到DFB、DFC、DFD和DFE所利用的公式如下：
e＝DFA+DFB×(TMPDAT-Toff)+DFC×(TMPDAT-Toff)2+DFD×(TMPDAT-Toff)3+DFE×(TMPDAT-Toff)4，
e＝e1，e2，e3，e4，e5；
其中，TMPDAT为RX-8025时钟芯片的温度输出，Tof为RX-8025时钟芯片的温度偏置。
作为优选，所述报警电路包括蜂鸣器、限流电路、续流电感L和开关电路；蜂鸣器一端接地，蜂鸣器另一端与限流电路一端连接，限流电路另一端与续流电感L一端连接，续流电感L另一端与开关电路一端连接，开关电路另一端与电源连接。
作为优选，所述时钟校验仪的精度高于0.2个PPM。
作为优选，时钟校验仪的型号为HPU-1012。
因此，本发明具有如下有益效果：校准精度高、校准效率高，有效降低生产成本。
附图说明
图1是本发明的一种电路图；
图2是本发明的报警电路的一种电路图。
图中：RX-8025时钟芯片1、HT6025 MCU芯片2、时钟校验仪3、微处理器4、报警电路5、示波器6、蜂鸣器51、限流电路52、开关电路53。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
如图1所示的实施例是一种时钟芯片的秒信号校准方法，包括RX-8025时钟芯片1、HT6025 MCU芯片2、时钟校验仪3、微处理器4、报警电路5和示波器6；RX-8025时钟芯片的FOUT脚与HT6025 MCU芯片的OSCI晶振输入脚电连接，HT6025 MCU芯片的OSCO脚悬空，RX-8025时钟芯片的FOE和VDD脚短接，HT6025 MCU芯片的TOUT脚与时钟校验仪电连接，微处理器分别与时钟校验仪、报警电路和示波器电连接；包括如下步骤：
步骤100，将HT6025 MCU芯片的TOUT脚初始化为复用功能1(TOUT1功能)。TOUT1功能配置输出不同频率的方波；
步骤200，将HT6025 MCU芯片的寄存器RTCCON的TOUT[3：0]位配置为[0110]，使TOUT脚输出频率为1HZ的方波，即秒信号，秒信号输出至时钟校验仪，时钟校验仪显示误差Err，当Err＜5PPM时，转入步骤300；当Err≥5PPM时，微处理器控制报警电路报警；
步骤300，配置HT6025 MCU芯片的寄存器RTCCON的AutoC位，使能HT6025 MCU芯片的RTC手动补偿功能；
步骤400，选取100个RX-8025时钟芯片，分为5组，每组包括20个RX-8025时钟芯片，设定3个测试温度(25℃，-25℃，60℃)；
高精度示波器在每个测试温度下检测每组RX-8025时钟芯片的输出32768频率的误差，微处理器计算得到5组RX-8025时钟芯片误差的平均值e1，e2，e3，e4，e5，根据e1，e2，e3，e4，e5计算得到DFB、DFC、DFD和DFE；其中，DFB为RTC硬件补偿一次项系数，DFC为RTC硬件补偿二次项系数，DFD为RTC硬件补偿三次项系数，DFE为RTC硬件补偿四次项系数；
步骤500，微处理器用3个测试温度的DFB计算平均值用3个测试温度的DFC计算平均值用3个测试温度的DFD计算平均值用3个测试温度的DFE计算平均值将 写入HT6025 MCU芯片固定的infoflash中，初始化时HT6025 MCU芯片会用分别替换RTCCON的DFB、DFC、DFD和DFE；当Err＜1PPM时，转入步骤600；当Err≥1PPM时，微处理器控制报警电路报警；
步骤600，利用公式DFA＝Err/L计算DFA微调参数，将DFA转换为8位16进制数值，则将4个高位数值写入DFAH，将4个低位数值写入DFAL；其中，DFA为RTC硬件补偿常数项系数，DFAH为RTC硬件补偿常数项系数高位，DFAL为RTC硬件补偿常数项系数低位，L为DFA的精度；
例如，Err为0.9个PPM，DFA＝Err/L＝0.9/0.06＝15，转换为32位的16进制为0x0000000f，则将高位0x0000写入DFAH，将低位0x000f写入DFAL；这时误差Err可控制在0.1个PPM左右。
步骤700，时钟校验仪显示误差Err，当Err＜0.2PPM时，RX-8025时钟芯片的校准完成；
当Err≥0.2PPM时，微处理器控制报警电路报警。
如图2所示，报警电路包括蜂鸣器51、限流电路52、续流电感L和开关电路53；蜂鸣器一端接地，蜂鸣器另一端与限流电路一端连接，限流电路另一端与续流电感L一端连接，续流电感L另一端与开关电路一端连接，开关电路另一端与电源连接。
时钟校验仪的精度高于0.2个PPM。时钟校验仪的型号为HPU-1012。
应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (5)

1.一种时钟芯片的秒信号校准方法，包括时钟校验仪(3)，其特征是，还包括RX-8025时钟芯片(1)、HT6025 MCU芯片(2)、微处理器(4)、报警电路(5)和示波器(6)；RX-8025时钟芯片的FOUT脚与HT6025 MCU芯片的OSCI晶振输入脚电连接，HT6025 MCU芯片的OSCO脚悬空，RX-8025时钟芯片的FOE和VDD脚短接，HT6025 MCU芯片的TOUT脚与时钟校验仪电连接，微处理器分别与时钟校验仪、报警电路和示波器电连接；包括如下步骤：
(1)将HT6025 MCU芯片的TOUT脚初始化为复用功能1；
(2)将HT6025 MCU芯片的寄存器RTCCON的TOUT[3：0]位配置为[0110]，使TOUT脚输出频率为1HZ的方波，即秒信号，秒信号输出至时钟校验仪，时钟校验仪显示误差Err，当Err＜5PPM时，转入步骤(3)；当Err≥5PPM时，微处理器控制报警电路报警；
(3)配置HT6025 MCU芯片的寄存器RTCCON的AutoC位，使能HT6025 MCU芯片的RTC手动补偿功能；
(4)选取5n个RX-8025时钟芯片，分为5组，每组包括n个RX-8025时钟芯片，设定m个测试温度；
示波器在每个测试温度下检测每组RX-8025时钟芯片的输出32768频率的误差，微处理器计算得到5组RX-8025时钟芯片误差的平均值e1，e2，e3，e4，e5，根据e1，e2，e3，e4，e5计算得到DFB、DFC、DFD和DFE；其中，DFB为RTC硬件补偿一次项系数，DFC为RTC硬件补偿二次项系数，DFD为RTC硬件补偿三次项系数，DFE为RTC硬件补偿四次项系数；
(5)微处理器用m个测试温度的DFB计算平均值用m个测试温度的DFC计算平均值用m个测试温度的DFD计算平均值用m个测试温度的DFE计算平均值将 写入HT6025 MCU芯片固定的infoflash中，初始化时HT6025 MCU芯片会用分别替换RTCCON的DFB、DFC、DFD和DFE；当Err＜1PPM时，转入步骤(6)；当Err≥1PPM时，微处理器控制报警电路报警；
(6)微处理器利用公式DFA＝Err/L计算DFA微调参数，将DFA转换为8位16进制数值，则将4个高位数值写入DFAH，将4个低位数值写入DFAL；其中，DFA为RTC硬件补偿常数项系数，DFAH为RTC硬件补偿常数项系数高位，DFAL为RTC硬件补偿常数项系数低位，L为DFA的精度；
(7)时钟校验仪显示误差Err，当Err＜0.2PPM时，RX-8025时钟芯片的校准完成；
当Err≥0.2PPM时，微处理器控制报警电路报警。
2.根据权利要求1所述的时钟芯片的秒信号校准方法，其特征是，所述步骤根据e1，e2，e3，e4，e5计算得到DFB、DFC、DFD和DFE所利用的公式如下：
e＝DFA+DFB×(TMPDAT-Toff)+DFC×(TMPDAT-Toff)2+DFD×(TMPDAT-Toff)3+DFE×(TMPDAT-Toff)4，e＝e1，e2，e3，e4，e5；
其中，TMPDAT为RX-8025时钟芯片的温度输出，Tof为RX-8025时钟芯片的温度偏置。
3.根据权利要求1所述的时钟芯片的秒信号校准方法，其特征是，所述报警电路包括蜂鸣器(51)、限流电路(52)、续流电感L和开关电路(53)；蜂鸣器一端接地，蜂鸣器另一端与限流电路一端连接，限流电路另一端与续流电感L一端连接，续流电感L另一端与开关电路一端连接，开关电路另一端与电源连接。
4.根据权利要求1所述的时钟芯片的秒信号校准方法，其特征是，所述时钟校验仪的精度高于0.2个PPM。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的时钟芯片的秒信号校准方法，其特征是，时钟校验仪的型号为HPU-1012。
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