CN111010174B - 一种守时计量精度提高方法及电路 - Google Patents

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    • H03L7/08—Details of the phase-locked loop
    • H03L7/099—Details of the phase-locked loop concerning mainly the controlled oscillator of the loop
    • H03L7/0991—Details of the phase-locked loop concerning mainly the controlled oscillator of the loop the oscillator being a digital oscillator, e.g. composed of a fixed oscillator followed by a variable frequency divider

Abstract

本发明实施例提供了一种守时计量精度提高方法及电路，守时计量精度提高电路包括微控制单元、信号接收单元、晶体振荡器、充放电单元和步进调整单元；守时计量精度提高方法包括：接收标准时钟信号和晶振时钟信号；根据标准时钟信号和晶振时钟信号控制信号接收单元向充放电单元充电；接收充放电单元在开始放电一刻的电平信号值，根据电平信号值调整步进调整单元的步进值，以调整晶体振荡器的晶振时钟频率；调整所述晶振时钟信号向所述标准时钟信号同步。本发明实施例提供的技术方案，通过时间展宽的方式获取两个相邻标准时钟信号上升沿之间的晶振不完整周期的时间，调整晶振的频率，提高晶振跟踪计量精度，提高晶振时间保持能力。

Description

一种守时计量精度提高方法及电路
技术领域
本发明实施例涉及晶振计量领域，尤其涉及一种守时计量精度提高方法及电路。
背景技术
秒脉冲(pulse per second，简写1pps)信号与世界协调时间(Universal TimeCoordinated，简称UCT)的误差满足均值为零的高斯分布，即1pps信号与UCT之间会存在一定的随机误差，该随机误差服从均值为零的高斯分布，当输出秒脉冲的抖动越小时，其守时的精度也就越高，但全球定位系统(Global Positioning System，简称GPS)或者北斗系统(BeiDou Navigation Satellite System，简称BDS)的接收模块输出的1pps信号长期统计意义上的稳定性很高，所以在不考虑抖动误差因素影响时，可以认为1pps信号与UCT严格同步，所以GPS或者BDS发出的1pps信号长期统计意义上稳定度高，在长期上可以认为1pps信号严格同步与UCT，图1是现有技术中GPS或者BDS发出的1pps信号频率图，如图1所示，第一脉冲的上升沿A与第二脉冲的上升沿B之间的间隔所代表的就是标准的1秒，而时域上脉冲的抖动会造成抖动误差δ，抖动误差一般为±50ns，所以可以采用GPS或者BDS发出的1pps信号频率来计算晶振的时间周期，从而计量时间。
图2是现有技术中对时间的计量方式的示意图，如图2所示，在现有技术中，一般都是假设每一个1pps上升沿来临时，晶振的频率也是上升沿，通过计算相邻两个1pps之间的晶振周期个数，从而得到晶振的频率。
现有技术方案中，是不考虑晶振不完整周期数，在将晶振不完整周期数忽略的情况下进行检测，即默认为每一个1pps上升沿来临时，晶振频率也是处于上升沿，仅仅计量了晶振频率的完整周期，忽略了晶振频率的不完整周期。图3是现有技术中实际计量的情况示意图，如图3所示，在1pps信号上升沿来临时，晶振频率信号的上升沿可能已经过去，也可能还没有来临，仅仅计量晶振完整周期而忽略晶振的不完整周期，相比于实际的晶振周期，计量的并不精准。现有技术中也有选择延长统计时间来进行处理，但是采用延长统计时间的方案会导致测量耗时长，实时性慢、效率低的问题，同时还容易受到晶振老化、检测环境温度等成分影响，同样也会带来额外的误差。
发明内容
本发明实施例的目的在于提高晶振的守时计量精度，解决现有技术中计量晶振不完整周期准确度差的问题。
为达此目的，第一方面，本发明实施例提供了一种守时计量精度提高方法，该方法应用于守时计量精度提高电路，所述守时计量精度提高电路包括微控制单元、信号接收单元、晶体振荡器、充放电单元和步进调整单元；所述微控制单元与所述充放电单元的放电端和所述步进调整单元连接，所述步进调整单元与所述晶体振荡器连接，所述晶体振荡器与所述信号接收单元连接，所述信号接收单元与所述充放电单元的充电端连接；
所述守时计量精度提高方法包括：
接收标准时钟信号和晶振时钟信号；
根据所述标准时钟信号和晶振时钟信号控制所述信号接收单元向所述充放电单元充电；
接收所述充放电单元在开始放电一刻的电平信号值，根据所述电平信号值调整所述步进调整单元的步进值，以调整所述晶体振荡器的晶振频率；
调整所述晶振时钟信号向所述标准时钟信号同步。
可选地，根据所述标准时钟信号和晶振时钟信号控制所述信号接收单元向所述充放电单元充电，包括：
根据所述标准时钟信号中相邻两个上升沿之间所计量的晶振周期数，确定所述晶振时钟信号超前所述标准时钟信号，或者所述晶振时钟信号滞后所述标准时钟信号；
当所述晶振时钟信号无限接近左侧标准时钟信号的上升沿时，控制所述信号接收单元向所述充放电单元充电m+1个晶振时钟信号的晶振周期；
当所述晶振时钟信号无限接近右侧标准时钟信号的上升沿时，控制所述信号接收单元向所述充放电单元充电m个晶振时钟信号的晶振周期；其中，m≥1，且m为整数。
可选地，所述微控制单元包括模数转换器，所述步进调整单元包括数模转换器；
接收所述充放电单元在开始放电一刻的电平信号值，根据所述电平信号值调整所述步进调整单元的步进值，包括：
接收所述充放电单元在开始放电一刻的电平信号值，将模拟电压信号转化为数字电压信号；
根据所述数字电压信号计算所述晶振频率信号与所述标准时钟信号的时间偏差；
根据所述时间偏差，调整所述步进调整单元的步进值。
可选地，根据所述时间偏差，调整所述步进调整单元的步进值，包括：
根据所述时间偏差，调整所述模数转换器本身的步进值；
将所述步进值发送至所述步进调整单元，以调整所述步进调整单元的步进值。
可选地，接收标准时钟信号和晶振时钟信号之前，还包括：
控制所述信号接收单元对所述晶振时钟信号进行N倍频处理，其中N>1，且N为整数。
可选地，所述标准时钟信号为秒脉冲时钟信号。
第二方面，本发明实施例还提供一种守时计量精度提高电路，该电路包括：微控制单元、信号接收单元、晶体振荡器、充放电单元和步进调整单元；所述微控制单元与所述充放电单元的放电端和所述步进调整单元连接，所述步进调整单元与所述晶体振荡器连接，所述晶体振荡器与所述信号接收单元连接，所述信号接收单元与所述充放电单元的充电端连接；
所述信号接收单元用于接收标准时钟信号和晶振时钟信号，并将所述接收标准时钟信号和所述晶振时钟信号传输至所述微控制单元；
所述微控制单元用于根据所述接收标准时钟信号和所述晶振时钟信号控制所述信号接收单元向所述充放电单元充电，并接收所述充放电接收单元的电平信号值，根据所述电平信号值控制所述步进调整单元调整步进，以调整所述晶体振荡器的晶振频率，调整所述晶振时钟信号向所述标准时钟信号同步。
可选地，所述信号接收单元包括标准时钟接收端、晶振时钟信号接收端和充电信号输出端；
所述标准时钟接收端用于接收标准时钟信号；所述晶振时钟信号接收端与所述晶体振荡器连接，用于接收晶振时钟信号；所述充电信号输出端与所述充放电单元的充电端连接，用于向所述充放电单元充电。
可选地，所述微控制单元包括模数转换器，所述步进调整单元包括数模转换器；
所述模数转换器用于将所述充电电压信息的模拟信号转换为数字信号，并根据所述数字信号调整本身步进值后向所述数模转换器输出所述步进值；所述数模转换器与所述模数转换器通过所述微控制单元连接，用于接收所述步进值，并根据所述步进值调整本身步进值。
可选地，所述信号接收单元还用于对所述晶振时钟信号进行N倍频处理，其中N>1，且N为整数。
可选地，所述充放电单元包括第一电阻和第一电容，所述第一电阻和所述第一电容并联；
所述第一电阻的第一端与所述信号接收单元的充电信号输出端连接，所述第一电阻的第二端接地；
所述第一电容的第一端与所述信号接收单元的充电信号输出端连接，所述第一电容的第二端接地。
可选地，所述守时计量精度提高电路还包括运算放大单元，所述运算放大单元包括比较器，第二电阻，第三电阻，第二电容；
所述比较器的正向输入端与所述充放电单元的放电信号输出端连接，所述比较器的反向输入端与所述第二电阻的第一端连接，所述比较器的电源端与外部电源连接，所述比较器的输出端与所述微控制单元连接；
所述第二电阻的第二端接地；
所述第三电阻的第一端与所述第二电阻连接，所述第三电阻的第二端与所述比较器的输出端连接；
所述第二电容的第一端与所述外部电源连接，所述第二电容的第二端接地。
可选地，所述信号接收单元包括现场可编程逻辑门阵列。
本发明实施例提供的一种守时计量精度提高方法及电路，通过信号接收单元接收晶振时钟信号和标准时钟信号，将晶振时钟信号和标准时钟信号传送给微控制单元，由微控制单元对晶振时钟信号和标准时钟信号进行比对，确定晶振时钟信号是超前还是滞后标准时钟信号，同时微控制单元采集充放电单元的电平信号值，通过所采集的电平信号值计算出步进调节单元所需要调节的步进，从而通过调整步进调整单元的步进值，改变晶振的频率，使得晶振频率的上升沿与标准时钟信号的上升沿重合，减少在标准时钟信号两个相邻上升沿之间的不完整晶振周期，降低守时计量精度的误差。采用微控制单元比对晶振时钟信号与标准时钟信号的相对超前/滞后关系，确认增加/减小晶振时钟信号频率，精准有效，利用采集充放电单元的放电电压计算需要调整的步进值，采集方法具体有效，解决了时间过短难以计算或者计算不够精确的问题，通过实时动态的调整，提高守时计量精度，减小守时计量精度的误差。
附图说明
图1是现有技术中GPS或者BDS发出的1pps信号频率图。
图2是现有技术中对时间的计量方式的示意图。
图3是现有技术中实际计量的情况示意图。
图4为本发明实施例提供的一种守时计量精度提高方法流程图。
图5为本发明实施例提供的调整步进调整单元的流程图。
图6为本发明实施例提供的一种守时计量精度提高电路图。
图7为本发明实施例提供的另一种守时计量精度提高电路图。
具体实施方式
为使发明实施例解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释发明，而非对发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。
图4为本发明实施例提供的一种守时计量精度提高方法流程图，如图4所示，一种守时计量精度提高方法，应用于守时计量精度提高电路，守时计量精度提高电路包括微控制单元、信号接收单元、晶体振荡器、充放电单元和步进调整单元；微控制单元与充放电单元的放电端和步进调整单元连接，步进调整单元与晶体振荡器连接，晶体振荡器与信号接收单元连接，信号接收单元与充放电单元的充电端连接；
守时计量精度提高方法包括：
S101、接收标准时钟信号和晶振时钟信号。
信号接收单元接收晶体振荡器产生的晶振时钟信号和全球定位系统或北斗系统的标准时钟信号，并将晶振时钟信号和标准时钟行信号发送给微控制单元，微控制单元对接收到的晶振时钟信号和标准时钟信号进行处理。通过信号接收单元将信号发送给微控制单元，保证晶振时钟信号和标准时钟信号在传输过程中不会失真，增强信号的稳定性。
S102、计算两个相邻标准时钟信号上升沿之间的晶振周期个数；
S103、根据标准时钟信号和晶振时钟信号控制信号接收单元向充放电单元充电。
微控制单元接收到标准时钟信号和晶振时钟信号后，以标准时钟信号的脉冲为信号，控制信号接收单元向充放电单元充电，整个充放电单元充放电的总时间为1S，在充电完成后立即进行放电，下一个标准时钟信号的脉冲来临时，继续充电，周而复始。使得充放电的时间严格在标准时钟信号的周期内，方便微控制单元计算晶振时钟信号与标准时钟信号之间超前或者滞后的差值。
S104、接收充放电单元在开始放电一刻的电平信号值，根据电平信号值调整步进调整单元的步进值，以调整晶体振荡器的晶振频率。
晶体振荡器是指压控晶振(VCXO)，压控晶振主要由石英谐振器、变容二极管和振荡电路组成，通过控制电压来改变变容二极管的电容，从而改变石英谐振的频率，以达到频率调制的目的。其振荡频率由晶体决定，可用控制电压在小范围内进行频率调整。压控晶振控制电压范围一般为0V至2V或0V至3V，调谐范围为ppm量级。
微控制单元采集充放电单元的电平信号值，通过内部的程序将电平信号值转化成需要调整的步进值，通过需要调整的步进值改变步进调整单元的步进，影响晶体振荡器的频率，使得晶振时钟信号的上升沿靠近标准时钟信号的上升沿，减少在标准时钟信号两个相邻上升沿之间的不完整晶振周期，减少因为晶时钟信号的上升与标准时钟信号的上升沿不同步而产生的误差，从而降低守时计量精度的误差。将电压信号转化成为数字信号，从而调整频率信号，实现了电压即频率的转换，以实际可以测量的电压来减少晶振时钟信号相比于标准时钟信号的差值，实现通过电压控制频率的控制方式，提升了晶体守时计量的精度，减小了晶振时钟信号与标准时钟信号的误差。
S105、调整晶振时钟信号向标准时钟信号同步。
晶振时钟信号与标准时钟信号同步是指，晶振的上升沿或者下降沿和对应的标准时钟信号的秒脉冲上升沿或者下降沿在相位上偏差小于一定指标的时间范围内，比如偏差在ns级，就可以称为晶振时钟信号与标准时钟信号同步。
通过采集周期性的充放电过程中的电平信号值，周期性的计算晶振时钟信号与标准时钟信号之间的误差，逐次的调整，使得晶振时钟信号的频率逐次的接近标准时钟信号的频率，减少在标准时钟信号两个相邻上升沿之间的不完整晶振周期数，降低守时计量精度的误差，以动态的方式不断调整晶振时钟信号，保证晶振时钟信号时刻与标准时钟信号上升沿同步，弥补了现有技术中对晶振时钟信号与标准时钟信号上升沿不同步时，难以计算不完整晶振周期的问题，提高守时计量的精度，减小计量误差。
可选地，根据标准时钟信号和晶振时钟信号控制信号接收单元向充放电单元充电，包括：
根据标准时钟信号中相邻两个上升沿之间所计量的晶振周期数，确定晶振时钟信号超前标准时钟信号，或者晶振时钟信号滞后标准时钟信号；
当所述晶振时钟信号无限接近左侧标准时钟信号的上升沿时，控制信号接收单元向充放电单元充电m+1个晶振时钟信号的晶振周期；
当所述晶振时钟信号无限接近右侧标准时钟信号的上升沿时，控制信号接收单元向充放电单元充电m个晶振时钟信号的晶振周期；其中，m≥1，且m为整数。
微控制单元接收到晶振时钟信号以及标准时钟信号后，对标准时钟信号和晶振时钟信号进行对比，确定晶振时钟信号相对标准时钟信号是超前还是滞后，示例性的，采用10Hz的晶振时钟信号，当在相邻两个标准时钟信号上升沿之间的晶振周期个数大于10个时，认为晶振时钟信号超前了标准时钟信号，当在相邻两个标准时钟信号上升沿之间的晶振周期个数小于10个时，则认为晶振时钟信号滞后了标准时钟信号。通过微控制单元对晶振时钟信号的超前或滞后标准时钟信号的比对，确定控制充放电的时间，当晶振时钟信号超前标准时钟信号时，控制信号接收单元向充放电单元充电m+1个晶振时钟信号的晶振周期，以补充所超前的时间。实际测试时充电m个晶振周期对应的电平为V1 mV，充电m+1个晶振周期对应的电平为V2 mV，信号接收单元输出的最高电平为3V，微控制单元的位数为P位，则对应的精度为3*1000/2^P mV/步进，对应约(V2-V1)/(3*1000/2^P)个步进位。保证了微控制单元在采集放电电压时的准确性，为计算步进调整值提供精确的放电电压。
图5为本发明实施例提供的调整步进调整单元的流程图，如图5所示，可选地，微控制单元包括模数转换器，步进调整单元包括数模转换器；
接收充放电单元在开始放电一刻的电平信号值，根据电平信号值调整步进调整单元的步进值，包括：
S201、接收充放电单元在开始放电一刻的电平信号值，将模拟电压信号转化为数字电压信号。
接收充放电单元电平信号值的模拟信息，将电压的模拟信息通过微控制单元中的模数转换器，将电压的模拟信息转化为数字信息，利用电压的数字信息进行调整步进值的计算。将采集的模拟信息转化成数字信息，为计算调整步进值提供基础，通过模数转化器，准确的将采集的电压值转化成数字信息，避免转换过程中出现误差，保证计算调整的步进值准确。
S202、根据数字电压信号计算晶振频率信号与标准时钟信号的时间偏差。
根据转化的数字电压信号，微控制单元通过内设的程序计算出晶振时钟信号的频率与标准时钟信号的频率之间的微小时间偏差，通过放电电压等效出偏差时间，避免了因为偏差时间过小而难以计算的问题。
S203、根据时间偏差，调整步进调整单元的步进值。
根据计算出的时间偏差，微控制单元利用内设程序，计算出对应时间偏差所需要调整的步进值，计算过程均通过微控制单元中的程序操作，简单便捷，节省人力，减少了人工操作产生的误差，进一步提高守时计量的精准度。
可选地，根据时间偏差，调整步进调整单元的步进值，包括：
根据时间偏差，调整模数转换器本身的步进值；
将步进值发送至步进调整单元，以调整步进调整单元的步进值。
根据计算出需要调整的步进值，调整微控制单元中模数转换器的步进值，并将需要调整的步进值发送给步进调整单元，步进调整单元根据需要调整的步进值，对自身的步进进行修正，通过微控制单元计算出偏差对应的步进调整值，准确的调整步进调整单元额步进，方式简单易操作，不受外界干扰，保证调整的步进值准确无误。
可选地，接收标准时钟信号和晶振时钟信号之前，还包括：
控制信号接收单元对晶振时钟信号进行N倍频处理，其中N>1，且N为整数。
控制接收单元在接收到了晶振时钟信号后，对晶振时钟信号进行N倍频处理，增加充放电单元放电时产生的电压，方便微控制单元进行电压采集，避免了由于放电电压过于微小，难以采集或者采集不准确，导致守时计量精度误差计算不准确的问题，增加了N倍的频率，同时就减小了N倍的误差，提高了N倍的计量精度。
可选地，标准时钟信号为秒脉冲时钟信号。
标准时钟信号为秒脉冲信号，标准的秒脉冲信号以一秒一次的频率发送脉冲，方便微控制单元计算每秒内晶振时钟信号的周期个数，从而判断晶振时钟信号相对于标准时钟信号的超前或滞后的状态。
图6为本发明实施例提供的一种守时计量精度提高电路图，如图6所示，一种守时计量精度提高电路，包括：微控制单元10、信号接收单元11、晶体振荡器12、充放电单元13和步进调整单元14；微控制单元10与充放电单元13的放电端和步进调整单元14连接，步进调整单元14与晶体振荡器12连接，晶体振荡器12与信号接收单元11连接，信号接收单元11与充放电单元13的充电端连接；
信号接收单元11用于接收标准时钟信号和晶振时钟信号，并将接收标准时钟信号和晶振时钟信号传输至微控制单元10；
微控制单元10用于根据接收标准时钟信号和晶振时钟信号控制信号接收单元11向充放电单元13充电，并采集充放电接收单元13的电平信号值，根据电平信号值控制步进调整单元14调整步进，以调整晶体振荡器12的晶振频率，调整所述晶振时钟信号向所述标准时钟信号同步。
信号接收单元11接收全球定位系统或者北斗系统发出的标准时钟信号以及晶体震荡器12发出的晶振时钟信号，并将接收到的标准时钟信号和晶振时钟信号发送给微控制单元10进行处理运算，同时信号接收单元11根据接收到的标准时钟信号上升沿为计量窗口，向充放电单元13进行充电，其中充放电的周期为1秒，微控制单元10采集充放电单元13的放电电压，用于计算所需要调整的步进值，将需要调整的步进值发送给步进调整单元14，改变步进调整单元14的步进值，从而影响晶体振荡器12产生的晶振时钟信号的频率，使得晶振时钟信号的频率与标准时钟信号的频率同步，减少在标准时钟信号两个相邻上升沿之间的不完整晶振周期。通过简单的电路连接，实现了通过电压信号改变频率信号，从而调整晶振时钟信号频率的目的，解决了由于误差时间过小，而难以计算或者计算不准确的问题，减少守时计量的误差，弥补由于晶振时钟信号的频率与标准时钟信号的频率不同步而造成守时计量误差不准确的漏洞，提升守时计量的精准度。
可选地，信号接收单元11包括标准时钟接收端111、晶振时钟信号接收端112和充电信号输出端113；
标准时钟接收端111用于接收标准时钟信号；晶振时钟信号接收端112与晶体振荡器12连接，用于接收晶振时钟信号；充电信号输出端113与充放电单元13的充电端连接，用于向充放电单元13充电。
全球定位系统或者北斗系统的标准时钟信号通过信号接收单元11的标准时钟接收端111传入，晶体振荡器12的晶振时钟信号通过信号接收单元11的晶振时钟信号接收端112传入，通过不同的接收口，接收两个不同的时钟信号，避免两个时钟信号相互影响，造成误差。接收到标准时钟信号后，根据标准时钟信号上升沿，通过充电信号输出端113向充放电单元13充电，确保充电的时间与标准时钟信号的上升沿同步，并保证充放电的周期为一秒，提高采集放电电压的精准度，减小计算误差。
可选地，微控制单元10包括模数转换器101，步进调整单元14包括数模转换器141；
模数转换器101用于将充电电压信息的模拟信号转换为数字信号，并根据数字信号调整本身步进值后向数模转换器141输出步进值；数模转换器141与模数转换器101通过所述微控制单元10连接，用于接收步进值，并根据步进值调整本身步进值。示例性的，调整步进单元的电调频率范围假设±600ppb，频率电调电压范围0～3V，晶振频率调节通过16位的数模转换器来控制，那么该数模转换器的调节精度为1200ppb/(2^16)＝18×10^(-3)ppb/步进。
微控制单元10采集充放电单元13的放电电压，通过微控制单元10中的模数转换器，将放电电压的模拟信号转化为数字信号用来计算需要调整的步进值，并将需要调整的步进值传送给步进调整单元14中的数模转换器141，数模转换器141将步进调整值的数字信号处理成模拟信号，改变自身的步进，影响晶振时钟信号的频率，通过简单的电路连接，实现对晶振时钟信号频率的调整，方便有效，弥补了现有技术中忽略不完整晶振周期计算方法的漏洞，同时也代替了现有技术中精度较低、实时性较差的延长时间来计量不完整周期的方法。
可选地，信号接收单元11还用于对晶振时钟信号进行N倍频处理，其中N>1，且N为整数。
信号接收单元11接收晶振时钟信号后，对晶振时钟脉冲进行N倍频，增大晶振时钟信号的频率，从而提高充放电单元13的放电电压，便于微控制单元10对电压的采集，以及便于对数据的处理计算，提高采集精准度。
可选地，充放电单元13包括第一电阻R1和第一电容C1，第一电阻R1和第一电容C1并联；
第一电阻R1的第一端与信号接收单元11的充电信号输出端113连接，第一电阻R1的第二端接地；
第一电容C1的第一端与信号接收单元11的充电信号输出端113连接，第一电容C1的第二端接地。
第一电阻R1和第一电容C1并联构成了充放电单元13的充放电回路，第一电阻R1和第一电容C1并联使得充电过程不会受到电阻的影响，减小了电路对采样数据的干扰，在充电过程中，将微控制单元10的引脚设置为高阻态，保证对充放电单元13的充电过程，当充电过程结束后，将信号接收单元11的引脚设置为高阻态，此时微控制单元10页为高阻态，第一电阻R1和第一电容C1构成放电回路，其中时间τ＝R1×C1(单位us)，经过放电后，可以将电荷释放干净，不会造成下一个充放电过程中因为电荷积累而影响采集放电电压值，便于微控制单元10对放电电压的采集。
图7为本发明实施例提供的另一种守时计量精度提高电路图，如图7所示，可选地，守时计量精度提高电路还包括运算放大单元20，运算放大单元包括比较器OPA，第二电阻R2，第三电阻R3，第二电容C2；
比较器OPA的正向输入端与充放电单元13的放电信号输出端连接，比较器OPA的反向输入端与第二电阻R2的第一端连接，比较器OPA的电源端与外部电源VCC连接，比较器OPA的输出端与微控制单元10连接；
第二电阻R2的第二端接地；
第三电阻R3的第一端与第二电阻R2连接，第三电阻R3的第二端与比较器OPA的输出端连接；
第二电容C2的第一端与外部电源VCC连接，第二电容C2的第二端接地。
通过增加运算放大单元20，对充放电单元13产生的放电电压进行放大，并且对放电电压进行滤波处理，得到精度更高的电压信号，利于微控制单元的采集以及处理，提高微控制单元10采集电压的精准度，提升时间准确性。
可选地，信号接收单元11包括现场可编程逻辑门阵列。
信号接收单元11中可以包括现场可编辑逻辑门阵列，通过现场可编程逻辑门阵列接收晶振时钟信号和标准时钟信号，并通过现场可编程逻辑门阵列给充放电单元13进行充电，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点，其中通过现场可编辑逻辑门阵列中的复杂可编程逻辑器件，可以实现对晶振时钟信号的N倍频，简洁方便，易于操作。
注意，上述仅为发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对发明进行了较为详细的说明，但是发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (13)

1.一种守时计量精度提高方法，其特征在于，应用于守时计量精度提高电路，所述守时计量精度提高电路包括微控制单元、信号接收单元、晶体振荡器、充放电单元和步进调整单元；所述微控制单元与所述充放电单元的放电端和所述步进调整单元连接，所述步进调整单元与所述晶体振荡器连接，所述晶体振荡器与所述信号接收单元连接，所述信号接收单元与所述充放电单元的充电端连接；
所述守时计量精度提高方法包括：
接收标准时钟信号和晶振时钟信号；
计算两个相邻标准时钟信号上升沿之间的晶振周期个数；
根据所述标准时钟信号和晶振时钟信号控制所述信号接收单元向所述充放电单元充电；
接收所述充放电单元在开始放电一刻的电平信号值，根据所述电平信号值调整所述步进调整单元的步进值，以调整所述晶体振荡器的晶振频率；
调整所述晶振时钟信号向所述标准时钟信号同步。
2.根据权利要求1所述的守时计量精度提高方法，其特征在于，根据所述标准时钟信号和晶振时钟信号控制所述信号接收单元向所述充放电单元充电，包括：
根据所述标准时钟信号中相邻两个上升沿之间所计量的晶振周期数，确定所述晶振时钟信号超前所述标准时钟信号，或者所述晶振时钟信号滞后所述标准时钟信号；
当所述晶振时钟信号无限接近左侧标准时钟信号的上升沿时，控制所述信号接收单元向所述充放电单元充电m+1个晶振时钟信号的晶振周期；
当所述晶振时钟信号无限接近右侧标准时钟信号的上升沿时，控制所述信号接收单元向所述充放电单元充电m个晶振时钟信号的晶振周期；其中，m≥1，且m为整数。
3.根据权利要求1所述的守时计量精度提高方法，其特征在于，所述微控制单元包括模数转换器，所述步进调整单元包括数模转换器；
接收所述充放电单元在开始放电一刻的电平信号值，根据所述电平信号值调整所述步进调整单元的步进值，包括：
接收所述充放电单元在开始放电一刻的电平信号值，将模拟电压信号转化为数字电压信号；
根据所述数字电压信号计算晶振频率信号与所述标准时钟信号的时间偏差；
根据所述时间偏差，调整所述步进调整单元的步进值。
4.根据权利要求3所述的守时计量精度提高方法，其特征在于，根据所述时间偏差，调整所述步进调整单元的步进值，包括：
根据所述时间偏差，调整所述模数转换器本身的步进值；
将所述步进值发送至所述步进调整单元，以调整所述步进调整单元的步进值。
5.根据权利要求1所述的守时计量精度提高方法，其特征在于，接收标准时钟信号和晶振时钟信号之前，还包括：
控制所述信号接收单元对所述晶振时钟信号进行N倍频处理，其中N>1，且N为整数。
6.根据权利要求1所述的守时计量精度提高方法，其特征在于，所述标准时钟信号为秒脉冲时钟信号。
7.一种守时计量精度提高电路，其特征在于，包括：微控制单元、信号接收单元、晶体振荡器、充放电单元和步进调整单元；所述微控制单元与所述充放电单元的放电端和所述步进调整单元连接，所述步进调整单元与所述晶体振荡器连接，所述晶体振荡器与所述信号接收单元连接，所述信号接收单元与所述充放电单元的充电端连接；
所述信号接收单元用于接收标准时钟信号和晶振时钟信号，并将所述接收标准时钟信号和所述晶振时钟信号传输至所述微控制单元；
所述微控制单元用于根据所述接收标准时钟信号和所述晶振时钟信号控制所述信号接收单元向所述充放电单元充电，并接收所述充放电接收单元的电平信号值，根据所述电平信号值控制所述步进调整单元调整步进，以调整所述晶体振荡器的晶振频率，调整所述晶振时钟信号向所述标准时钟信号同步。
8.根据权利要求7所述的守时计量精度提高电路，其特征在于，所述信号接收单元包括标准时钟接收端、晶振时钟信号接收端和充电信号输出端；
所述标准时钟接收端用于接收标准时钟信号；所述晶振时钟信号接收端与所述晶体振荡器连接，用于接收晶振时钟信号；所述充电信号输出端与所述充放电单元的充电端连接，用于向所述充放电单元充电。
9.根据权利要求7所述的守时计量精度提高电路，其特征在于，所述微控制单元包括模数转换器，所述步进调整单元包括数模转换器；
所述模数转换器用于将充电电压信息的模拟信号转换为数字信号，并根据所述数字信号调整本身步进值后向所述数模转换器输出所述步进值；所述数模转换器与所述模数转换器通过所述微控制单元连接，用于接收所述步进值，并根据所述步进值调整本身步进值。
10.根据权利要求7所述的守时计量精度提高电路，其特征在于，所述信号接收单元还用于对所述晶振时钟信号进行N倍频处理，其中N>1，且N为整数。
11.根据权利要求7所述的守时计量精度提高电路，其特征在于，所述充放电单元包括第一电阻和第一电容，所述第一电阻和所述第一电容并联；
所述第一电阻的第一端与所述信号接收单元的充电信号输出端连接，所述第一电阻的第二端接地；
所述第一电容的第一端与所述信号接收单元的充电信号输出端连接，所述第一电容的第二端接地。
12.根据权利要求7-11任一项所述的守时计量精度提高电路，其特征在于，所述守时计量精度提高电路还包括运算放大单元，所述运算放大单元包括比较器，第二电阻，第三电阻，第二电容；
所述比较器的正向输入端与所述充放电单元的放电信号输出端连接，所述比较器的反向输入端与所述第二电阻的第一端连接，所述比较器的电源端与外部电源连接，所述比较器的输出端与所述微控制单元连接；
所述第二电阻的第二端接地；
所述第三电阻的第一端与所述第二电阻连接，所述第三电阻的第二端与所述比较器的输出端连接；
所述第二电容的第一端与所述外部电源连接，所述第二电容的第二端接地。
13.根据权利要求7所述的守时计量精度提高电路，其特征在于，所述信号接收单元包括现场可编程逻辑门阵列。
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