CN1584757A - 自动校准同步计时定时器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用自动校准方法实现电子计时器完全同步的技术，属电子计时定时器技术领域。从无线电广播报时信号中提取时标脉冲，用单片机执行自动校准和防误校准动作。主要解决了时标脉冲生成、自动校准和防止误校准等关键技术，使通用电子计时器与无线电广播报时具有同样的计时精度和准确度并与其完全同步。它具备了同时具有计时器、定时器和顺序控制器功能的基础，故在此基础上增设了三种定时功能和三个定时触发脉冲输出接口。

Description

自动校准同步计时定时器

技术领域：

本发明涉及采用自动校准的方法实现通用电子计时器完全同步的技术方案和具体实现方法，属于电子计时器、定时器技术领域。

背景技术：

我们知道计时器有计量时间和标定时刻两个基本功能，因此为表征计时器的主要指标的需要，就引出了计时精度与计时准确度这两个完全不同的概念，这两个概念的应用领域常常也是不同的。然而，无论如何，一种既具有较高的计时精度又具有较高的计时准确度的计时器，特别是完全同步的计时器，在今天的快节奏的网络信息时代是非常重要的。如何让普通计时器既具有较高的计时精度又具有较高的计时准确度一直是关注计时器的许多科技工作者为之努力的目标。如今为了能使网络上的计算机的时间同步，已经出现了专门校准网络上计算机时钟的网站。其实，日益繁忙的电信业务和金融业务，市场化的电力调度业务和不断提速的铁路运输业务以及越来越普遍的其它生产调度、工业自动化和工业产品配套等早已对同步计时定时器有了需求。幸运的是，随着几项关键技术的突破，现在已经证明，利用无线电广播报时信号作为比对标准，通过自动校准的办法可以使独立分布于世界各地的计时器实现完全可靠的同步，即使短暂的停电也无妨。因此也就为普通电子计时器用于顺序控制器、定时器和广泛适用的新一代通用电子计时器的普及打下坚实的基础。

目前的通用计时器以石英钟和其他电子计时器为主，它们的计时精度较机械计时器已有较大提高，但是它们的计时准确度却是千差万别。实际上按当前技术水平制造精度更高的计时器已不存在技术上的困难，例如体育比赛用的秒表，其计时精度可达毫秒，只是成本较高罢了。但是要让高精度的计时器同时具有更高的准确度、甚至完全同步却并不容易。就拿人们常用的实时时钟来说，它们的计时精度出厂时就基本定了，用户一般是无法调整的，但是它的计时准确度却需要用户自己来调整，只有通过人工细心的调校才能使它们达到较高的计时准确度。然而，人工调校或偶然事故会带来较大的偶然误差，结果不同时钟在同一时刻的显示是千差万别的。例如媒体曾多次报道，有些公共场合的计时器，由于偶然误差和系统误差综合作用的结果，其显示偏差很大，往往造成误导甚至事故。如果用在电信、交通和电力等调度以及在金融、网络和其它工业自动化等领域，这种计时器和定时器的严重不同步的偏差，所造成的后果将更是不可想象的。这一方面说明计时器的同步是快节奏社会的需要，有着极广泛的应用领域；另一方面也说明对于分布于世界各地的计时器来说，既使它们都有较高的计时精度，通过人工调校也是不可能使计时器同步的，只能通过自动校准使他们完全同步，而且即使中途停电一段时间，也不会影响它们的同步性。

目前实现计时器同步的技术除了本发明的技术之外，还有三种源自国外的技术，它们分别是：采用全球卫星定位系统(GPS)的时钟信号的技术；提取电视广播信号中的时钟信号的技术和需要建立专门的长波发射台的电波钟技术。这三种技术都有技术复杂、成本高、信号接收的难度较大等问题，特别是在国外虽有几十年的历史但发展很缓慢的电波钟，需要大量的投资建立专门的发射台，而且要占用对航天航海以及国防都十分珍贵的长波资源。当然我们若采用这些技术，还必须使用国外的专用芯片和缴纳专利使用费等问题。

四种技术比较，可证明我们的发明具有较高的性价比。因为它是利用现成的无线电广播报时信号作为比对标准，通过自动校准的办法实现完全同步的。技术上也比较简单易行，不需要投资建立专门的发射台，更不需要占用长波资源，而且采用无线电广播信号在接收、成本和技术复杂性方面又较GPS和提取电视信号的方式有着明显的优势，只要是在无线电广播信号覆盖的地区，采用极其简单的小型的收音机接收器即可很好的满足要求。无论在野外还是在住宅办公室内都能比较方便的使用，生产成本也是最低的。从所达到的效果来看，本技术也有一定的优势，以计时的准确度来说，由于电视信号的传输时延明显比无线电广播要大，所以在较远的地区提取电视信号中的时钟信号的同步计时器往往要较本发明的同步计时器慢一些，有时可能慢几秒钟。

发明目的：

本发明的目的就是要找到一种简单易行、廉价、可靠的技术来实现通用电子计时器与无线电广播报时信号完全同步。中央人民广播电台的报时信号来自西安国家授时天文台，具有很高的计时精度和准确度。而各国的授时台又不断地与格林威治国际标准时间比对，所以世界各地的无线电广播报时都是同步的，并且各国的无线电报时信号的制式也基本雷同。从无线电广播电台的正点报时信号中提取时标脉冲，通过自动校准的办法实现通用计时器的完全同步，将是最直接的思路，也是最简单易行的办法，经济上也应该是最廉价的。因此，多年来许多技术专家包括广电界的老前辈都在这方面作过一些思考和工作。显然，采用该技术的所有计时器都将与广播电台的报时完全同步，并且与广播电台的报时具有几乎同样高的计时精度和准确度。特别值得指出的是，采用单片机技术实现的自动校准同步计时定时器不但具备了较高的计时精度和准确度，也使它成为广泛适用的顺序控制器和定时器创造了简便、经济的有利条件。

计时器的完全同步具有重要的意义，不论在国防上、工业生产上还是社会生活等许多方面都有着重要应用。特别是在网络、通信、电力调度、交通、金融、自动化生产与自动化设备以及遥控遥测等领域有重要应用。其实自动校准同步计时器本身就是一台方便实用的控制器和超长时延的定时器，可应用于广泛的领域。随着社会的发展和科技的进步，社会生产和社会生活的节奏将越来越快。完全同步的计时器的推广和普及，必将大大提高生产效率和生活质量，可以说它是效率和秩序的保证，也将是通用计时器、特别是通用实时时钟发展的新时代。

发明内容：

为了以无线电广播报时信号为比对标准，通过自动校准技术实现通用电子计时器特别是实时时钟的完全同步，必须解决三个关键技术：时标脉冲的可靠生成技术；自动校准技术；和有效的防误校准技术。其中，为了可靠地生成时标脉冲，我们采用是“模式识别”的方法而不是人们常想到的滤波的办法，并专门设计了一个电路来实现这种所谓的“模式识别”的功能，从而大大提高了时标脉冲生成的可靠性，它为实现可靠的校准奠定了第一块基石。这就是以下将提到的“时标脉冲生成电路”。关于自动校准，我们是采用通用廉价的51系列单片机通过中断子程序来实现智能的自动校准动作，这不仅在简单廉价的条件下实现了自动校准，而且为有效地防止误校准打下了基础，也为实现可靠的校准奠定了第二块基石。在几乎所有自动校准技术中有效地防止误校准都是一个关键的难题，本发明除了在时标脉冲生成和通过中断子程序完成校准方面为防误校准打下了基础外，还通过单片机对校准中断和时标脉冲生成电路的电源进行跟踪监控，根据系统运行状态严格控制他们的开关时间，达到有效防止误校准的功能，即使像雷击这样的强电脉冲也很难攻破它的防线。这就是下面将提到的“自动跟踪控制技术”。它为实现可靠的校准奠定了第三块基石。

所以我们发明的自动校准同步计时定时器系统，应包括：单片机；时标脉冲生成电路；产生实时时钟信号的实时时钟芯片；自动跟踪控制系统以及必要的输入输出接口等。整个系统可靠运转的核心是单片机，技术关键是时标脉冲生成电路、自动校准技术和自动跟踪控制系统，正是它们的有机结合才使通用计时器保持永远可靠的同步。它们的联结关系是：单片机即可接收并执行来自输入接口的键盘或遥控器的命令，也可接受来自外部中断接口的时标脉冲去执行校准动作，还可以根据上述命令对实时时钟芯片进行读取或改写，其中读取的数据可以通过输出接口送去显示和执行控制功能。其工作过程是：当把程序写入单片机并通电激活系统后，单片机便立即启动防止误校准子程序，同时开始从实时时钟芯片读取时间和日历数据送去显示。用户通过键盘或遥控器根据显示的数据对系统进行必要的初步设置，从此系统进入正常运转状态。这时当单片机接收到来自外部中断接口INT0的时标脉冲时便立即跳转执行智能的校准和防误校准动作，校准和防止误校准动作主要是通过子程序来完成的，而时标脉冲生成则完全是靠一个专门设计的时标脉冲生成电路完成的。时标脉冲生成电路负责接收无线电广播并从中提取时标脉冲供给单片机作为自动校准的比对标准，并激发单片机立刻跳转去执行自动校准子程序。

附图说明：

本发明的核心技术在于：以单片机为基础的一种自动校准技术、自动跟踪控制系统和以“模式识别”为特征的时标脉冲生成电路以及把这三项主要技术有机结合起来构成的自动校准同步计时定时器，另外本发明所给出的三种典型的通用的定时功能及定时触发脉冲的输出方式的设计，也是本发明的一个附加特征。可以用不同的元器件和元器件组合、以及不同步骤和步骤的组合来实现以上述三项核心技术及其有机结合为基础的自动校准同步计时定时器和它的附加特征。因此下述附图所给出的原理框图和具体电路图应视为本发明的一种可行的具体实施例，而不应该被视为对本发明的限制。

图1是一种自动校准同步计时定时器的逻辑框图。

图2是时标脉冲生成电路逻辑框图。

其中(a)是无线电广播信号接收器；(b)是800Hz音调解调器；(c)是脉幅、脉宽选通电路；(d)是脉冲再生、倒相、延迟和与非门电路；(e)脉冲计数电路；(f)计时电路；(g)施密特触发器电路；(h)1600Hz音调解调器电路；(i)时标脉冲输出接口。

图3是自动校准同步计时定时器的一种实际电路。

图4是一种具体的时标脉冲生成电路。

具体实施方式：

上述图1给出了自动校准同步计时定时器的一个实施方案的逻辑框图，它表明自动校准同步计时定时器工作原理和主要组成部分以及各部分的逻辑关系。它包括一片MCS-51单片机、时钟芯片、时标脉冲生成电路、自动跟踪控制系统以及中断/读写控制逻辑等四个核心部分，还包括键盘/遥控器接口、显示器接口和定时触发脉冲输出接口三个部分。它们的联结关系如图1所示。当把程序写入单片机并通电激活系统，单片机在中断和读写控制逻辑控制下先从时钟芯片读取日历和实时时间数据经显示器接口送到显示器显示，用户依据显示的数据并参考标准时间通过键盘或遥控器进行初步设置，单片机根据键盘的命令并在中断和读写控制逻辑控制下对时钟芯片的相关寄存器进行改写。从此自动校准同步计时器在自动跟踪控制系统的监控下开始进入正常运转状态。时标脉冲生成电路接收无线电广播并从中提取时标脉冲，时标脉冲经单片机的外部中断接口INT0送入单片机，单片机接到时标脉冲后立刻启动校准子程序完成首次自动校准动作。同时在自动跟踪控制系统的监控下，可以保证每天的多次可靠校准和最大限度地防止误校准。从此自动校准同步计时定时器将与中央人民广播电台的报时始终保持同步地运行下去。

具体地说自动校准过程的特征是：时标脉冲从单片机的外中断接口INT0送入，并把它设为高优先级，以便立刻触发程序跳转去执行校准子程序完成校准动作。校准子程序首先把从时标脉冲生成电路接收到时标脉冲的时刻认定为正点时刻，并立即判断出它与实时时钟芯片提供的最接近的正点时刻的差，也就是读出其“分”、“秒”寄存器中的数据。如果这个数据小于30分钟，则要把分秒寄存器清零并保持“时”寄存器中的数据不变，如果这个数据大于或等于30分钟，则“分”、“秒”寄存器清零后再给“时”寄存器的数值加1。从而完成一次自动校准动作，使计时定时器与标准实时时钟同步。显然这种计时定时器，在通电运行之初先要参照广播报时和其他钟表人工粗调一下，使其与准确的正点时刻之差小于±30分钟。

自动跟踪控制系统在每次上电后开始启动，它的主要作用是在保证可靠校准的前提下最大限度地降低误校准的可能性。其主要任务是每当上电后保证中断接口INT0和时标脉冲生成电路的电源处于打开状态，一直到第一次校准后立刻关闭中断接口和时标脉冲生成电路的电源。从此以后，每当正点时刻到来之前保证提前打开该中断和电源，校准完后又立刻关断，如果某一次正点时刻到来了但未校准，又要保证中断和电源继续打开一段时间再关断。如果不是重新上电或重新设置时间，它将始终保持这样一种控制过程。关于提前打开和延迟关断的时间，则由无线电广播报时信号的技术参数和所采用的时钟芯片的技术参数以及自动校准同步计时器产品的企业标准等决定。例如，我国无线电广播报时信号的技术参数是：整个报时过程共六个单频脉冲，前五个是周期一秒持续时间为0.25秒的800Hz音频脉冲，称为预报时信号，最后一个也是周期为一秒持续时间为0.25秒的音频脉冲，但是频率为1600Hz，标准规定这个脉冲的前沿就是正点时刻。由此可见在正点之前的预报时过程要经历5秒钟的时间，如果所采用的实时时钟芯片连续24小时的最大可能偏差为0.5秒，并且假定企业标准规定连续24小时之内至少要校准一次，那么提前打开和延迟关断的时间至少为6秒。如果考虑到可能出现的偶然情况和更大的容差，一般可把这个时间定为10秒。实际上把这个时间定为10秒，产生误校准的可能性已接近于零。

时标脉冲生成电路(U5)的主要组成部分和逻辑框图如图2所示，它表明时标脉冲生成电路的工作原理和主要组成部分以及各部分的逻辑关系。它包括无线电广播信号接收器(a)；800Hz音调解调器(b)；脉幅、脉宽选通电路(c)；脉冲再生、倒相、延迟和与非门电路(d)；脉冲计数电路(e)；计时电路(f)；施密特触发器电路(g)；1600Hz音调解调器电路(h)；时标脉冲输出接口(i)等九个部分。其特征是：用两个音调解调器分别解调800Hz的预报时信号和1600Hz的正点报时信号，控制1600Hz信号是否可进入该音调解调器的“门”是由五声800Hz的预报时信号的提取情况而定的。而预报时信号的识别则是由上述b、c、d、e、f这五部分电路构成的预报时信号识别电路完成的，它根据广播报时信号的技术参数，先把五声预报信号识别出来，只有识别出的五声预报时信号的频率、周期、脉宽和计数等所有参数都符合技术标准时，才能令施密特触发器翻转，从而打开正点报时的1600Hz信号解调器(h)的“门”，正点报时信号才能进来并解调出一个方波，同时在这个方波的前沿生成一个尖脉冲，这就是用来校准的时标脉冲。

考虑到自动校准同步计时定时器的主要应用领域是顺序控制器和定时器，本发明根据实际需求的特点专门设计了三种有代表性的定时功能和相应的三个定时触发脉冲输出接口，它们分别是：常规定时功能和常规定时触发脉冲输出接口；随机定时功能和随机定时触发脉冲输出接口；整点定时功能和整点定时触发脉冲输出接口。所谓常规定时时刻，是指每天如此或每周如此或每月如此或每年如此等、相对固定的一类定时时刻，如像学校和机关的作息时刻表、电视台和广播电台的一些主要节目每天的播出时刻表、或者铁路车站每天的接发车次时刻表、每年都要庆祝的重大节日或都要举行的重要活动等等，都可以设置成每天如此或每月如此或每年如此的常规定时时刻。如果是每天如此的常规定时只需设置“时”和“分”，根据实际需要和内存容量大小，一天之内可设置几个或几十个时刻，设置好后，在这些定时数据指定的时刻每天按时输出触发脉冲，输出后定时数据并不会自动清除，而且每天如此执行，直到被人为清除或重新设置才会改变。当然可以用键盘的指定键转换而设置成每周如此或每月如此或每年如此的几种常规定时功能，虽然，它们不只要设置时和分，但设置的方法类似于每天如此的设置方法；随机定时时刻，是指对一些没有一定规律但需要特别提醒或约定好必须按时去做的一些易忘但很重要的事件的定时时刻，对这类定时时刻的设定，需要设定“月”、“日”、“时”、“分”共八位数字，一般在一年之内也可以设置几个或几十个时刻，每个定时时刻也会输出一个触发脉冲，但每输出一个触发脉冲，其相应的定时时刻便会从相应的寄存器中自动清除；所谓整点定时时刻，顾名思义，每到整点时刻便会有一个触发脉冲从指定接口输出，但它可以通过键盘或遥控器设置成“有”或“无”以及几点到几点“有”几点到几点“无”，设置好后每天如此，除非重新设置。

在这些接口接上讯响器可用来报时，接上适当的适配器可用来控制其他电器或设备。三个接口联合起来使用，可控制较复杂的过程。这样设计的结果是为了用很少的元器件和低廉的成本构成一台十分方便的多用途仪器，它既是一台同步计时器，又是一台自动顺序控制器，还是一台超长时延的定时器。从而大大拓展它的适用领域。

一个实施例：

图3是自动校准同步计时定时器的一种实际电路。其中的时标脉冲生成电路(U5)如图4所示；单片机(U1)采用89C51，实时时钟芯片(U2)采用DS12887或DS12887A，令U1的P0口的八条数据总线(D0-D7)依次与U2的八条地址/数据总线(AD0-AD7)连接，实现U1对U2的数据读写；U1的28针与U2的13针连接，用以实现U1对U2的片选；U1的30针与U2的14针连接，用来实现U1对U2的地址选通；U1的16针与U2的15针连接，实现U1对U2的读/写控制；U1的17针与U2的17针连接，实现U1对U2的数据选通。用一片8位移位寄存器74HC164(U3)作为键盘输入接口，用一片四2输入与门7408的一个与门(U4D)接在U1的第7针、第13针和时钟芯片(U2)的IRQ接口之间，实现对时钟芯片的中断控制，其余的三个与门(U4A、U4B、U4C)用于显示器的扫描显示驱动电路；三个三极管(T1、T2、T3)分别用作三种定时触发脉冲的输出驱动，它们的基极通过一个电阻分别接到U1的第6针、第15针和第14针。J2、J3、J4分别是它们的输出接口；RJ1是一片固态继电器，其第3针接在U1的第5针，而第5针接在时标脉冲生成电路(U5)的一个电源输入端(P+)用于控制U5的电源的开或关。01是光电耦合器，它的第二针接在U5的时标脉冲输出接口(CAL.)，而它的第5针接在U1的第12针，用于U1和U5之间的电隔离和信号耦合。

图4是图3中的U5，也就是时标脉冲生成电路的一种实用电路，其中R是普通的无线电广播信号接收器；A1、A2是两片锁相环(例如LM567)，通过调节P1和P2可使它们分别构成1600Hz和800Hz音频信号的解调电路；A3是一片四电压比较器(例如LM339等)，它构成脉幅选通电路(A3a、A3b)和脉宽选通电路(A3c、A3d)；A4、A5是两片CMOS时基电路(例如可用ICM7555)，它们构成两路脉冲再生电路；A6是一片四二输入与非门(可采用4011等)，它构成倒相(A6a)、延迟(A6b、A6c)和与非门(A6d)电路；A7是另一片四二输入与非门电路，它构成两路隔离驱动电路，紧接着这两路隔离电路后头的是由电容和二极管构成的泵电路，泵电路后头则是积分电路；A8是一片双运放(例如LM358)，它的一个运放与前面的泵电路和积分电路一起构成一个可重新触发的计时电路，另一个运放构成一个施密特触发器，它的输出经过四个串联的二极管接到A9的2脚；A9是另一片双运放，它的一个运放构成一个受计时电路控制的的计数电路，而另一个运放则构成一个施密特触发器，它的输出经一个二极管耦合到A1的1脚(前述两个双运放也可以用一个四运放代替，例如LM324等)；A0是一片三端稳压器(如78L09)，专为A1和A2提供9伏工作电压而设。

该实施例的工作过程和连接关系是：

把程序写入单片机并通电激活，自动校准同步计时器就开始工作。这时单片机U1在：U1的28针至U2的13针；U1的30针至U2的14针；U1的16针至U2的15针；U1的17针至U2的17针以及用U4的一个与门(U4D)接在U1的第7针(P1.6)、第13针(P3.3)和U2的第19针，即IRQ接口之间等线路构成的中断和读写控制逻辑的控制下，经由U1的P0口至U2的八条地址数据总线读取U2的实时时钟和日历数据，然后这些数据以及显示所需的扫描时钟脉冲分别经由U1的10和11针串行的送到显示器显示。这时用户可以根据广播报时或其它实时时钟对自动校准同步计时定时器进行粗调，使其与标准时间之差小于±30分钟。粗调后计时器进入正常运行状态，但是在自动跟踪控制系统的控制下，使得U1的外部中断接口INT0和U5的电源在第一次校准之前一直处于打开状态，U5时刻在判断是否有正点报时信号的到来，如果有它将生成一个时标脉冲。而U1则期待着一个时标脉冲的到来，以便执行校准子程序。另一方面，在U5的一种具体电路图4中，由R接收到的无线电广播信号，经C1送到A1和A2的3针，但作为1600Hz解调器的A1的1脚通过D1、R2与A9的7脚连接，另一方面又通过D1、R2和R3(如果需要这其中还可以加一个发光二极管用作指示，以便于观察)

与电源的正极相连，从而使得由A9的一个运放构成的施密特触发器对A1起到了一个控制开关作用，只有当五响800Hz的预报时信号都依次识别出来后，才能使这个施密特触发器翻转，从而打开1600Hz音调解调器的“门”，而在一般情况下这个“门”总是关闭着的。A2作为800Hz信号解调器始终是“开放的”，无线电广播中的800Hz音频信号都能通过它被解调出来。接下来这些被解调出来的信号又依次进入由A3a和A3b构成的脉幅选通电路，除去幅度过高和过低的信号，只让幅度适当的脉冲信号继续进入由积分电路和比较器(A3c，A3d)构成的有两路输出的脉宽选通电路，适当的选定电路参数和调节P3和P4，可使脉宽小于0.25秒的脉冲由于在这一级的两路都没有输出从而被阻隔，而脉宽大于0.25秒的脉冲在两路都有输出，只有脉宽刚好等于0.25秒的脉冲只从一路输出而另一路没有输出。接下来，在这一级的两路都有输出的脉宽大于0.25秒的脉冲，又各自独立的继续通过脉冲再生电路(A4和A5)，然后，其中一路继续经过一个倒相电路(A6a)，而另一路则继续经过一个延时电路(A6c，A6b)，最后两路信号同时到达一个与非门(A6d)，从而使脉宽大于0.25秒的脉冲在这一级被阻隔。而脉宽刚好等于0.25秒的脉冲，由于只有一路输出，所以能从一路顺利通过，最后能顺利地通过A6d。从A6d输出的脉宽刚好等于0.25秒的脉冲，又被分成两路同时进入由A7a、A7b和A7c、A7d构成的两路隔离驱动电路，接下来又都进入由两只二极管和一只电容构成的泵电路，再接下来的是分别由A8和A9的第一运放及其外接的电阻、电容构成的积分电路。所不同的是通过适当的选择电阻和电容的参数，使得其中的一路泵电路和积分电路形成一个可重新触发的计时电路，而另一路的泵电路和积分电路则形成一个其电容的充放电受计时电路控制的计数电路。A8和A9的第二个运放都构成一个施密特触发器，所不同的是A8的第二运放构成的施密特触发器是用来实现计时电路对计数电路控制的，而A9的第二运放构成的施密特触发器是用来实现计数电路对A1的控制的。计时电路参数的选择必须保证参加计时的脉冲是周期为1秒、脉宽0.25秒的脉冲，而计数电路参数的选择必须保证连续计足五个周期1秒、脉宽0.25秒的脉冲后，使由A9的第二运放构成的施密特触发器翻转，促使A1的“门”打开，迎接1600Hz的正点报时信号的到来，并从解调出的方波脉冲前沿提取时标脉冲。

Claims (10)

1.一种自动校准同步计时定时器的技术方案包括：一片单片机和一片通过一组数据总线与单片机连接的实时时钟芯片以及一个其输出端通过外部中断接口INT0与单片机连接的时标脉冲生成电路，并用自动跟踪控制系统控制外部中断接口INT0和时标脉冲生成电路的电源的适时开关动作作为防止误校准的有效措施之一，此外还包括三个外设的输入输出接口，它们分别是键盘和/或遥控器接口、显示器接口、定时触发脉冲输出接口。当把操作软件写入单片机并通电激活后，单片机便开始在中断和读写控制逻辑的控制下从实时时钟芯片读取时间和日历数据通过显示器接口送去显示。还可以接收键盘和/或遥控器的时间日历设置和定时设置指令，对实时时钟芯片的相应寄存器进行改写。从此自动校准同步计时定时器开始进入正常运转正态，但在上电后一直到第一次自动校准之前的时间内，自动跟踪控制系统保证时标脉冲生成电路的电源和单片机的外部中断接口INT0始终处于开放状态，直到单片机接收到由时标脉冲生成电路送来的时标脉冲并实现第一次有效地自动校准后立刻关闭中断和时标脉冲生成电路的电源。从此自动校准同步计时定时器进入同步运行状态。

专门设计的整点、常规和随机三种定时功能，并用三个专门设置的定时触发脉冲输出接口输出定时脉冲，以方便连接被控设备。

自动校准同步计时定时器的特征是：采用专门设计的时标脉冲生成电路从无线电广播报时信号中生成时标脉冲，操作程序把时标脉冲设为高优先级外部中断源，当单片机在INT0接口检测到时标脉冲时，便会立刻跳转去执行自动校准子程序完成一次智能化的自动校准的动作；并用控制外部中断接口INT0和时标脉冲生成电路的电源的适时开关的自动跟踪控制系统作为除了时标脉冲生成电路之外的另一个有效防止误校准的措施；专门设计的整点、常规和随机三种定时功能，以及三个专门设置的定时触发脉冲输出接口，使得本发明能在简单、方便、廉价的条件下制造出既具有精准计时功能又具有方便的顺序控制和定时功能的多功能同步计时、定时器。

2.权利要求1所述之时标脉冲生成电路，其特征在于包括：无线电广播信号接收器(a)；800Hz音调解调器(b)；脉幅、脉宽选通电路(c)；脉冲再生、倒相、延迟和与非门电路(d)；脉冲计数电路(e)；计时电路(f)；施密特触发器电路(g)；1600Hz音调解调器电路(h)；时标脉冲输出接口(i)等九个部分。无线电广播信号接收器(a)的输出端分别接到800Hz音调解调器电路(b)和1600Hz音调解调器电路(h)，其中800Hz音调解调器电路(b)的输出端连接到脉幅、脉宽选通电路(c)，脉幅、脉宽选通电路(c)的输出端连接到脉冲再生、倒相、延迟和与非门电路(d)，脉冲再生、倒相、延迟和与非门电路(d)的输出端分别连接到脉冲计数电路(e)和计时电路(f)，而计时电路(f)的输出又通过一个施密特触发器连接到计数电路(e)，计数电路(e)的输出又连接到另一个施密特触发器电路(g)，施密特触发器电路(g)的输出端则连接到上述1600Hz音调解调器电路(h)，1600Hz音调解调器电路(h)的输出端连接到时标脉冲的输出接口(i)，由该接口输出的时标脉冲最后经由光电耦合器送至单片机的外部中断接口INT0。

3.权利要求1所述之时标脉冲生成电路，其特征是：用两个音调解调器分别解调800Hz的预报时信号和1600Hz的正点报时信号，1600Hz正点报时信号能否通过1600Hz音调解调器解调出时标脉冲，完全是由五声800Hz的预报时信号的提取情况而定的。而预报时信号的识别是由上述b、c、d、e、f这五部分电路构成的预报时信号识别电路完成的，它根据广播报时信号的技术参数，先把五声预报信号识别出来，只有识别出的五声预报时信号的频率、周期、脉宽和计数等所有参数都符合技术标准时，才能令施密特触发器(g)翻转，从而打开正点报时的1600Hz信号解调器(h)的“门”，正点报时信号才能进来并解调出一个用来校准的时标脉冲。

4.权利要求2所述之800Hz音调解调器(b)和1600Hz音调解调器电路(h)，其特征是：各用一片单片锁相环(A2)和(A1)构成，调节P2使A2的中心频率锁定在800Hz，调节P1使A1的中心频率锁定在1600Hz。其中A2的输出连接到脉幅、脉宽选通电路(c)。而A1能否允许正点报时的1600Hz信号通过并解调出时标脉冲，是由五响800Hz的预报时信号的识别结果来控制的，也就是由前述计数器电路后面的施密特触发器(g)的反转来控制的。而其解调出来的时标脉冲通过时标脉冲输出接口(i)经过一片光电耦合器O1与单片机INT0口相连。

5.权利要求2所述之脉幅、脉宽选通电路(c)，其特征是：用一片四电压比较器(A3)的两个比较器构成两级脉幅选通电路(A3a，A3b)，用来限制幅度过高和过低的干扰信号；用另外两个比较器(A3c，A3d)和由T及Ec构成的积分器形成有两路输出的脉宽选通电路，调节P3和P4可使脉宽小于0.25秒的脉冲在这一级被阻隔，脉宽等于0.25秒的脉冲只从一路通过，脉宽大于0.25秒的脉冲则从两路通过。其输出分别进入脉冲再生、倒相、延迟和与非门电路(d)。

6.权利要求2所述之脉冲再生、倒相、延迟和与非门电路(d)，其特征是：在脉宽选通电路的两路输出之后分别用两片时基电路(A4，A5)构成两路独立的脉冲再生电路。其中一路的输出经过延时电路，另一路输出经过倒相电路，最后两路信号同时到达一个与非门。从而确保该与非门的输出只能是脉宽等于0.25秒的脉冲，脉宽大于0.25秒的脉冲被阻隔。其输出又被分成两路，并分别通过隔离驱动电路进入脉冲计数电路(e)和计时电路(f)。

7.权利要求2所述之脉冲计数电路(e)和计时电路(f)和施密特触发器电路(g)，其特征是：前一级的与非门的输出在这一级又被分成两路，每一路的构成都依次是：由两极非门构成的隔离驱动电路、由两只二极管和一只电容组成的泵电路、最后是在两个双运放中分别用它们的一个运放和电容各自构成一个积分电路、并且分别用它们的另一个运放又各自构成一个施密特触发器。所不同的是，其中一路的泵电路和积分电路形成一个可重新触发的计时电路，计时电路的输出接到其后面的施密特触发器的反向输入端，而这个施密特触发器的输出通过电阻和一个或几个二极管连接到计数器的反向输入端，以便控制计数器的计数。正是另一路的泵电路和积分电路形成了这个其电容的充放电受计时电路控制的计数器电路，它的输出又接到其后面的施密特触发器(g)的反向输入端，而这个施密特触发器(g)的输出端通过一个电阻和一个二极管连接到1600Hz音调解调器(A1)的1脚，用来控制1600Hz音调解调器的“开”和“关”。调整电路参数是参加计数的脉冲必须是周期为一秒的脉冲，而且必须连续计足五个周期为一秒、脉宽为0.25秒的(由800Hz单音频脉冲解调来的)脉冲才能使最后的这个施密特触发器(g)翻转，从而打开1600Hz音调解调器的“门”，这时刚好有1600Hz的正点报时信号进来并解调出一个时标脉冲。时标脉冲输出后施密特触发器(g)会自动翻转，是1600Hz音调解调器关闭，禁止任何频率的信号通过。所以施密特触发器(g)的输出被连接到1600Hz音调解调器电路(h)。

8.权利要求1所述之自动校准子程序，其特征是：校准子程序是单片机响应外部中断接口INT0出现时标脉冲所触发的中断请求而要跳转执行的一段中断服务程序，它首先把接收到时标脉冲的时刻认定为正点时刻，并立即判断出它与实时时钟芯片提供的最接近的正点时刻的差，也就是读出其“分”、“秒”寄存器中的数据。如果这个数据小于30分钟，则要把分秒寄存器清零并保持“时”寄存器中的数据不变，如果这个数据大于或等于30分钟，则“分”、“秒”寄存器清零后再给“时”寄存器的数值加1。完成校准子程序后系统便自动返回主程序，转为正常运转状态。

9.权利要求1所述之自动跟踪控制系统，其特征是：它是由防止误校准子程序和一片固态继电器结合起来构成的，用来实现对中断和时标脉冲生成电路的智能控制。具体地说，就是每当上电后和第一次自动校准动作之前这段时间，保证中断接口INT0和时标脉冲生成电路的电源处于打开状态，一直到第一次校准动作完成后立刻关断中断接口和时标脉冲生成电路的电源。从此以后，每当正点时刻到来之前保证提前打开该中断和电源，校准完后又立刻关断，如果某一次正点时刻到来了但未校准，又要保证中断和电源继续打开一段时间再关断。关于提前打开和延迟关断的时间，则由无线电广播报时信号的技术参数和所采用的时钟芯片的技术参数以及自动校准同步计时器产品的企业标准等决定。

10.权利要求1所述之三种定时功能和三个定时触发脉冲输出接口，其特征是：整点、常规和随机三种定时功能，是发明者根据分析生产实践和日常生活中常用之定时和顺序控制需求而专门设计的，并为此专门设置三个独立的定时触发脉冲输出接口，使得本发明能在简单、方便、廉价的条件下制造出既具有精准计时功能又具有方便的顺序控制和定时功能的多功能同步计时、定时器。在三个接口接上讯响器可以用来报时，如果接上专门设计适配器可用来控制其他电器设备，三个接口联合起来使用，可控制较复杂的过程。

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