WO2000023854A1 - Clock comprising a microprocessor - Google Patents

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WO2000023854A1
WO2000023854A1 PCT/DE1999/003153 DE9903153W WO0023854A1 WO 2000023854 A1 WO2000023854 A1 WO 2000023854A1 DE 9903153 W DE9903153 W DE 9903153W WO 0023854 A1 WO0023854 A1 WO 0023854A1
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time
microprocessor
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actuating
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PCT/DE1999/003153
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Inventor
Lothar Vogt
Karl-Heinz Black
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Robert Bosch Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04R—RADIO-CONTROLLED TIME-PIECES
    • G04R40/00—Correcting the clock frequency
    • G04R40/06—Correcting the clock frequency by computing the time value implied by the radio signal
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04R—RADIO-CONTROLLED TIME-PIECES
    • G04R20/00—Setting the time according to the time information carried or implied by the radio signal

Definitions

  • the invention relates to a clock with a regular clock-generating clock generator, a microprocessor evaluating the clocks of the clock generator and relating the number of clock cycles with time units, with an output device for the measured time units in the form of a time and an adjusting device for the displayed time .
  • the invention is therefore based on the problem of equipping a watch of the type mentioned at the outset with increased accuracy.
  • a clock of the type mentioned at the outset is characterized in that a faultyumming device adds up the time units between two setting processes by means of the setting device, a detection device recognizes the gear deviation corrected during the setting process and by means of the microprocessor the relation between the number of cycles and the time units is changed based on the determined gear deviation per unit of time.
  • the clock according to the invention accordingly corrects itself when the time is reset due to display deviations.
  • the deviation corrected in the setting process is used to make a corresponding one
  • the setting process can be a manual setting process, which, however, entails considerable inaccuracies with regard to the correction made.
  • the actuating device is therefore set up for an automatic actuating process based on remotely transmitted time data.
  • control device can be connected, for example, to a radio receiver for wirelessly transmitted time signals.
  • the watch according to the invention is preferably a watch integrated in an electronic device controlled by the microprocessor.
  • Figure 1 - a flow chart for a summing device for adding up the time units between two actuating processes
  • Figure 2 - a flow chart for the algorithm for calculating the clock correction value after setting the time
  • Gear adaptation is preferably implemented in the microprocessor itself, a counter with which the span between two Actuating processes is measured.
  • one second cycle of the microprocessor clock is used to increment a second counter 1 by one.
  • the second counter 1 counts cyclically to 86400 corresponding to the number 60 x 60 x 24 sec, that is to say one day.
  • test step 2 it is checked whether the current counter reading of 86400 has been reached. If this is not the case (output N), the wait of one second is waited in a waiting step 3, in order then to increase the second counter 1 by one again.
  • a day counter is increased by one in step 4 and the waiting circuit 3 is activated.
  • the second counter 1 then counts the seconds for a new day.
  • FIG. 2 illustrates a possible correction sequence after an adjustment process has been carried out.
  • a test device 5 checks whether the daily counter includes the accumulation of more than six days, since a course correction after less than six days does not seem to make much sense with regard to the correction accuracy. If less than six days have thus passed since the last actuating process, no correction is made with the output N of the test device 5. However, if more than six days have passed (output J), the difference between the new time and the old time is calculated in seconds in a recognition device 6 and this difference is divided by the number of days in the day counter.
  • a test device 7 checks whether the calculated normalized difference lies within an approved correction interval (for example between -30 sec / day and +30 sec / day). If this is not the case (output N), an erroneous actuating process is carried out using the
  • the adaptive gear adaptation according to the invention has been applied to a quartz clock with a 2 MHz clock frequency.
  • the self-adapting clock according to the invention in particular also enables the determination of gear deviations occurring due to temperature fluctuations and the correction of long-term aging influences of the components.

Abstract

The invention relates to a clock comprising a regular clock generator which outputs clock pulses, and having a microprocessor which evaluates the clock pulses of the clock generator and which establishes the relation between the number of clock pulses and the units of time. The inventive clock also comprises an output device for the measured units of time in the form of a time of day, and has a setting device for the indicated time of day. In order to obtain an adaptive correction of the clock operation, a summation device adds up the units of time between two setting processes by using the setting device. A recognition device (6) recognizes the deviation of the clock operation corrected during a setting process, and the relationship between the number of clock pulses and the units of time is modified by the microprocessor on the basis of the established deviation of the clock operation per unit of time. As a result, a relatively exact time of day can be indicated for the microprocessor also in the case of relatively imprecise quartz clock generators.

Description

Uhr mit einem MikroprozessorClock with a microprocessor
Die Erfindung betrifft eine Uhr mit einem regelmäßige Takte ausgebenden Taktgeber, einem die Takte des Taktgebers auswertenden und die Anzahl der Takte mit Zeiteinheiten in Relation setzenden Mikroprozessor, mit einer Ausgabeein- richtung für die gemessenen Zeiteinheiten in Form einer Uhrzeit und einer Stelleinrichtung für die angezeigte Uhrzeit .The invention relates to a clock with a regular clock-generating clock generator, a microprocessor evaluating the clocks of the clock generator and relating the number of clock cycles with time units, with an output device for the measured time units in the form of a time and an adjusting device for the displayed time .
Die Realisierung von elektronischen Uhren, die überwiegend eine digitale Zeitanzeige besitzen, geschieht konventionell mit Hilfe ein Quarzes als Taktgeber und spezieller integrierter Schaltungen (IC's). Die hierfür verwendeten Quarze müssen eine relativ hohe Taktgenauigkeit aufweisen, da sich Taktabweichungen bei einer Uhr schnell zu merkbaren Abweichungen der angezeigten Uhrzeit von der tatsächlichen Uhrzeit aufsummieren können.The realization of electronic clocks, which mostly have a digital time display, is done conventionally with the help of a quartz as clock generator and special integrated circuits (IC's). The crystals used for this must have a relatively high clock accuracy, since clock deviations in a clock can quickly add up to noticeable deviations of the displayed time from the actual time.
Es ist ferner bekannt, in elektronischen Geräten, die mit einem Mikroprozessor und einem Quarz als Arbeitstaktgeber für den Mikroprozessor ausgestattet sind, mit Hilfe dieser vorhandenen Bauelemente und einer entsprechendenIt is also known in electronic devices that are equipped with a microprocessor and a quartz as a working clock for the microprocessor, with the help of these existing components and a corresponding one
Programmierung des Mikroprozessors eine Uhr zu realisieren, indem eine vorgegebene Anzahl von Takten des Quarzes zur Generierung eines periodischen Taktes als Zeiteinheit ausgenutzt wird, aus der Sekunden, Minuten, Stunden usw. durch ein Zählwerk abgeleitet werden. Nachteilig ist dabei allerdings, daß die üblicherweise verwendeten Komponenten hohe Toleranzen aufweisen, die zu großen Ungenauigkeiten der Zeitanzeige führen würden.Programming the microprocessor to realize a clock by using a predetermined number of clocks of the quartz to generate a periodic clock as a unit of time from which seconds, minutes, hours, etc. are derived by a counter. The disadvantage here, however, is that the components usually used have high tolerances which would lead to great inaccuracies in the time display.
So sind bei üblichen Mikroprozessorsystemen Abweichungen der Quarzfrequenz im Bereich 50 ppm von der Sollfrequenz üblich, außerdem ändert sich der Takt durch Temperatureinflüsse und durch Alterung. Derartig ungenaue Uhren sind nur in Ausnahmefällen tragbar.In conventional microprocessor systems, deviations of the quartz frequency in the range of 50 ppm from the target frequency are common, and the cycle changes due to temperature influences and aging. Such inaccurate clocks are only wearable in exceptional cases.
Der Erfindung liegt daher die Problemstellung zugrunde, eine Uhr der eingangs erwähnten Art mit einer erhöhten Ganggenauigkeit auszustatten.The invention is therefore based on the problem of equipping a watch of the type mentioned at the outset with increased accuracy.
Ausgehend von dieser Problemstellung ist erfindungsgemäß eine Uhr der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, daß eine Ξummiereinrichtung die Zeiteinheiten zwischen zwei Stellvorgängen mittels der Stelleinrichtung aufsummiert, eine Erkennungseinrichtung die beim Stellvorgang korrigierte Gangabweichung erkennt und mittels des Mikroprozessors die Relation zwischen der Anzahl der Takte und den Zeiteinheiten aufgrund der festgestellten Gangabweichung pro Zeiteinheit geändert wird.Starting from this problem, according to the invention a clock of the type mentioned at the outset is characterized in that a einrichtungumming device adds up the time units between two setting processes by means of the setting device, a detection device recognizes the gear deviation corrected during the setting process and by means of the microprocessor the relation between the number of cycles and the time units is changed based on the determined gear deviation per unit of time.
Die erfindungsgemäße Uhr korrigiert sich demzufolge selbst, wenn die Uhrzeit aufgrund von Anzeigeabweichungen neu gestellt wird. Hierzu wird die bei dem Stellvorgang korrigierte Abweichung benutzt, um eine entsprechendeThe clock according to the invention accordingly corrects itself when the time is reset due to display deviations. For this purpose, the deviation corrected in the setting process is used to make a corresponding one
Korrektur der Relation zwischen der Anzahl der Takte und den Zeiteinheiten vorzunehmen, also beispielsweise in einem Zählwerk eine entsprechende Korrektur vorzunehmen.Correct the relationship between the number of cycles and the time units, for example, make a corresponding correction in a counter.
Der Stellvorgang kann ein manueller Stellvorgang sein, der allerdings bezüglich der vorgenommenen Korrektur erhebliche Ungenauigkeiten mit sich bringt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Stelleinrichtung daher für einen automatischen Stellvorgang aufgrund fernübermittelter Uhrzeitdaten eingerichtet.The setting process can be a manual setting process, which, however, entails considerable inaccuracies with regard to the correction made. In a particularly preferred embodiment of the invention, the actuating device is therefore set up for an automatic actuating process based on remotely transmitted time data.
Hierzu kann die Stelleinrichtung beispielsweise mit einem Funkempfänger für drahtlos übermittelte ZeitSignale verbunden sein.For this purpose, the control device can be connected, for example, to a radio receiver for wirelessly transmitted time signals.
Alternativ oder zusätzlich kann die Stelleinrichtung zumAs an alternative or in addition, the actuating device for
Anschluß an ein Rundfunkgerät und Auswertung einer digital im Rundfunksignal übertragenen Uhrzeit eingerichtet sein. Da die erfindungsgemäße Korrektur umso genauer funktioniert, je größer die Zeitspanne zwischen den Stellvorgängen ist, kann vorgesehen werden, daß die Korrektur durch den Mikroprozessor erst nach Ablauf einer Mindestzeit zwischen Stellvorgängen vorgenommen wird.Connection to a radio and evaluation of a time transmitted digitally in the radio signal. Since the correction according to the invention functions more precisely, the longer the time span between the actuating processes, it can be provided that the correction is carried out by the microprocessor only after a minimum time has elapsed between actuating processes.
Zur Vermeidung zu großer Abweichungen zwischen der angezeigten Uhrzeit und der tatsächlichen Uhrzeit kann es zweckmäßig sein, zusätzlich eine Korrektur durch den Mikroprozessor zu ermöglichen, wenn eine einen grenzwertüberschreitende Gangabweichung durch die Erkennungseinrichtung erkannt wird.To avoid excessive deviations between the displayed time and the actual time, it can be expedient to additionally enable a correction by the microprocessor if a gear deviation that exceeds a limit value is detected by the detection device.
Die erfindungsgemäße Uhr ist vorzugsweise eine in eine mittels des Mikroprozessors gesteuerten elektronischen Geräts integrierte Uhr.The watch according to the invention is preferably a watch integrated in an electronic device controlled by the microprocessor.
Die Erfindung soll im folgenden Anhang von anhand der beigefügten Zeichnung erläuterten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:The invention is to be explained in more detail in the following appendix of exemplary embodiments explained with reference to the attached drawing. Show it:
Figur 1 - ein Flußdiagramm für eine Summiereinrichtung zum aufsummieren der Zeiteinheiten zwischen zwei StellvorgängenFigure 1 - a flow chart for a summing device for adding up the time units between two actuating processes
Figur 2 - ein Flußdiagramm für den Algorithmus zur Berechnung des Uhren-Korrekturwertes nach dem Stellen der UhrzeitFigure 2 - a flow chart for the algorithm for calculating the clock correction value after setting the time
Der grundsätzliche Aufbau einer Uhr, die aufgrund einerThe basic structure of a watch based on a
Programmierung eines Mikroprozessors unter Ausnutzung der Arbeitstakte des Mikroprozessor, die vorzugsweise durch einen Quarz generiert werden, realisiert ist, ist hinreichend bekannt und in der Zeichnung nicht dargestellt. Zur Durchführung der erfindungsgemäßen adaptivenProgramming of a microprocessor using the work cycles of the microprocessor, which are preferably generated by a quartz, is sufficiently known and is not shown in the drawing. To carry out the adaptive according to the invention
Ganganpassung wird vorzugsweise im Mikroprozessor selbst ein Zählwerk realisiert, mit dem die Spanne zwischen zwei Stellvorgängen gemessen wird.Gear adaptation is preferably implemented in the microprocessor itself, a counter with which the span between two Actuating processes is measured.
Gemäß dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein Sekundentakt der Mikroprozessor-Uhr ausgenutzt um einen Sekundenzähler 1 jeweils um eins zu erhöhen. Der Sekundenzähler 1 zählt gemäß diesem Ausführungsbeispiel zyklisch bis 86400 entsprechend der Anzahl 60 x 60 x 24 sec, also einem Tag. Im Prüfschritt 2 wird überprüft, ob der aktuelle Zählerstand von 86400 erreicht ist. Ist dies nicht der Fall (Ausgang N) wird in einem Warteschritt 3 der Ablauf einer Sekunde abgewartet, um dann den Sekundenzähler 1 wieder um eins zu erhöhen.According to the exemplary embodiment shown in FIG. 1, one second cycle of the microprocessor clock is used to increment a second counter 1 by one. According to this exemplary embodiment, the second counter 1 counts cyclically to 86400 corresponding to the number 60 x 60 x 24 sec, that is to say one day. In test step 2 it is checked whether the current counter reading of 86400 has been reached. If this is not the case (output N), the wait of one second is waited in a waiting step 3, in order then to increase the second counter 1 by one again.
Ist der aktuelle Zählerstand von 86400 erreicht und wurde an diesem Tag keine Korrektur der Ganggenauigkeit vorgenommen, wird im Schritt 4 ein Tageszähler um eins erhöht und die Warteschaltung 3 aktiviert. Der Sekundenzähler 1 zählt dann die Sekunden für einen neuen Tag.If the current counter reading of 86400 has been reached and no accuracy has been corrected on this day, a day counter is increased by one in step 4 and the waiting circuit 3 is activated. The second counter 1 then counts the seconds for a new day.
Figur 2 verdeutlicht eine etwaigen Korrekturablauf nach der Durchführung eines Stellvorgangs . Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel prüft eine Prüfeinrichtung 5, ob der Tageszähler die Aufsummierung von mehr als sechs Tagen beinhaltet, da eine Gangkorrektur nach einem Ablauf von weniger als sechs Tagen hinsichtlich der Korrekturgenauigkeit wenig sinnvoll erscheint. Sind somit seit dem letzten Stellvorgang weniger als sechs Tage vergangen, wird mit dem Ausgang N der Prüfeinrichtung 5 keine Korrektur vorgenommen. Sind jedoch mehr als sechs Tage verstrichen (Ausgang J) wird in einer Erkennungseinrichtung 6 die Differenz zwischen der neuen Uhrzeit und der alten Uhrzeit in Sekunden berechnet und diese Differenz durch die Anzahl der Tage in dem Tageszähler geteilt.FIG. 2 illustrates a possible correction sequence after an adjustment process has been carried out. In the exemplary embodiment shown here, a test device 5 checks whether the daily counter includes the accumulation of more than six days, since a course correction after less than six days does not seem to make much sense with regard to the correction accuracy. If less than six days have thus passed since the last actuating process, no correction is made with the output N of the test device 5. However, if more than six days have passed (output J), the difference between the new time and the old time is calculated in seconds in a recognition device 6 and this difference is divided by the number of days in the day counter.
Zur Vermeidung von Fehlkorrekturen wird anschließend in einer Prüfeinrichtung 7 geprüft, ob die berechnete normierte Dif-ferenz in einem zugelassenen Korrekturintervall (beispiels-weise zwischen -30 sec/Tag und +30 sec/Tag) liegt. Ist dies nicht der Fall (Ausgang N) wird ein fehlerhafter Stellvorgang mittels derTo avoid incorrect corrections, A test device 7 checks whether the calculated normalized difference lies within an approved correction interval (for example between -30 sec / day and +30 sec / day). If this is not the case (output N), an erroneous actuating process is carried out using the
Stelleinrichtung unterstellt und im Schritt 8 der Tageszähler auf null zurückgestellt.Adjusting device assumed and in step 8 the day counter reset to zero.
Liegt hingegen die berechnete normierte Differenz im zugelas-senen Korrekturintervall wird die normierteOn the other hand, if the calculated normalized difference lies in the permitted correction interval, the normalized
Differenz als Tageskorrekturwert für die Uhr durch eine Korrektureinrichtung 9 übernommen, wodurch in der Uhr die Relation zwischen der Anzahl der Takte und den Zeiteinheiten entsprechend dem Korrekturwert geändert wird. Auf diese Weise wird der Gang der Uhr so angepaßt, daß ein neuer Stellvorgang erst nach viel längerer Zeit erforderlich wird.Difference taken over as a daily correction value for the clock by a correction device 9, whereby the relation between the number of cycles and the time units in the clock is changed in accordance with the correction value. In this way, the course of the clock is adjusted so that a new setting process is only required after a much longer time.
Die erfindungsgemäße adaptive Ganganpassung ist bei einem Quarztaktgeber mit 2 MHz Taktfrequenz angewendet worden.The adaptive gear adaptation according to the invention has been applied to a quartz clock with a 2 MHz clock frequency.
Die aufgrund der 50 ppm Abweichung entstehende fehlerhafte Zeitangabe von ca. 30 sec in der Woche konnte durch das Korrekturverfahren auf 2 sec/Woche reduziert werden.The incorrect time specification of approx. 30 seconds per week resulting from the 50 ppm deviation could be reduced to 2 seconds / week using the correction method.
Die erfindungsgemäße, sich selbst adaptierende Uhr ermöglicht insbesondere auch die Ausmittlung von durch Te peraturschwankungen auftretenden Gangabweichungen und die Korrektur von langfristigen Alterungseinflüssen der Bauelemente . The self-adapting clock according to the invention in particular also enables the determination of gear deviations occurring due to temperature fluctuations and the correction of long-term aging influences of the components.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Uhr mit einem regelmäßige Takte ausgebenden Taktgeber, einem die Takte des Taktgebers auswertenden und die1. o'clock with a regular clock issuing clock, one evaluating the clocks of the clock and the
Anzahl der Takte mit Zeiteinheiten in Relation setzenden Mikroprozessor, mit einer Ausgabeeinrichtung für die gemessenen Zeiteinheiten in Form einer Uhrzeit und einer Stelleinrichtung für die angezeigte Uhrzeit, dadurch gekennzeichnet, daß eine Summiereinrichtung die Zeiteinheiten zwischen zwei Stellvorgängen mittels der Stelleinrichtung aufsummiert, eine Erkennungseinrichtung (6) die beim Stellvorgang korrigierte Gangabweichung erkennt und mittels des Mikroprozessors die Relation zwischen der Anzahl derNumber of cycles with a microprocessor relating time units, with an output device for the measured time units in the form of a time and an adjusting device for the displayed time, characterized in that a summing device adds up the time units between two adjusting processes by means of the adjusting device, a detection device (6) recognizes the gear deviation corrected during the setting process and by means of the microprocessor the relation between the number of
Takte und den Zeiteinheiten aufgrund der festgestellten Gangabweichung pro Zeiteinheit geändert wird.Cycles and the time units are changed based on the detected rate deviation per time unit.
2. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung für einen automatischen Stellvorgang aufgrund fernübermittelter Uhrzeitdaten eingerichtet ist .2. Clock according to claim 1, characterized in that the actuating device is set up for an automatic actuating process on the basis of remotely transmitted time data.
3. Uhr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung mit einem Funkempfänger für drahtlos übermittelte Zeitsignale verbunden ist.3. Clock according to claim 2, characterized in that the actuating device is connected to a radio receiver for wirelessly transmitted time signals.
4. Uhr nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung zum Anschluß an ein4. Clock according to claim 2 or 3, characterized in that the actuating device for connection to a
Rundfunkgerät und Auswertung einer digital im Rundfunksignal übertragenen Uhrzeit eingerichtet ist.Radio set and evaluation of a digitally transmitted time in the radio signal is set up.
5. Uhr nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekenn- zeichnet, daß die Korrektur durch den Mikroprozessor erst nach Ablauf einer Mindestzeit zwischen Stellvorgängen vorgenommen wird. Uhr nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektur durch den Mikroprozessor bei Feststellung einer einen Grenzwert überschreitenden Gangabweichung vorgenommen wird.5. Clock according to one of claims 1 to 4, characterized in that the correction by the microprocessor is carried out only after a minimum time between actuating processes. Clock according to one of claims 1 to 5, characterized in that the correction is carried out by the microprocessor upon detection of a gear deviation exceeding a limit value.
Uhr nach einem der Ansprüche 1 bis 6 als integrierter Teil eines mittels des Mikroprozessors gesteuerten elektronischen Geräts . Clock according to one of claims 1 to 6 as an integrated part of an electronic device controlled by the microprocessor.
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