一種指針式cdma石英鐘控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一種指針式CDMA石英鐘控制方法屬于時鐘生產(chǎn)加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種指針式CDMA石英鐘控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]市場上出現(xiàn)的能夠自動校時的免維護類的指針式石英鐘，主要有區(qū)域網(wǎng)絡(luò)授時類石英鐘、GPS石英鐘或電波石英鐘。
[0003]區(qū)域網(wǎng)絡(luò)鐘的技術(shù)缺點是，需要通過485網(wǎng)絡(luò)或以太網(wǎng)局域網(wǎng)絡(luò)，或者CAN網(wǎng)絡(luò)等接收各類網(wǎng)絡(luò)中的母鐘服務(wù)器發(fā)送的時間或者NTP服務(wù)器等的標準時間實現(xiàn)自動校時，且誤差較大，一般在I秒以內(nèi)，需要在用戶入住建筑物的前期裝修期間就鋪設(shè)通信接口和電纜，大多應(yīng)用于辦公樓、醫(yī)院、鐵路、廣場等公共場合，不適合民用，且功耗大、價格昂貴，需要實時在線供電。同時區(qū)域網(wǎng)絡(luò)鐘也存在有如下的技術(shù)缺陷，其一是所有的區(qū)域時鐘共用一根連接線串聯(lián)而成，串聯(lián)ASCII碼機芯信號反饋周期長，信號傳輸延時明顯；其二是串聯(lián)機芯信號相互干擾，功耗大；因此如何克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種每個機芯都能高效快速的傳遞信息、節(jié)省時間、降低功耗的區(qū)域時鐘的設(shè)計方法，這對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來講仍然是一個亟待解決的課題。
[0004]GPS石英鐘技術(shù)，直接或間接接收GPS時間信息，其缺點是:要架設(shè)較長的室外天線，且在居家及辦公建筑室內(nèi)一般接收不到GPS信息，不利于安裝和施工，不適合室內(nèi)獨立應(yīng)用場合；如果間接通過網(wǎng)絡(luò)有線或無線接收GPS時間，則還要有通信接口、網(wǎng)絡(luò)接口或其他設(shè)備等，成本較高，也需要實時在線供電。
[0005]電波石英鐘技術(shù)，是通過接收中國國家授時中心電波塔(河南商丘)發(fā)射的北京標準時間無線電信號BPC(頻率68.5KHz)，利用時鐘內(nèi)置微處理器轉(zhuǎn)換，控制時鐘的走動，使時鐘顯示時間與北京標準時間保持準確一致。其靠普通電池供電，內(nèi)置天線接收長波授時電臺信號，在建筑物內(nèi)對長波電臺授時信號解碼從而得到標準時間信息。該技術(shù)有以下缺點:(1)雖然解決了室外天線問題，但是在我國，局限性很大，因為只有一個無線長波授時電臺，該電臺覆蓋的范圍很不健全，即便是能覆蓋的地區(qū)，其落在建筑物內(nèi)的信號也十分微弱，常常導致很多時候不能接收到有效的電波鐘標準時間，其對所處的地址位置有嚴格要求，在室內(nèi)安裝時，要考慮建筑物對電波的屏蔽性，一般需要人工手持石英鐘在室內(nèi)移動踩點后安裝，而且解碼電路復雜，解碼時間很長，效率低下。(2)不同國家的電波頻率不一樣，解碼電路不一樣，覆蓋范圍不一樣，造成了在我國使用的電波鐘，不能出口到國外使用。
(3)電波鐘信號微弱，解碼電路復雜，一般內(nèi)嵌在機芯中，使得機芯的結(jié)構(gòu)非常復雜。(4)為了使用電波鐘，必須購買出口目標國的的壟斷的專用加密電波鐘解碼芯片和電路。成本昂貴，過程復雜，十分不利于鐘表行業(yè)的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明為解決現(xiàn)有的區(qū)域時鐘校時追時反應(yīng)慢，誤差大的問題，設(shè)計了一種可以快速準確的為時鐘校時追時的控制方法，尤其是對指針式石英鐘的校時追時。其具體的技術(shù)方案為:一種指針式CDMA石英鐘控制方法，它是由一次性高能鋰亞電池模塊輸出電壓3.6V，為機芯驅(qū)動電路模塊供電，機芯驅(qū)動電路模塊經(jīng)過低功耗LDO芯片變成1.5V電壓為掃秒機芯和跳秒機芯供電，驅(qū)動時鐘指針運行，其特征在于所述的機芯驅(qū)動電路模塊還與一個CDMA授時模塊連接，CDMA授時模塊將接收到的時間通過單片機控制掃秒機芯和跳秒機芯，用于控制機芯的歸零和追時校，機芯的歸零和追時校時:先秒針歸零，啟動秒光耦和秒馬達，秒針以16HZ脈沖驅(qū)動快走，在檢測到有效秒光耦脈沖后，立刻關(guān)閉秒光耦，在計步M步后，秒歸零結(jié)束；然后啟動分光和分馬達，指針以最大16HZ脈沖驅(qū)動快走，在檢測到有效分光耦脈沖后，繼續(xù)走N步，關(guān)光耦，歸零結(jié)束。歸零時，還要考慮到接收到無效光耦脈沖情況:秒針在55秒前啟動秒歸零，在I秒內(nèi)接收到光反饋，即認為是無效反饋；分歸零時，在4秒內(nèi)接收到光反饋，即認為時無效反饋；同時，分歸零檢測到光反饋信號要保持一定時間，才能計步繼續(xù)走N步，然后歸零結(jié)束；歸零結(jié)束后，讀取單片機自身實時時間，然后進入追時階段，秒針的追時實際是等待單片機自身時間與秒針所指示時間相等時，啟動秒驅(qū)動脈沖；分針的追時，最大以16HZ的分脈沖驅(qū)動；當單片機時間與指針指示時間不等，就要進入追時，追時時，指針所指示時間大于實際時間，且在5分鐘內(nèi)，則采取等待模式，等時間到達后，再發(fā)出分脈沖，否則直接追時。
[0007]為了能夠更好的實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)目的，可以對技術(shù)方案進一步具體的細化: 進一步在于所述的CDMA授時模塊，在需要啟動時，利用單片機控制MOS管為CDMA授時模塊供電；機芯驅(qū)動電路模塊直接控制備用時鐘模塊、段式LCD模塊和CDMA模塊，工作時，MOS管導通，CDMA模塊加電，然后通過控制CDMARST，CDMAPower對CDMA授時模塊進行復位等操作，利用AT指令集取得CDMA信號的狀態(tài)和當前時間等，CDMA授時模塊通信時以115200bps的高速波特率通信，發(fā)出AT指令后，CDMA模塊給出精確到毫秒的衛(wèi)星時間信息。
[0008]進一步在于所述的單片機上電后，單片機首先啟動CDMA模塊，獲取時間后修改單片機自身實時時鐘時間，然后系統(tǒng)以單片機自身時間作為基準時間運行，其后的時間精度完全由單片機系統(tǒng)自身決定。
[0009]進一步在于所述的CDMA模塊每天只啟動一次，讀取正確時間后或讀取錯誤次數(shù)超出規(guī)定時，關(guān)閉CDMA模塊，等待下一次啟動。
[0010]進一步在于所述的備用時鐘模塊，通過I2C總線與單片機通信，可提供年月日時分秒等備用信息，在石英鐘初始上電冷啟動時，如果不能正確讀取CDMA時間，則讀取備用時鐘模塊的備用時間作為石英鐘指針時間；每次在CDMA讀取正確時間后，以新時間在整數(shù)秒的時刻對備用時鐘模塊的備用時間進行校準。
[0011]進一步在于所述的段式LCD，該系統(tǒng)同時支持具有4個公共端的96段的低功耗段式LCD，用于同時數(shù)字輸出時間和年月日星期等時間信息，并用于在調(diào)試時與PC電腦進行交互通信顯示有關(guān)參數(shù)設(shè)置。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點在于(I)電波鐘安裝時需要選擇合適的有強信號的位置，一般有死角。而CDMA石英鐘接收的CDMA信號強大，安裝沒有死角，很隨意。(2)—次性高能電池供電3-5年不需要更換，更適合工程應(yīng)用。(3)如果需要的話，安裝SIM卡，CDMA石英鐘就可以把本地信息如溫度、濕度和PM25等信息通過CDMA信號發(fā)到遠程，可以實現(xiàn)遠程監(jiān)控，這是電波鐘所無法實現(xiàn)的。(4 )可以出口到有CDMA手機網(wǎng)路的國家。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明一種指針式CDMA石英鐘控制方法控制框圖。
【具體實施方式】
[0014]為了能夠更好的說明本發(fā)明一種指針式CDMA石英鐘控制方法的實現(xiàn)方，將其具體的實現(xiàn)方法進行如下的描述(參見圖1):
一種指針式CDMA石英鐘控制方法整機系統(tǒng)包括機芯驅(qū)動電路模塊4、一次性高能鋰亞電池模塊1、CDMA授時模塊2、備用時鐘模塊3、跳秒齒輪箱5、掃秒齒輪箱6、段式LCD模塊?。
[0015]一種指針式CDMA石英鐘控制方法，它是由輸出電壓3.6V的一次性高能鋰亞電池模塊，為機芯驅(qū)動電路模塊供電，機芯驅(qū)動電路模塊經(jīng)過低功耗LDO芯片變成1.5V電壓為掃秒機芯和跳秒機芯供電，驅(qū)動石英鐘指針運行，所述的機芯驅(qū)動電路模塊還與一個CDMA授時模塊連接，CDMA授時模塊將接收到的時間通過單片機控制掃秒機芯和跳秒機芯，來控制機芯的歸零和追時校，機芯的歸零和追時校時:先秒針歸零，啟動秒光耦和秒馬達，秒針以16HZ脈沖驅(qū)動快走，在檢測到有效秒光耦脈沖后，立刻關(guān)閉秒光耦，在計步M (M=68)步后，秒歸零結(jié)束；然后啟動分光和分馬達，指針以最大16HZ脈沖驅(qū)動快走，在檢測到有效分光耦脈沖后，繼續(xù)走N (N=51)步，關(guān)光耦，歸零結(jié)束，歸零時，根據(jù)接收到無效光耦脈沖情況:秒針在55秒前啟動秒歸零，在I秒內(nèi)接收到光反饋，即認為是無效反饋；分歸零時，在4秒內(nèi)接收到光反饋，即認為時無效反饋；同時，分歸零檢測到光反饋信號要保持一定時間，才能計步繼續(xù)走N步，然后歸零結(jié)束；歸零結(jié)束后，讀取單片機自身實時時間，然后進入追時階段，秒針的追時實際是等待單片機自身時間與秒針所指示時間相等時，啟動秒驅(qū)動脈沖；分針的追時，最大以16HZ的分脈沖驅(qū)動；當單片機時間與指針指示時間不等，就要進入追時，追時時，指針所指示時間大于實際時間，且在5分鐘內(nèi)，則采取等待模式，等時間到達后，再發(fā)出分脈沖，否則直接追時。
[0016]原理說明:
1、一次性尚能利亞電池t旲塊1:
輸出電壓3.6V，直接為機芯驅(qū)動電路模塊4供電，供電電流瞬間可達到IA以上。
[0017]I1、機芯驅(qū)動電路模塊4:
功能如下:
一、該模塊以MSP430F4152單片機為核心，單片機自身工作電壓可在1.8-3.6V之間；機芯驅(qū)動電路模塊4經(jīng)過低功耗LDO芯片變成1.5V電壓為跳秒齒輪箱5和掃秒齒輪箱6供電；機芯驅(qū)動電路模塊4在需要啟動CDMA時，利用單片機控制MOS管為CDMA授時模塊2供電；機芯驅(qū)動電路模塊4直接控制備用時鐘模塊3和段式LCD模塊7。
[0018]二、機芯驅(qū)動電路模塊4單片機控制是整個系統(tǒng)的控制核心，單片機平時主要處于睡眠模式，每隔15.625毫秒喚醒一次，喚醒后檢查當前的工作狀態(tài)，根據(jù)工作狀態(tài)決定是否需要輸出脈沖驅(qū)動齒輪機芯的時分馬達、秒馬達等操作，同時檢查是否有按鍵按下、電池電壓是否滿足要求等，隨后進入睡眠，這個檢查和驅(qū)動的過程在0.7毫秒左右，單片機系統(tǒng)大部分時間睡眠，睡眠時系統(tǒng)的整機耗電全部用于機芯的馬達驅(qū)動。
[0019]三、單片機睡眠時，32768Hz晶振依然計數(shù)，定期喚醒后，以32768Hz的32倍頻即1.048576MHz的低頻工作，這樣既可以降低功耗，又可以快速執(zhí)行喚醒后的秒針走時和分針走時的各項操作。
[0020]四、晶振穩(wěn)頻和定時補償?shù)能浻布崿F(xiàn)，用市場上最普通且較穩(wěn)定的直插式12.5PF無源晶振，通過MSP430F4152單片機內(nèi)部集成電容和外部12PF可調(diào)電容，通過軟件設(shè)定單片機內(nèi)部電容范圍，并通過硬件調(diào)節(jié)外部可調(diào)電容的方式，先使得32768HZ的頻率誤差在0.001HZ以內(nèi)。然后在系統(tǒng)運行時，每隔I小時對由于晶振引起的估計誤差進行軟件補償。
[0021]五、驅(qū)動齒輪機芯的實現(xiàn)，齒輪箱機芯的驅(qū)動采用標準工作電壓1.5V的綁定工藝的石英鐘馬達驅(qū)動芯片，該芯片驅(qū)動脈寬0.