用於產生微控制器的時基的方法和為此使用的電路設置的製作方法

2023-12-09 01:45:41 1

專利名稱：用於產生微控制器的時基的方法和為此使用的電路設置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於產生微控制器的時基的方法以及一種為此使 用的簡單電路設置。
背景技術：
DE 102 60 244 Al公開了一種用於測量電子裝置上時間的方法， 該裝置具有一個帶RC振蕩器的計時器組件。RC元件的電容器通過RC 元件的一個電阻充電和放電。電容器上的電壓說明指數的充電和放電 曲線。在達到閾值電壓的情況下，計時器組件將輸出端接通到各自其 他狀態(HIGH或者LOW)內，從而輸出端上形成矩形電壓，其頻率 通過確定RC元件的大小預先規定。因為該頻率作為時基不夠精確，所 以測定校正值，利用其計算校正的時基。為此該電子裝置附加具有一 個帶石英或者陶瓷振蕩單元的微控制器，其產生比計時器組件更加穩 定的第二頻率，但為省電僅短時運行。通過兩個頻率的比較隨時測定 校正值。
具有外部石英或者諧振器的微控制器需要相應的結構空間或者在 小尺寸情況下特別昂貴。也存在具有內部RC振蕩器並因此尺寸很小的 微控制器。但在這種微控制器中，時鐘頻率取決於工作電壓和溫度， 並因此波動超過+/-30%。此外，電池運行裝置的這種微控制器的耗電過咼。

發明內容
本發明的目的在於，提供一種用於產生微控制器相對精確時基的 簡單方法，其時鐘發生器具有比較不穩定的振蕩頻率。
為從電路技術上實現依據本發明的方法，僅需一個具有已知時間 常數的RC元件，其與微控制器連接。此方面的前提是微控制器具有一 個時鐘發生器，其中，該時鐘發生器是通過內部和/或外部構件實現並 不重要。RC元件也可與微控制器一體化。因此該方法可以在電路技術 上非常物美價廉地實現。
依據本發明的方法具有以下步驟在第一步驟中將RC元件的電 容器充電到起始電壓。在第二步驟中微控制器持續計數其時鐘發生器
的時鐘脈衝的數量，直至RC元件的電容器上的電壓從起始電壓降到起
始電壓的規定百分比或者一個電壓閾值。在第三步驟中將計數的時鐘 脈衝數量作為時基使用，並最好儲存在一個非易失性存儲器內。


下面藉助唯一附圖所示的一種特別具有優點的電路設置的實施例 對本發明進行說明。
具體實施例方式
附圖所示的電路設置僅具有一個微控制器M和一個與微控制器的 接線端A連接的RC元件。微控制器以本身公知的方式包括一個時鐘 發生器。微控制器的接線端可以換接，也就是說，可以作為輸出端接 線端或者作為輸入端接線端使用。在該方法的第一步驟中，接線端作 為輸出端連接並將RC元件的電容器C由微控制器充電到起始電壓。 在該方法的第二步驟中，接線端作為輸入端連接並將RC元件與一個用 於測量施加到RC元件上電壓的裝置，例如A/D轉換器的輸入端連接。 A/D轉換器連續將施加到RC元件電容器上的電壓轉換為一個計數值， 該計數值從一個與起始電壓相應的起始值出發連續減少，因為RC元件 的電容器C通過RC元件的電阻R放電。微控制器同時持續計數其時 鍾發生器時鐘脈衝的數量，直至RC元件電容器上的電壓從起始電壓下 降到起始電壓的規定百分比，也就是說，A/D轉換器提供一個與儲存 在微控制器內的起始值百分比相應的計數值。在第三步驟中，將計數
的時鐘脈衝數量最好儲存在一個非易失性存儲器內並然後作為時基使 用，藉助其可以取決於時間控制微控制器所要實施的任務。該時基的 精確度由RC元件時間常數的精確度給定，而不是由微控制器的時鐘發 生器的比較不穩定的振蕩頻率預先規定。
這種方法的精確度以RC元件本身公知的特性為基礎，該RC元件 具有儘可能與溫度和電壓無關的時間常數，也就是說，RC元件上的電 壓在電容器C通過電阻R放電時遵循具有基本與溫度無關的時間常數 的指數函數，從而電容器從起始電壓直至起始電壓的規定百分比的放 電持續時間始終恆定，也就是說，與起始電壓的高度無關。因此RC元 件的時間常數與微控制器的供電電壓無關。假設微控制器的供電電壓 至少在放電過程期間恆定，那麼由A/D轉換器提供的起始值與起始值 的規定百分比之間的比例也恆定，也就是說，與供電電壓無關，因為 由A/D轉換器提供的數值與微控制器的供電電壓相關。
在一種適用的電路設置另一種實施方式中，RC元件與微控制器的 輸出端和輸入端連接。RC元件的電容器可以由微控制器通過輸出端充 電，其中，輸出端上存在一個二極體，防止電容器重新通過輸出端放 電。在微控制器的輸入端上，設置一個如上所述用於測量施加到RC元 件電容器上的電壓的裝置。
在一種適用的電路設置另一種方案中，與RC元件與微控制器連 接的接線端或輸入端不僅連接用於測量電壓的裝置，而且還連接一個 用於將施加到RC元件電容器上的電壓與基準電壓比較的裝置。
依據本發明的方法可以這樣進行改變，使微控制器可以在一種節 電模式中運行，而在此方面不丟失其時間信息。在一種相應變化的實 施例中，RC元件與微控制器的中斷輸入端連接，如果RC元件上的電 壓一直降到電壓閾值的話，微控制器利用該中斷輸入端離開節電模式。
變化方法的前三個步驟實際上與上面已經介紹的步驟相同，也就 是說，在第一步驟中，RC元件的電容器由微控制器充電到起始電壓， 在第二步驟中，微控制器持續計數其時鐘發生器時鐘脈衝的數量，直
至RC元件電容器上的電壓從起始電壓下降到在節電模式上觸發中斷
的電壓閾值，並在第三步驟中儲存時鐘脈衝的計數數量。在第四步驟
中，然後將RC元件的電容器重新充電到起始電壓。在第五步驟中微控
制器轉入節電模式，也就是說，微控制器的時鐘發生器也被斷開。如 果電容器上的電壓從起始電壓一直降到電壓閾值，那麼在第六步驟中 微控制器離開節電模式。需要時在第七步驟中計時器以第三步驟中儲 存的量繼續計數。通過重複步驟四至七，微處理器也可以多次為各自
延續RC元件電容器的放電過程而轉入節電模式，而它不會由此而失去 對在此期間所經過時間的認識。
在依據本發明的方法一種特別優選的構成中，微控制器按照一種 方式運行，其中上述的方法步驟相互組合併如下所述多次依次進行。 按照這種方式，可以為在其他情況下由於其缺少時間穩定性或者其高 耗電而不能使用的應用使用廉價的微控制器。
首先，利用依據本發明方法的步驟一至三獲取時基，方法是在RC 元件的電容器充電後計數時鐘脈衝的數量，直至RC元件電容器上的電 壓從起始電壓一直降到起始電壓的規定百分比，也就是說，將時鐘脈 衝的相應數量儲存在一個最好非易失性存儲器內。此後微控制器以本 身公知的方式實施其具有的任務。 一段時間後重複步驟一至三，以考 慮微控制器的供電電壓或者溫度在此期間可能出現的波動。
如果微控制器需要轉入其節電模式，依據本發明首先確定微控制 器在節電模式中所要保持的持續時間，也就是說，利用依據本發明的 方法步驟一至三，在RC元件的電容器充電後計數時鐘脈衝的數量，直 至RC元件電容器上的電壓從起始電壓一直降到觸發節電模式內中斷 的電壓閾值，並將時鐘脈衝的計數數量儲存在另一個最好非易失性存
儲器內。時鐘脈衝與節電周期的持續時間相應的數量需要時可與此前 測定的時基聯繫起來，例如節電周期可與時基或者時基的持續時間確 定百分比完全相同。此後微控制器可以或者立即進行依據本發明方法 的步驟四至六或者步驟四至七，也就是說，為在節電模式中保持一個 周期，或者首先進行其具有的要求任務。此後微控制器重新或者立即 進行依據本發明方法的步驟四至六或者步驟四至七，也就是說，為在 節電模式中保持另一個周期，或者首先進行其具有的要求任務。
在一定時間之後重複步驟一至三，也就是說，重新獲取時基和/或 重新確定微控制器在節電模式中所要保持的持續時間，以便考慮微控 制器的供電電壓或者溫度在此期間可能出現的波動。
權利要求
1.用於產生微控制器的時基的方法，該微控制器具有一個時鐘信號的時鐘發生器和一個具有確定時間常數的RC元件，其特徵在於，-在第一步驟中，將RC元件的電容器充電到起始電壓，-在第二步驟中，持續計數時鐘脈衝的數量，直至電容器上的電壓從起始電壓降到起始電壓的規定百分比或者降到一個電壓閾值，-在第三步驟中，將計數的時鐘脈衝數量作為時基使用。
2. 按權利要求l所述的方法，其中，電壓閾值通過微控制器的中 斷觸發閾確定。
3. 按權利要求2所述的方法，其中，- 在第四步驟中，將RC元件的電容器充電到起始電壓，- 在第五步驟中，微控制器被轉入節電模式，直至電容器上的 電壓從起始電壓降到電壓閾值，- 在第六步驟中，微控制器重新離開節電模式。
4. 按權利要求3所述的方法，其中，- 在第七步驟中，計時器以對應於第三步驟中所測定時基的量 繼續計數。
5. 按前述權利要求之一所述的方法，其中重複上述方法步驟。
6. 用於產生微控制器的時基的電路設置，該微控制器具有一個內 部時鐘發生器，其特徵在於，微控制器與一個外部RC元件連接。
7. 按權利要求6所述的電路設置，其中，RC元件連接在微控制 器的一個既可以用作輸出端也可以用作輸入端的接線端上。
8. 按權利要求6或7所述的電路設置，其中，RC元件的電容器可由微控制器充電。
9. 按前述權利要求之一所述的電路設置，其中，RC元件的電容 器上的電壓可由微控制器測量。
全文摘要
本發明涉及一種用於產生微控制器時基的方法以及一種為此使用的簡單電路設置，該電路設置僅具有一個連接在微控制器接線端上、時間常數確定的RC元件。在這種方法中，在第一步驟中將RC元件的電容器充電到起始電壓，然後在第二步驟中持續計數時鐘脈衝的數量，直至電容器上的電壓從起始電壓降到起始電壓的規定百分比或者一個電壓閾值，以及然後在第三步驟中將計數的時鐘脈衝數量作為時基使用。
文檔編號H03K5/145GK101164234SQ200680013024
公開日2008年4月16日 申請日期2006年3月18日 優先權日2005年4月20日
發明者麥可·弗蘭克 申請人:布勞恩股份有限公司