自動校準計時器的製作方法

2023-07-04 05:27:56

專利名稱：自動校準計時器的製作方法
技術領域：
電子技術應用
背景技術：
石英電子鐘、表技術;標準時間標準頻率發播臺信息接收技術;GPS(Glohal Pilol Systen，全球定位系統)技術發明目的1 為通信網提供網同步時間基準;
2 為公共場所提供無需人工校準，走時精確的鐘表;
3 為家庭或個人提供無需人工校準，走時精確的鐘表。
自動校準計時器技術方案廣播電臺整點報時是以高精度原子鐘為基準的，因此它可以作為標準時間，為我們提供時間基準。廣播電臺整點報時是從整點前10秒開始發出長度1秒、間隔1秒共六響，其中前五響頻率相同而最後一響頻率比前五響高，最好一響開始的時刻為標準時間的整點時刻。由於整點報時最後一響前後各有長度為1秒的空白，而且該響信號較強、頻率單一，很易提取。本項發明就是用電子電路提取該響開始時刻，以作為自動校準的時間基準，利用電子電路自動校準鐘錶，以解決鐘錶等計時器長期積累誤差大，需要人工校準的問題。由於本項發明所用電子電路非常簡單，而計時器精度又可以做得很高，因此可以為多種場合，特別是那些長期無人值守或看管的場合提供廉價、實用的計時工具。
本項發明與普通鐘錶相比具有無需人工校準、計時精確等優點;與標準時間標準頻率發播臺信息接收機和GPS接收機相比具有電路簡單、易於實現等優點，因此更加實用。這是因為標準時間標準頻率發播臺工作在短波頻段，信道不穩定，而且信號中頻率成分複雜、提取困難，因此其接收機電路複雜、難以實現;而國內並無GPS系統，其接收機依賴進口，價格昂貴。本發明只需利用簡單的電子電路提取中波波段廣播電臺整點報時最後一響開始的時刻，並用簡單的電子電路實現自動校準，因此具有上述優點。
申請人認為實現本發明最好的方式是採用單片機(如51系列單片機)控制時間基準提取，提取結果判斷，時間校準等工作，可以簡化電路，提高性能。
本發明即自動校準計時器由以下幾個部分組成①收音機部分(可以簡化，如可不要低頻功放部分)
②時間基準提取部分，由濾波器、積分器、光電藕合器等組成③提取結果判斷部分，由單片機軟體及定時器等硬體實現④時間自動校準部分，用單片機或觸發器等實現⑤石英電子表部分，選用有整點鬧及四捨五入式調秒功能的表⑥狀態控制部分，用單片機配合其它硬體實現其工作過程是①設置整點鬧功能，人工校準計時器並啟動，單片機軟體處於檢測計時器整點鬧信號狀態;
②檢測到信號則單片機開始運行控制程序，首先控制(或由計時器整點鬧信號直接控制)收音機及時間基準提取與提取結果判斷部分電路開始工作，即接通上述各部分電源並啟動定時器;
③如在預定時間(如1秒)內收到時間基準信號(即檢測到廣播電臺整點報時最後一響)，則關閉定時器，同時切斷收音機及時間基準提取部分電路的電源;
④單片機程序判斷定時器定時結果，根據判斷結果用改變校準時間的辦法自動校準計時器，如結果小於預定的值(如0.05秒)，則計時器偏慢，利用計時器的四捨五入式調秒功能，在延時59.9秒後調秒則會調快0.1秒;結果大於預定的值，則計時器偏快，可以直接校準或在延時60.1秒後校準，這樣可以調準或調慢0.1秒;
⑤如在預定時間(如1秒)內沒收到時間基準信號，則直接切斷上面②中啟動的各個部分的電源，不進行時間校準;
⑥單片機重新進入檢測計時器整點鬧信號狀態;計時器正常計時。
技術指標①自動校準範圍≤±1秒(最小)②計時精度±1秒(最差)③對計時器所用電子表誤差要求≤±3秒/日。
上述指標①②與指標③是相關的，它們還與上述工作過程中的幾個取值有關。
這裡需要指出的是，廣播電臺並不是每個小時都有整點報時，實際上兩次報時最大間隔可達7小時。由上述工作過程可以看出在此期間並無調整，如果積累誤差超過-1秒，則自動校準電路將不能正常工作。設最大無調整時間為8小時，則只有當電子表日誤差≤-3秒且在定時時間≤0.05秒(預定值)時每次調快的時間(上面取為9.1秒)≥電子表的小時誤差時，才能保證自動校準電路正常工作。上述討論是建立在時間基準提取部分電路能有效濾除幹擾特別是整點報時最後一響前一響的幹擾的條件下的，為了不增加電路的複雜性，建議選用日誤差≤±3秒的電子表，以保證8小時內積累誤差≤±1秒。實際上要做到這一點並不困難，因此上述方案還是可行的。下面將給出一個輔助方案，用它可以進一步降低對電子表的要求，並提高自動校準計時器的計時精度，以增加其實用性或滿足精度要求較高場合的需要。
這個輔助方案包括兩個部分一是當發現計時器偏慢(即定時時間小於預定值)時，則記錄該信息，在下次收到時間基準信息後，判斷定時時間，如果同上次一樣，則修正自動校準時間(即改變延時長度)，譬如說，如果上次調快了0.1秒，則這一次可調快0.2秒，依此類推，否則直接調整，不用修正;二是記錄最新幾次(建議為4次)時間基準提取判斷結果，在判斷結果為沒有收到時間基準信號時，則利用最舊的一個判斷記錄進行自動校準(要做適當修正)，並將該判斷結果作為最新判斷結果記錄，依此類推。這項技術可稱之為偽校準或摹擬校準技術。採用該技術可以有效地降低在收不到時間基準信號期間的積累誤差，大大提高計時器精度，降低對電子表自身的要求。該方案可行的前提是自動校準計時器在收到時間基準信號時能夠正常工作。
利用單片機技術實現本發明電路簡單，可以靈活地進行調整以進一步提高其性能或滿足不同的需要。如果不用單片機，也可只用中小規模集成電路實現。最終可以研製專用晶片，可集整個自動校準計時器電路於一片，以進一步降低成本，提高其可靠性。
權利要求
1.獨立權利要求(一)前序部分本發明要求保護的主題名稱為以廣播電臺整點報時最後一響開始時刻為時間基準的自動校準計時器。該主題與現有的標準時間標準頻率發播臺接收及GPS技術共有的必要技術特徵為直接或間接以高精度原子鐘為時間基準提供精確的時間信息，它們的長期積累誤差非常小，一般應用可以忽略；(二)特徵部分本項發明的特徵是以廣播電臺整點報時最後一響開始時刻為時間基準自動校準計時器，電路簡單，易於實現，成本很低。
2.從屬權利要求(一)引用部分引用權利要求1，其主題名稱為以廣播電臺整點報時最後一響開始時刻為時間基準的自動校準計時器;(二)限定部分本項發明附加技術特徵偽校準技術或稱摹擬校準技術，在無校準基準時利用以前的時間基準提取判斷結果進行自動校準。
全文摘要
本發明即自動校準計時器屬電子技術應用領域，它解決的技術問題是普通鐘錶計時精度差，長期積累誤差大，需人工校準；原有獲取精確時間的方法複雜，電路實現困難。本發明的主要技術特徵為以廣播電臺整點報時最後一響開始時刻為時間基準，利用電子電路自動校準，電路簡單，易於實現，精度較高。這項發明可用於為通信網提供網同步時間基準，或作為車站、碼頭等公共場所及家庭和個人的無需人工校準、計時精確的計時工具。
文檔編號G04G5/00GK1108771SQ9410274
公開日1995年9月20日 申請日期1994年3月15日 優先權日1994年3月15日
發明者周文勝 申請人:周文勝