專利名稱：一種單片機系統(tǒng)時鐘校準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單片機系統(tǒng)時鐘校準(zhǔn)方法，適用于數(shù)傳計量儀器、儀表與 抄表管理設(shè)備所組成的抄表系統(tǒng)中，數(shù)傳計量儀器、儀表的系統(tǒng)時鐘校準(zhǔn)，尤 其是采用單片機內(nèi)部自帶RC振蕩器作系統(tǒng)時鐘源的數(shù)傳計量儀器、儀表的系統(tǒng) 時鐘校準(zhǔn)。
背景技術(shù)：
隨著技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的提高，智能遠(yuǎn)程抄表成為了現(xiàn)代社會的 需求，給用戶和管理部門帶來了很大的便利，從早期的計量脈沖發(fā)訊式的分線 式抄表系統(tǒng)，到數(shù)傳抄表系統(tǒng)相繼在抄表系統(tǒng)中得到廣泛使用。數(shù)傳遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)一般由數(shù)傳計量儀器、儀表與抄表管理設(shè)備等部分組成， 通過一定的通訊規(guī)約將計量儀器、儀表的示數(shù)輸出，并遠(yuǎn)程傳輸?shù)胶蠖斯芾硐?統(tǒng)。對于一個抄表系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備，需采用統(tǒng)一的、穩(wěn)定的通訊速率進行通訊， 而通訊速率的穩(wěn)定性由系統(tǒng)的各個組成部分或設(shè)備內(nèi)部的，系統(tǒng)時鐘的穩(wěn)定性 而決定，為達到一定的系統(tǒng)時鐘的穩(wěn)定性，通常采用穩(wěn)定性高的石英晶體振蕩 器作為系統(tǒng)時鐘源，但石英晶體振蕩器的體積較大，價格也較高，不利于實現(xiàn) 電子線路部分的小型化，使得電子線路部分安裝于計量儀器、儀表內(nèi)帶來了一 定的難度，還增加了產(chǎn)品成本。數(shù)傳式總線計量儀器、儀表的電子線路部分均由單片機及外圍電路組成， 隨著單片機的制作工藝、設(shè)計水平的提高，多款單片機已經(jīng)實現(xiàn)了內(nèi)帶RC振蕩 器，且?guī)в锌刹僮鞯挠糜谡{(diào)整單片機系統(tǒng)時鐘頻率的寄存器，目前，已有個別 數(shù)傳計量儀器、儀表已經(jīng)直接使用單片機內(nèi)置RC振蕩器作為系統(tǒng)時鐘，但由于 單片機內(nèi)置RC振蕩器的頻率，與系統(tǒng)使用的中心頻率偏差較大， 一般在5%的偏 差范圍左右，同時RC振蕩器的穩(wěn)定性較差，隨供電電壓的變化、環(huán)境溫度的變 化而變化，且輸出頻率的波動范圍較大，導(dǎo)致通訊不穩(wěn)定，甚至系統(tǒng)癱瘓的情 況時有發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的設(shè)計目的提供一種單片機系統(tǒng)時鐘校準(zhǔn)的方法，實現(xiàn)直接使用 數(shù)傳計量儀器、儀表內(nèi)，單片機內(nèi)部RC振蕩器作為系統(tǒng)時鐘源，同時獲取穩(wěn)定、 精確的系統(tǒng)時鐘的方法，具有不需要增加振蕩器外圍器件與電路，減少電子元 器件的使用量，降低了產(chǎn)品體積，節(jié)省了產(chǎn)品成本，同時適合于各種工作環(huán)境， 且系統(tǒng)時鐘穩(wěn)定可靠等特點。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明所涉及的數(shù)傳計量儀器、儀表 的電子線路由單片機(1)、計數(shù)器模塊(2)、其他功能模塊(3)等功能部件 組成，其中計數(shù)器模塊(2)可集成于單片機(1)內(nèi)，單片機(1)內(nèi)置RC 振蕩器，以及帶有可操作的用于調(diào)整RC振蕩器頻率的寄存器，設(shè)該寄存器的名稱為0SCCAL,數(shù)傳計量儀器、儀表內(nèi)電子部分的系統(tǒng)時鐘，由單片機(1)自帶 的RC振蕩器提供，設(shè)定數(shù)傳計量表具由內(nèi)帶的RC振蕩器產(chǎn)生的系統(tǒng)時鐘，在 觸發(fā)一次校頻前的頻率為fO,在此頻率條件下已預(yù)先設(shè)置了一個存放于OSCCAL 寄存器中的頻率校準(zhǔn)常數(shù)Datal,需啟動系統(tǒng)時鐘校準(zhǔn)時，由抄表管理設(shè)備或其 他設(shè)備往數(shù)傳計量儀器、儀表發(fā)送一組或一個約定寬度的脈沖信號，設(shè)脈沖低 電平寬度為TLin、高電平寬度為TOin ，假設(shè)數(shù)傳計量儀器、儀表電子線路中 的計數(shù)器模塊(2)由輸入脈沖的上升沿觸發(fā)計數(shù)，下降沿停止計數(shù)，即對輸入 脈沖的高電平寬度THin進行計數(shù)，預(yù)先設(shè)定對THin的標(biāo)準(zhǔn)計數(shù)長度為THcnt， 觸發(fā)計數(shù)器模塊(2)后，在時鐘頻率為f0的條件下，計數(shù)器模塊(2)計數(shù)到 的電平寬度為Tcnt，將Tcnt與預(yù)先設(shè)定的固定長度的電平寬度計數(shù)值THcnt作 比較，計算出THcnt與Tcnt之間的差值A(chǔ)，得到差值厶后，進行數(shù)據(jù)處理，獲 取新的頻率校準(zhǔn)常數(shù)Data,將Data寫入OSCCAL寄存器，調(diào)整單片機(1)內(nèi)置 RC振蕩器的振蕩頻率，完成單片機(1)系統(tǒng)時鐘的校準(zhǔn)。本發(fā)明的基本方法為由外部設(shè)備向需校準(zhǔn)系統(tǒng)時鐘的單片機(1)系統(tǒng)， 輸入一個或一組標(biāo)準(zhǔn)校頻脈沖，即校準(zhǔn)源，觸發(fā)計數(shù)器模塊(2)計數(shù)，將計數(shù) 器模塊(2)的計數(shù)值與由校準(zhǔn)源而設(shè)定的計數(shù)校準(zhǔn)值比較，得到差值A(chǔ)，將數(shù) 據(jù)處理，進行頻率校準(zhǔn)常數(shù)的修改，完成系統(tǒng)時鐘的校準(zhǔn)，數(shù)據(jù)處理的方法可 多種多樣，較常用的數(shù)據(jù)處理方法有如下兩種第一種數(shù)據(jù)處理方法加權(quán)運算法將差值A(chǔ)與預(yù)先設(shè)定的加權(quán)系數(shù)S相 乘，計算出頻率校正系數(shù)a，將a與原頻率頻率校準(zhǔn)常數(shù)Datal進行運算即可得到新的頻率校準(zhǔn)常數(shù)Data,將新頻率校準(zhǔn)常數(shù)Data寫入OSCCAL寄存器，完 成單片機(1)系統(tǒng)時鐘的校準(zhǔn)。具體數(shù)學(xué)表達式如下-差值Z^Tcnt-THcnta = △ * SData=Datal+ a第二種數(shù)據(jù)處理方法逐次逼近法預(yù)先設(shè)定允許的偏差值，即設(shè)定差值 △,當(dāng)實際差值A(chǔ)不在設(shè)定差值A(chǔ)的范圍內(nèi)時，將Datal加1或減1運算，得 到新的Data值，將新頻率校準(zhǔn)常數(shù)Data寫入OSCCAL寄存器，然后在新的初始 頻率的條件下，重新校頻，直到實際差值A(chǔ)在設(shè)定差值A(chǔ)的范圍內(nèi)為止，經(jīng)多 次逼近，完成單片機(1)系統(tǒng)時鐘的校準(zhǔn)。本發(fā)明的優(yōu)點1、 本發(fā)明所提供的單片機系統(tǒng)時鐘校準(zhǔn)方法，直接采用所涉及的數(shù)傳計量 儀器、儀表內(nèi)的單片機自帶的內(nèi)部RC振蕩器作為系統(tǒng)時鐘源，不需要另外增加外部振蕩器電路，可縮小數(shù)傳計量儀器、儀表的電子線路板的尺寸，減低裝配 空間，同時不霈外部振蕩電路，能降低產(chǎn)品成本。2、 通過采用本發(fā)明所提供的單片機系統(tǒng)時鐘校準(zhǔn)方法，實現(xiàn)將數(shù)傳計量表 具內(nèi)的單片機自帶的內(nèi)部RC振蕩器頻率自動校準(zhǔn)到滿足整個系統(tǒng)穩(wěn)定通訊的要 求，提高了整個系統(tǒng)通訊的穩(wěn)定性與可靠性。3、 通過本發(fā)明所提供的單片機系統(tǒng)時鐘校準(zhǔn)方法，可實現(xiàn)數(shù)傳計量儀器、 儀表在出廠前的精確校頻，以及數(shù)傳計量儀器、儀表使用以后的現(xiàn)場在線校頻， 使產(chǎn)品能適應(yīng)不同的工作條件，消除使用環(huán)境溫度變化、電壓波動等因素對通 訊穩(wěn)定性的影響，提高了產(chǎn)品工作的穩(wěn)定性與可靠性。


下面，結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施作進一步說明 圖1:本發(fā)明的一個實施例的數(shù)傳計量儀器、儀表電子線路框圖 圖2:本發(fā)明的一個實施例的工作時序示意圖 圖3:本發(fā)明的一個實施例的工作流程流程示意圖 具體實施方案附圖l、圖2、圖3非限制性地提供了本發(fā)明的一個實施例，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步的描述。如圖l所示本發(fā)明所涉及的數(shù)傳計量儀器、儀表的電子線路部分，包括 單片機(1)、計數(shù)器模塊(2)、其他功能模塊(3)組成，其中計數(shù)器模塊(2) 可集成于單片機(1)內(nèi)，單片機(1)內(nèi)置RC振蕩器，以及帶有可操作的用于調(diào)整RC振蕩器頻率的寄存器0SCCAL,系統(tǒng)時鐘由單片機(l)自帶的RC振蕩器 提供，其它功能模塊(3)涵蓋了數(shù)傳計量儀器、儀表的通訊接口功能、供電處 理功能、數(shù)據(jù)測量或數(shù)據(jù)編碼功能等功能部件。如圖2所示此實施例所提供的計數(shù)器啟動運行機制為由輸入脈沖上升 沿觸發(fā)計數(shù)器模塊(2)計數(shù)，啟動計數(shù)器模塊(2)后，當(dāng)檢測到輸入脈沖下 降沿停止計數(shù)器模塊(2)計數(shù)，完成一個計數(shù)周期，對一個校頻過程，根據(jù)不同的使用要求，可以采用單個脈沖采樣計數(shù)，也可以由一組脈沖采樣完成，計數(shù)器模塊(2)的計數(shù)值依次定義為Tlcnt, T2cnt， T3cnt……Tncnt,再結(jié)合圖 3，具體說明其工作流程1、 單片機(1)上電工作，完成其初始化工作，在初始化工作時，載入預(yù) 先設(shè)置或保存的下列參數(shù)根據(jù)規(guī)約，約定的對標(biāo)準(zhǔn)脈沖計數(shù)寬度的比較值 Tcnt、從寄存器OSCCAL中讀出的，或預(yù)置的原始校頻常數(shù)Datal。2、 等待并捕捉外部標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號輸入，根據(jù)具體的使用要求，用于校頻的 輸入的脈沖信號，為一組或一個脈沖信號，定義其高電平寬度為"fflin，低電平 寬度為TLin,信號可以由現(xiàn)場運行的抄表管理設(shè)備輸出，也可以是生產(chǎn)中的調(diào)試 設(shè)備輸出。3、 當(dāng)捕捉到標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號的上升沿時，開始啟動計數(shù)器模塊(2)，計數(shù)器 開始計數(shù)，當(dāng)檢測到標(biāo)準(zhǔn)脈沖的下降沿后，停止計數(shù)，定義當(dāng)前的計數(shù)值為Tcnt。4、 由單片機(1)進行數(shù)據(jù)處理，將當(dāng)前的Tcnt與預(yù)先設(shè)定的固定長度電 平寬度計數(shù)值THcnt作比較，計算出TOcnt與Tcnt之間的差值A(chǔ)，進行數(shù)據(jù)處 理，得到新的頻率校準(zhǔn)常數(shù)Data,以及將Data寫入OSCCAL寄存器，完成單片 機(1)系統(tǒng)時鐘的校準(zhǔn)。顯然，實施例所示的數(shù)傳計量儀器、儀表的系統(tǒng)時鐘校準(zhǔn)方法通過簡單的、 容易實現(xiàn)的僅通過對輸入脈沖計數(shù)，比較預(yù)先設(shè)置的計數(shù)校準(zhǔn)常數(shù)，完成直接使用單片機內(nèi)置RC振蕩器作為系統(tǒng)時鐘振蕩器，且獲得可直接用于通訊的時鐘 要求，本發(fā)明實現(xiàn)簡單、能節(jié)約產(chǎn)品成本，并解決環(huán)境影響的問題，具有很高 的推廣價值。當(dāng)然，處理計數(shù)數(shù)據(jù)的運算方式可以多種多樣，計數(shù)器觸發(fā)的方式多種多 樣，工作流程也可多種多樣，除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式, 凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范 圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種單片機系統(tǒng)時鐘校準(zhǔn)的方法，適用于由數(shù)傳計量儀器、儀表的系統(tǒng)時校準(zhǔn)，其特征在于數(shù)傳計量儀器、儀表的電子線路部分由單片機(1)、計數(shù)器模塊(2)、其他功能模塊(3)組成，單片機(1)內(nèi)置RC振蕩器，以及帶有可操作的用于調(diào)整RC振蕩器頻率的寄存器，內(nèi)置RC振蕩器產(chǎn)生的振蕩頻率作為系統(tǒng)時鐘使用，通過計數(shù)器模塊(2)對輸入的一組或一個標(biāo)準(zhǔn)寬度的脈沖信號，即校準(zhǔn)源，進行計數(shù)，并與由標(biāo)準(zhǔn)脈沖寬度預(yù)置的計數(shù)校準(zhǔn)常數(shù)進行比較、運算處理，計算出新的頻率校準(zhǔn)常數(shù)，將此常數(shù)寫入單片機內(nèi)用于調(diào)整RC振蕩器頻率的寄存器，校正單片機(1)內(nèi)置RC振蕩器的振蕩頻率，獲取精確的系統(tǒng)時鐘。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單片機系統(tǒng)時鐘校準(zhǔn)方法，其特征在于計數(shù)器 模塊(2)，可集成于單片機(1)內(nèi)。
全文摘要
一種單片機系統(tǒng)時鐘校準(zhǔn)方法，適用于數(shù)傳計量儀器、儀表的系統(tǒng)時鐘校準(zhǔn)，數(shù)傳計量儀器、儀表的電子線路部分由單片機(1)、計數(shù)器模塊(2)、其他功能模塊(3)等組成，單片機(1)內(nèi)置RC振蕩器，以及帶有可操作的用于調(diào)整RC振蕩器頻率的寄存器，系統(tǒng)時鐘由內(nèi)置RC振蕩器產(chǎn)生，通過計數(shù)器模塊(2)對輸入的一組或一個標(biāo)準(zhǔn)寬度的脈沖信號進行計數(shù)，并與由標(biāo)準(zhǔn)脈沖寬度預(yù)置的計數(shù)校準(zhǔn)常數(shù)進行比較，運算，計算出新的頻率校準(zhǔn)常數(shù)，將此常數(shù)寫入單片機(1)內(nèi)用于調(diào)整RC振蕩器頻率的寄存器，調(diào)整RC振蕩器頻率，獲取較精確的系統(tǒng)時鐘的方法，解決了直接使用單片機內(nèi)置RC振蕩器直接作為系統(tǒng)時鐘，頻率不穩(wěn)定與不準(zhǔn)確的問題。
文檔編號G06F1/04GK101247123SQ200710124118
公開日2008年8月20日 申請日期2007年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月24日
發(fā)明者吳明星 申請人:吳明星