专利名称：多功能模拟、数字及背光三合一手表芯片的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多功能电子表芯片。
背景技术：
目前市场上电子手表的显示装置包括指针表盘式的机械指示方式，也包括利用发光数码管或液晶等数字显示方式。由于人们看表习惯的不同，有的习惯数字显示的，有的则习惯指针表盘式的，单一数字显示或指针表盘式指示功能过于单一、且在光线条件差的情况下难于读时、不能满足人们多样化的需求。部分手表为了同时具备数字显示、指针表盘式指示和背光等多种功能，需要采用MCU或采用多颗相应功能的芯片才能实现，不仅成本高，而且产品的功耗和可靠性也不尽理想，造成了同时具备液晶数字显示、指针表盘式指示和背光控制驱动的多功能手表在市场上难以推广普及。
发明内容
本实用新型针对上述问题，提供一种结构简单、可靠性高、低功耗的多功能模拟、数字及背光三合一手表芯片。这种多功能电子表芯片具有液晶数字显示、指针表盘式指示和背光控制驱动的多种功能。
本实用新型的目的是这样实现的本实用新型包括上电复位模块A1、背光驱动模块A2、基准电压模块A4、倍压模块A5、晶振模块A6、分频器模块A7、控制模块A8、计数器模块A9及液晶显示解码及驱动模块A11，其特征在于所述上电复位模块A1分别与背光驱动模块A2、分频器模块A7、控制模块A8、计数器模块A9相连；分频器模块A7分别与上电复位模块A1、背光驱动模块A2、基准电压模块A4、倍压模块A5、晶振模块A6、控制模块A8、计数器模块A9、液晶显示解码及驱动模块A11相连，并受上电复位模块A1控制；基准电压模块A4还与晶振模块A6相连，控制模块A8还分别与计数器模块A9和液晶显示解码及驱动模块A11相连，并受上电复位模块A1控制；计数器模块A9还与液晶显示解码及驱动模块A11相连，并受上电复位模块A1控制。
上述的多功能模拟、数字及背光三合一手表芯片中，还包括声音驱动模块A3，声音驱动模块A3与分频器模块A7相连。
上述的多功能模拟、数字及背光三合一手表芯片中，还包括电机驱动模块A10，电机驱动模块A10分别与上电复位模块A1、计数器模块A9相连。
本实用新型的技术效果在于本实用新型针对现有手表芯片的不足，研制成功一种集液晶数字显示、指针表盘式指示和背光控制驱动的多功能电子手表芯片，这种多功能电子手表芯片弥补了普通手表功能单一的缺陷，可满足人们不同的看表习惯，并能在光线暗的情况下看表，方便了人们的使用；同时本实用新型还具有成本低、功耗小和可靠性高的优点，适合普遍推广。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
图1是本实用新型实施例的结构框图。
图2是本实用新型实施例控制模块的原理图。
图3是本实用新型实施例控制模块的工作时序图。
图4是本实用新型实施例控制模块数字表控制状态机及解码模块的模块图。
图5是本实用新型实施例液晶数字表部分的操作模式状态图。
图6是本实用新型实施例电机驱动模块的原理图及时序图。
图7是本实用新型实施例背光驱动模块的原理图及时序图。
图8是本实用新型实施例的应用电路图。
具体实施方式
参见图1，图1为本实用新型实施例的结构框图。A1是上电复位模块，在上电时产生一个微秒级的高电平脉冲，用来给整个芯片复位，使芯片状态初始化。A2是背光驱动模块，其工作原理与普通的背光发光电路相同，当按下L键时IND和DIS端口输出脉冲配合外部电路，使背光片发光。A3是声音驱动模块，当电路需要输出声音信号时，接在ALA端口和VDD之间的蜂鸣片在ALA端口输出频率的驱动下发出相应声响，亦可参照图8通过一个电阻、一个NPN三极管和一个电感来加大蜂鸣片的声音。A4是基准电压产生模块，用来产生一个相对电源正极为1V压差的数字地来给晶振模块A6和分频模块A7的高频部分供电，以降低电路功耗。A5为倍压电路模块，配合F1K和CAP外接电容产生一个-1.5V的电压，供液晶驱动之用。A6为晶振模块，配合OSCI和OSCO脚外接的晶体振荡器产生原振为32768HZ的标准时钟信号。A7为分频器模块，用来将上述标准信号顺序进行分频，配合控制模块A8的控制信号产生电路工作所需的各种定时脉冲波形和时序时钟。A8为控制模块，通过外接M、S、D三按键的不同操作来控制操作状态机的状态，结合分频器模块A7、计数器模块A9和液晶显示解码及驱动模块A11控制整个电路的工作状态并将结果在外接的液晶、蜂鸣片及冷光片上直观的体现出来。A9为计数器模块，在控制模块的控制下，记录或调整秒计数器、分计数器、第二时区分计数器、闹铃分计数器、时计数器、第二时区时计数器、闹铃时计数器、日计数器、星期计数器、月计数器以及秒表计数器。A10为电机驱动模块，将计数模块A9输入的电机驱动信号转化为驱动步进电机转动的MT1和MT2脚的固定脉宽的脉冲。A11为液晶显示解码及驱动模块，将计数器的不同信号转化为相应的SEG与COM的驱动信号，使液晶显示相应的信息，液晶显示解码及驱动模块的输出端COM1、COM2、COM3、SEG1、SEG2、SEG3、SEG4、SEG5、SEG6、SEG7、SEG8、SEG9、SEG10、SEG11、SEG12、SEG13、SEG14、SEG15、SEG16分别与液晶显示屏的相应脚连接。
注背光模块为独立功能模块不受控制模块的控制，由L键控制其工作状态。
参见图2，图2为控制模块的原理图。图中DIV为分频器模块，将晶振模块提供的32768HZ的原振分频成本实用新型工作所需的一系列的时钟信号。N管6为有源电阻，在D键无操作时将其下拉成低电平，它和与非门5、反相器7、反相器8、T触发器9、T触发器10一起构成了按键采样电路，负责将D按键的有效操作转化为keyD的脉冲响应。门aoi21(1)、与非门2、T触发器3和反相器4构成了按键延时电路，当持续按D键超过2秒时，信号delay变成低电平，为行针表快加做好准备。按键采样电路、按键延时电路、门oaoi211(11)在64HZ、32HZ和alarm信号的配合下，构成了本实用新型的行针表调表电路。其中alarm信号在闹铃响闹时为高电平，此时按D键调表功能无效，但是按D键可以通过keyD信号使数字表控制状态机及解码模块12关闭闹铃，将alarm信号变为低电平，再按D键就可以调节行针表了。数字表控制状态机及解码模块12控制着本实用新型数字表部分的工作状态，通过M、S两按键的操作，可以改变数字表控制状态机及解码模块12的内部状态机的状态，经过内部解码模块解码，最终控制整个数字表的工作状态。10计数器15、T触发器16、或非门17、反相器18、反相器19、三态门20、三态门21构成了行针表模块的走时电路，它的功能是每20S提供给行针表一个进位脉冲。10计数器15同时也连接到了数字表计数模块13，给数字表的秒计数部分提供逻辑翻转。数字计数器模块13在数字表控制状态机及解码模块12的控制下，将不同计数器的数据送给液晶显示解码及驱动模块14，使液晶同步显示芯片的当前状态。行针表调表电路和行针表走时电路通过或非门22和buffer23将行针表进位信号needle送到电机驱动模块A10，驱动行针表电机，完成行针表的相应操作。
参见图3，图3为控制模块的工作时序图。在图3所示的时序图中，por为上电复位信号、alarm为响闹信号、F64为64HZ时钟信号、F32为32HZ时钟信号、D为D按键操作信号、keyD为D按键响应信号、delay为按键延时信号、F1为1HZ时钟信号、sec10为10秒翻转信号、sec20为20秒翻转信号、adiust为按键进位信号、adv为时钟走时进位信号、needle为电机驱动信号，它们分别与图2中的同名信号相对应。当por和alarm为低电平时。当按下D键时，keyD产生一个32HZ的低脉冲信号，adjust出现一个按键进位脉冲，needle出现相同驱动信号，如图中箭头1和箭头2所示。当长按D键超过2秒时，delay由高电平变为低电平，同时adjust出现32HZ的进位脉冲信号，needle出现相同驱动信号，实现行针表的快加，如箭头3所示。当计数器计慢20S时，sec10和sec20信号翻转，adv出现一个进位脉冲，needle出现相同驱动信号，如箭头4所示。以上是本实用新型按键进位和走时进位的全部时序关系。其中，needle信号出现的所有脉冲信号的宽度都为32HZ。
参见图4，图4是本实用新型控制模块A8中数字表控制状态机及解码模块的模块图。控制模块A8包含按键扫描模块B1、主状态机C1、子状态机D1、D2、D3、D4、D5、E1和状态解码模块F1。按键扫描模块B1将M、S键的按键操作转化为相应的脉冲信号和电平信号，用来控制各状态机的状态。主状态机C1控制着整个表的不同工作模式，其状态分别对应当前时间模式、日历模式、闹钟模式、第二时区时间模式、秒表模式。子状态机D1的状态分别对应着当前时间模式下的当前时间模式、秒设置模式、小时设置模式、分设置模式、12/24小时转换模式。子状态机D2的状态分别对应着日历模式、月设置模式、日设置模式、星期设置模式。子状态机D3的状态分别对应着闹铃模式、闹铃小时设置模式、闹铃分十位设置模式、闹铃分个位设置模式、闹铃和整点报时开启关闭设置模式。子状态机E1的状态分别对应着闹铃开启\整点报时开启模式、闹铃关闭\整点报时关闭模式、闹铃开启\整点报时关闭模式、闹铃关闭\整点报时开启模式。子状态机D4的状态分别对应着第二时区时间模式、第二时区小时设置模式、第二时区分设置模式、第二时区12/24小时转换模式。子状态机D5的状态分别对应着秒表模式、开启秒表模式、停止秒表模式、秒表复位模式。状态解码模块F1将主状态机C1、子状态机D1、D2、D3、D4、D5、E1的当前状态译码成相应的控制信号来控制相关电路的工作状态。
注背光模块为独立功能模块不受控制模块的控制，由L键控制其工作状态，详细情况将在下面介绍。
参见图5，图5为本实用新型中液晶显示数字表部分的具体操作流程图。其具体操作如下改变显示模式上电初始状态为当前时间模式；按M键，进入日历模式；再按M键，进入闹铃模式；再按M键，进入第二时区时间模式；再按M键，进入秒表模式；再按M键，返回到当前时间模式。
时间设置在当前时间模式下，按住S键超过2秒，进入秒设置，秒对应的数字闪烁，按M键使秒清零，若大于30秒，清零的同时分钟加一，若小于30则清零的同时分钟不进位；再按S键进入小时设置，小时对应的数字闪烁，再按M键递增改变小时；再按S进入分设置，分对应的数字闪烁，再按M键递增改变分；再按S键进入12小时/24小时模式设置，数字12或24闪烁，按M键在12H/24H之间循环；再按S键退出设置，返回到当前时间模式。
日历设置在日历模式下，按住S键超过2秒，进入月设置，月对应的数字闪烁，再按M键递增改变月份；再按S键进入日设置，日对应的数字闪烁，再按M键递增改变日；再按S键进入星期设置，星期对应的字符闪烁，再按M键递增改变星期；再按S键退出设置，返回到日历模式。
闹铃设置在闹铃模式下，按住S键超过2秒，进入闹铃小时设置，闹铃小时对应的数字闪烁，再按M键递增改变闹铃小时；再按S键进入闹铃分钟十位设置，闹铃分钟十位对应的数字闪烁，再按M键递增改变闹铃分钟十位；再按S键进入闹铃分钟个位设置，闹铃分钟个位对应的数字闪烁，再按M键递增改变闹铃分钟个位；再按S进入整点报时和闹铃开关模式，整点报时和闹铃默认状态均为开启，按M键关闭整点报时和闹铃，再按M键开启闹铃、整点报时保持关闭状态，再按M键，开启整点报时并关闭闹铃，再按M键整点报时和闹铃都开启，再按M键照上述次序循环；再按S键则退出设置，返回到闹铃模式。
第二时区时间设置在第二时区时间模式下，按住S键超过2秒，进入小时设置，小时对应的数字闪烁，再按M键递增改变小时；再按S进入分设置，分对应的数字闪烁，再按M键递增改变分；再按S键进入12小时/24小时模式设置，数字12或24闪烁，按M键在12H/24H之间循环；再按S键退出设置，返回到第二时区时间模式。
秒表设置在秒表模式下，按S键，开始计时，冒号闪烁，再按S键则计时停止，冒号亦停止闪烁。无论在计时或计时停止状态下，按S键超过两秒，计时器均清零。若在秒表正在计时的情况下按M键进入其他模式，秒表将仍在后台计时。
注在设置时，按M键递增，若按住M键超过2秒时，要改变的数字将以每秒8下的速度增加。图中的按M键和按S键是指通过按键操作将M或S接电源正极。在上述2或3或4或5或6的设置过程中，如果两分中内没有任何按键操作，本表将自动接收新设置的值。
参见图6，图6为电机驱动模块A10的工作原理图及时序关系。图中或非门24、T触发器25、与非门26、反相器27、与非门28、反相器29、与非门30、或非门31、buffer32、N管33、或非门34、buffer35、P管36、或非门37、buffer38、P管39、或非门40、buffer41、N管42一起构成了电机驱动模块，它的作用是将needle的脉冲信号转化为电机驱动端MT1和MT2的交替脉冲信号，并保证MT1和MT2有足够的驱动能力驱动行针表电机转动。MT1、MT2和needle的时序关系如图6的时序图所示，其中，por为上电复位信号，使电路在初始化。
参见图7，图7为为背光驱动模块A2的原理图及时序关系图。N管44为有源电阻，在L键无操作时将其下拉成低电平。RC振荡器47为使能RC振荡器，当EN为高电平时，RC振荡器提供约320K的振荡频率，当EN为低电平时，RC振荡器停止工作。分频器48为16分频器，当RST信号为低电平时电路复位，当RST为高电平时，将输入的时钟信号进行16分频，输出占空比为15/16、频率为原频率的1/16的时钟信号。N管44、RC振荡器47、分频器48与反相器45、反相器46、与非门49、buffer50、buffer51、buffer52、反相器53、与非门54、反相器55、与非门56、buffer57、buffer58、buffer59一起构成了背光驱动电路，它的主要作用是通过IND和DIS端给外围电路提供相应的时钟信号和适当的驱动能力。在时序关系图中，L为背光按键、clk1为占空比为1∶3的512HZ时钟信号、clk2为占空比为1∶1的512HZ时钟信号、clk3为占空比为15/16的20KHZ时钟信号(当L键按下时)。当L键未按下时，RC振荡器47不工作，分频器48始终保持复位状态，clk3为高电平，IND和DIS均为低电平。当L键按下时，RC振荡器47振荡并提供320K的时钟信号，分频器48也开始工作并将RC提供的时钟信号进行分频，提供占空比为15/16，频率为20K的时钟频率信号clk3，此时，在clk1和clk2的共同配合下，IND和DIS输出背光工作所需要的频率，不断控制外围电路的三极管的开与关，来给电感充放电，利用电感的延时特性，在背光片两端产生几十伏的高压，使背光片发光，详细情况可见图8所示的具体应用实施例。
参见图8，图8为本实用新型的具体应用电路图。图中各元件具体参数如下60为液晶，61为电感，62为普通二极管，63为电阻，64为电源，，65为NPN三极管，66为冷光片，67为NPN三极管，68、69为按键，70为指针表的电机，71为蜂鸣片，72为电阻，73为电感，74为NPN三极管，75为电容，76为晶振，频率为32768HZ，77、78为按键，79、80为电容。
液晶60的引脚分别与本实用新型的COM1、COM2、COM3、SEG1、SEG2、SEG3、SEG4、SEG5、SEG6、SEG7、SEG8、SEG9、SEG10、SEG11、SEG12、SEG13、SEG14、SEG15、SEG16相连，构成液晶数字显示部分。电源64负责给整个电路供电。电感61、二极管62、电阻63、三极管65、冷光片66和三极管67构成了背光外部电路，背光部分的工作原理与常见的背光产生电路相同工作时通过IND控制三极管67的快速开启和关闭来给电感61不断充电，由于电感的滞留特性使得背光片两端的电压升高，脚DIS控制三极管65的开关来泻放背光片上的电荷，IND和DIS连续的对冷光片两端升压和放电动作使得背光片持续发光。指针表电机70的两端分别与MT1和MT2相连，通过MT1和MT2输出的交替脉冲推动电机进行步进转动。蜂鸣片71、电阻72、电感73和NPN管74构成了本实用新型的声音产生部分，工作时ALA脚高频率的开关作用在蜂鸣片71两端产生交替的电压使其发声。电容75的两端分别连接电源正极和VREF脚，目的是使内部的VREF电压更加稳定。晶振76的两端分别连接脚XI和XO，给芯片提供频率为32768HZ的原振。电容79的两端分别连接脚F1K和CAP，配合芯片内部的电路构成了本实用新型的倍压电路，给液晶显示部分提供了工作所需的-1.5V的电压。电容80两端分别连接VDD和脚VSS，目的是为了使倍压电路产生的-1.5V的电压更加稳定。
权利要求1.一种多功能模拟、数字及背光三合一手表芯片，包括上电复位模块(A1)、背光驱动模块(A2)、基准电压模块(A4)、倍压模块(A5)、晶振模块(A6)、分频器模块(A7)、控制模块(A8)、计数器模块(A9)及液晶显示解码及驱动模块(A11)，其特征在于所述上电复位模块(A1)分别与背光驱动模块(A2)、分频器模块(A7)、控制模块(A8)、计数器模块(A9)相连；分频器模块(A7)分别与上电复位模块(A1)、背光驱动模块(A2)、基准电压模块(A4)、倍压模块(AS)、晶振模块(A6)、控制模块(A8)、计数器模块(A9)、液晶显示解码及驱动模块(A11)相连，并受上电复位模块(A1)控制；基准电压模块(A4)还与晶振模块(A6)相连，控制模块(A8)还分别与计数器模块(A9)和液晶显示解码及驱动模块(A11)相连，并受上电复位模块(A1)控制；计数器模块(A9)还与液晶显示解码及驱动模块(A11)相连，并受上电复位模块(A1)控制。
2.根据权利要求1所述的多功能模拟、数字及背光三合一手表芯片，其特征在于还包括声音驱动模块(A3)，声音驱动模块(A3)与分频器模块(A7)相连。
3.根据权利要求1所述的多功能模拟、数字及背光三合一手表芯片，其特征在于还包括电机驱动模块(A10)，电机驱动模块(A10)分别与上电复位模块(A1)、计数器模块(A9)相连。
专利摘要本实用新型为一种多功能模拟、数字及背光三合一手表芯片，包括上电复位模块(A1)、背光驱动模块(A2)、声音驱动模块(A3)、基准电压模块(A4)、倍压模块(A5)、晶振模块(A6)、分频器模块(A7)、控制模块(A8)、计数器模块(A9)、电机驱动模块(A10)及液晶显示解码及驱动模块(A11)。所述上电复位模块(A1)提供各模块的上电复位脉冲，背光驱动模块(A2)提供背景光的驱动信号，声音驱动模块(A3)提供声音驱动信号，控制模块(A8)分别控制计数器模块(A9)、电机驱动模块(A10)及液晶显示解码及驱动模块(A11)的工作。本实用新型集液晶数字显示、指针表盘式指示和背光控制驱动于一体，具有功能多、成本低、功耗小和可靠性高的优点。
文档编号G04G9/00GK2906702SQ200620013840
公开日2007年5月30日 申请日期2006年4月28日 优先权日2006年4月28日
发明者李晓白, 桑兴元 申请人:深圳集成微电子有限公司