一种指针式cdma石英钟控制方法
【技术领域】
[0001]本发明一种指针式CDMA石英钟控制方法属于时钟生产加工技术领域，尤其是涉及一种指针式CDMA石英钟控制方法。
【背景技术】
[0002]市场上出现的能够自动校时的免维护类的指针式石英钟，主要有区域网络授时类石英钟、GPS石英钟或电波石英钟。
[0003]区域网络钟的技术缺点是，需要通过485网络或以太网局域网络，或者CAN网络等接收各类网络中的母钟服务器发送的时间或者NTP服务器等的标准时间实现自动校时，且误差较大，一般在I秒以内，需要在用户入住建筑物的前期装修期间就铺设通信接口和电缆，大多应用于办公楼、医院、铁路、广场等公共场合，不适合民用，且功耗大、价格昂贵，需要实时在线供电。同时区域网络钟也存在有如下的技术缺陷，其一是所有的区域时钟共用一根连接线串联而成，串联ASCII码机芯信号反馈周期长，信号传输延时明显；其二是串联机芯信号相互干扰，功耗大；因此如何克服现有技术的不足，而提供一种每个机芯都能高效快速的传递信息、节省时间、降低功耗的区域时钟的设计方法，这对于本技术领域的技术人员来讲仍然是一个亟待解决的课题。
[0004]GPS石英钟技术，直接或间接接收GPS时间信息，其缺点是:要架设较长的室外天线，且在居家及办公建筑室内一般接收不到GPS信息，不利于安装和施工，不适合室内独立应用场合；如果间接通过网络有线或无线接收GPS时间，则还要有通信接口、网络接口或其他设备等，成本较高，也需要实时在线供电。
[0005]电波石英钟技术，是通过接收中国国家授时中心电波塔(河南商丘)发射的北京标准时间无线电信号BPC(频率68.5KHz)，利用时钟内置微处理器转换，控制时钟的走动，使时钟显示时间与北京标准时间保持准确一致。其靠普通电池供电，内置天线接收长波授时电台信号，在建筑物内对长波电台授时信号解码从而得到标准时间信息。该技术有以下缺点:(1)虽然解决了室外天线问题，但是在我国，局限性很大，因为只有一个无线长波授时电台，该电台覆盖的范围很不健全，即便是能覆盖的地区，其落在建筑物内的信号也十分微弱，常常导致很多时候不能接收到有效的电波钟标准时间，其对所处的地址位置有严格要求，在室内安装时，要考虑建筑物对电波的屏蔽性，一般需要人工手持石英钟在室内移动踩点后安装，而且解码电路复杂，解码时间很长，效率低下。(2)不同国家的电波频率不一样，解码电路不一样，覆盖范围不一样，造成了在我国使用的电波钟，不能出口到国外使用。
(3)电波钟信号微弱，解码电路复杂，一般内嵌在机芯中，使得机芯的结构非常复杂。(4)为了使用电波钟，必须购买出口目标国的的垄断的专用加密电波钟解码芯片和电路。成本昂贵，过程复杂，十分不利于钟表行业的发展。
【发明内容】
[0006]本发明为解决现有的区域时钟校时追时反应慢，误差大的问题，设计了一种可以快速准确的为时钟校时追时的控制方法，尤其是对指针式石英钟的校时追时。其具体的技术方案为:一种指针式CDMA石英钟控制方法，它是由一次性高能锂亚电池模块输出电压3.6V，为机芯驱动电路模块供电，机芯驱动电路模块经过低功耗LDO芯片变成1.5V电压为扫秒机芯和跳秒机芯供电，驱动时钟指针运行，其特征在于所述的机芯驱动电路模块还与一个CDMA授时模块连接，CDMA授时模块将接收到的时间通过单片机控制扫秒机芯和跳秒机芯，用于控制机芯的归零和追时校，机芯的归零和追时校时:先秒针归零，启动秒光耦和秒马达，秒针以16HZ脉冲驱动快走，在检测到有效秒光耦脉冲后，立刻关闭秒光耦，在计步M步后，秒归零结束；然后启动分光和分马达，指针以最大16HZ脉冲驱动快走，在检测到有效分光耦脉冲后，继续走N步，关光耦，归零结束。归零时，还要考虑到接收到无效光耦脉冲情况:秒针在55秒前启动秒归零，在I秒内接收到光反馈，即认为是无效反馈；分归零时，在4秒内接收到光反馈，即认为时无效反馈；同时，分归零检测到光反馈信号要保持一定时间，才能计步继续走N步，然后归零结束；归零结束后，读取单片机自身实时时间，然后进入追时阶段，秒针的追时实际是等待单片机自身时间与秒针所指示时间相等时，启动秒驱动脉冲；分针的追时，最大以16HZ的分脉冲驱动；当单片机时间与指针指示时间不等，就要进入追时，追时时，指针所指示时间大于实际时间，且在5分钟内，则采取等待模式，等时间到达后，再发出分脉冲，否则直接追时。
[0007]为了能够更好的实现本发明的技术目的，可以对技术方案进一步具体的细化: 进一步在于所述的CDMA授时模块，在需要启动时，利用单片机控制MOS管为CDMA授时模块供电；机芯驱动电路模块直接控制备用时钟模块、段式LCD模块和CDMA模块，工作时，MOS管导通，CDMA模块加电，然后通过控制CDMARST，CDMAPower对CDMA授时模块进行复位等操作，利用AT指令集取得CDMA信号的状态和当前时间等，CDMA授时模块通信时以115200bps的高速波特率通信，发出AT指令后，CDMA模块给出精确到毫秒的卫星时间信息。
[0008]进一步在于所述的单片机上电后，单片机首先启动CDMA模块，获取时间后修改单片机自身实时时钟时间，然后系统以单片机自身时间作为基准时间运行，其后的时间精度完全由单片机系统自身决定。
[0009]进一步在于所述的CDMA模块每天只启动一次，读取正确时间后或读取错误次数超出规定时，关闭CDMA模块，等待下一次启动。
[0010]进一步在于所述的备用时钟模块，通过I2C总线与单片机通信，可提供年月日时分秒等备用信息，在石英钟初始上电冷启动时，如果不能正确读取CDMA时间，则读取备用时钟模块的备用时间作为石英钟指针时间；每次在CDMA读取正确时间后，以新时间在整数秒的时刻对备用时钟模块的备用时间进行校准。
[0011]进一步在于所述的段式LCD，该系统同时支持具有4个公共端的96段的低功耗段式LCD，用于同时数字输出时间和年月日星期等时间信息，并用于在调试时与PC电脑进行交互通信显示有关参数设置。
[0012]本发明的优点在于(I)电波钟安装时需要选择合适的有强信号的位置，一般有死角。而CDMA石英钟接收的CDMA信号强大，安装没有死角，很随意。(2)—次性高能电池供电3-5年不需要更换，更适合工程应用。(3)如果需要的话，安装SIM卡，CDMA石英钟就可以把本地信息如温度、湿度和PM25等信息通过CDMA信号发到远程，可以实现远程监控，这是电波钟所无法实现的。(4 )可以出口到有CDMA手机网路的国家。
【附图说明】
[0013]图1为本发明一种指针式CDMA石英钟控制方法控制框图。
【具体实施方式】
[0014]为了能够更好的说明本发明一种指针式CDMA石英钟控制方法的实现方，将其具体的实现方法进行如下的描述(参见图1):
一种指针式CDMA石英钟控制方法整机系统包括机芯驱动电路模块4、一次性高能锂亚电池模块1、CDMA授时模块2、备用时钟模块3、跳秒齿轮箱5、扫秒齿轮箱6、段式LCD模块?。
[0015]一种指针式CDMA石英钟控制方法，它是由输出电压3.6V的一次性高能锂亚电池模块，为机芯驱动电路模块供电，机芯驱动电路模块经过低功耗LDO芯片变成1.5V电压为扫秒机芯和跳秒机芯供电，驱动石英钟指针运行，所述的机芯驱动电路模块还与一个CDMA授时模块连接，CDMA授时模块将接收到的时间通过单片机控制扫秒机芯和跳秒机芯，来控制机芯的归零和追时校，机芯的归零和追时校时:先秒针归零，启动秒光耦和秒马达，秒针以16HZ脉冲驱动快走，在检测到有效秒光耦脉冲后，立刻关闭秒光耦，在计步M (M=68)步后，秒归零结束；然后启动分光和分马达，指针以最大16HZ脉冲驱动快走，在检测到有效分光耦脉冲后，继续走N (N=51)步，关光耦，归零结束，归零时，根据接收到无效光耦脉冲情况:秒针在55秒前启动秒归零，在I秒内接收到光反馈，即认为是无效反馈；分归零时，在4秒内接收到光反馈，即认为时无效反馈；同时，分归零检测到光反馈信号要保持一定时间，才能计步继续走N步，然后归零结束；归零结束后，读取单片机自身实时时间，然后进入追时阶段，秒针的追时实际是等待单片机自身时间与秒针所指示时间相等时，启动秒驱动脉冲；分针的追时，最大以16HZ的分脉冲驱动；当单片机时间与指针指示时间不等，就要进入追时，追时时，指针所指示时间大于实际时间，且在5分钟内，则采取等待模式，等时间到达后，再发出分脉冲，否则直接追时。
[0016]原理说明:
1、一次性尚能利亚电池t旲块1:
输出电压3.6V，直接为机芯驱动电路模块4供电，供电电流瞬间可达到IA以上。
[0017]I1、机芯驱动电路模块4:
功能如下:
一、该模块以MSP430F4152单片机为核心，单片机自身工作电压可在1.8-3.6V之间；机芯驱动电路模块4经过低功耗LDO芯片变成1.5V电压为跳秒齿轮箱5和扫秒齿轮箱6供电；机芯驱动电路模块4在需要启动CDMA时，利用单片机控制MOS管为CDMA授时模块2供电；机芯驱动电路模块4直接控制备用时钟模块3和段式LCD模块7。
[0018]二、机芯驱动电路模块4单片机控制是整个系统的控制核心，单片机平时主要处于睡眠模式，每隔15.625毫秒唤醒一次，唤醒后检查当前的工作状态，根据工作状态决定是否需要输出脉冲驱动齿轮机芯的时分马达、秒马达等操作，同时检查是否有按键按下、电池电压是否满足要求等，随后进入睡眠，这个检查和驱动的过程在0.7毫秒左右，单片机系统大部分时间睡眠，睡眠时系统的整机耗电全部用于机芯的马达驱动。
[0019]三、单片机睡眠时，32768Hz晶振依然计数，定期唤醒后，以32768Hz的32倍频即1.048576MHz的低频工作，这样既可以降低功耗，又可以快速执行唤醒后的秒针走时和分针走时的各项操作。
[0020]四、晶振稳频和定时补偿的软硬件实现，用市场上最普通且较稳定的直插式12.5PF无源晶振，通过MSP430F4152单片机内部集成电容和外部12PF可调电容，通过软件设定单片机内部电容范围，并通过硬件调节外部可调电容的方式，先使得32768HZ的频率误差在0.001HZ以内。然后在系统运行时，每隔I小时对由于晶振引起的估计误差进行软件补偿。
[0021]五、驱动齿轮机芯的实现，齿轮箱机芯的驱动采用标准工作电压1.5V的绑定工艺的石英钟马达驱动芯片，该芯片驱动脉宽0.