时钟控制电路及智能设备的制作方法

1.本实用新型属于时钟领域，尤其涉及一种时钟控制电路及智能设备。


背景技术：

2.在设备进行同步通信时，需要保证同步通信的两个设备的时钟频率的精度，以使得接收端可以根据同步后的时钟频率，正确的解析发送端所发送的数据。随着通信技术的发展，在某些领域对时钟频率的准确度的要求也越来越高。比如，对于无人驾驶汽车，可以通过接收gps提供的1pps(单位秒脉冲信号)作为基准时钟，与智能交通的其它设备进行实时通信。但是，当无人汽车进入到隧道、室内等位置时，则无法准确的获取gps所提供的基准时钟。此时，设备所使的时钟频率会切换到设备本身的内部时钟源所提供的时钟频率。因此，内部时钟源本身的时钟频率的精度，会影响实时通信的可靠性。
3.然而，内部时钟源，例如晶振在产生基准频率时，也会受到温度等环境因素的影响。比如，当车辆进入到隧道等位置，可能会由于受到环境温度的变化，使得晶振所输出的基准频率发生变化，从而会影响到实时通信的可靠性。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种时钟控制电路及智能设备，以解决现有技术中的内部时钟源输出的基准频率发生变化，影响实时通信的可靠性的问题。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种时钟控制电路，所述时钟控制电路包括内部时钟源、温度传感器、信号转换器和第一时钟输出接口，所述内部时钟源的信号输出引脚与所述第一时钟输出接口相连，所述温度传感器的信号输出引脚与所述信号转换器的第一信号输入引脚相连，所述信号转换器的第一信号输出引脚与所述内部时钟源的控制引脚相连。
6.结合第一方面，在第一方面的第一种可能实现方式中，所述时钟控制电路还包括外部时钟源输入接口和第二时钟输出接口，所述外部时钟源输入接口与所述信号转换器的第二信号输入引脚相连，所述信号转换器的第二信号输出引脚与所述第二时钟输出接口相连。
7.结合第一方面的第一种可能实现方式，在第一方面的第二种可能实现方式中，所述时钟控制电路还包括切换开关，所述切换开关的控制引脚根据所述外部时钟源触发，所述切换开关的第一开关引脚与所述第一时钟输出接口相连，所述切换开关的第二开关引脚与所述内部时钟源的信号输出引脚相连。
8.结合第一方面，在第一方面的第三种可能实现方式中，所述时钟控制电路还包括波形转换电路，所述内部时钟源的信号输出引脚通过所述波形转换电路与所述第一时钟输出接口相连。
9.结合第一方面的第三种可能实现方式，在第一方面的第四种可能实现方式中，所述波形转换电路包括方波转换电路和/或正弦波转换电路。
10.结合第一方面的第三种可能实现方式，在第一方面的第五种可能实现方式中，所述时钟控制电路还包括分频电路，所述内部时钟源的信号输出引脚与所述分频电路的信号输入引脚相连，所述分频电路的信号输出引脚与所述波形转换电路的信号输入引脚相连。
11.结合第一方面，在第一方面的第六种可能实现方式中，所述外部内部时钟源的时钟信号为卫星的秒脉冲信号。
12.结合第一方面，在第一方面的第七种可能实现方式中，所述信号转换器的第一信号输出引脚输出数字调节信号，所述时钟控制电路还包括数模转换电路，所述数模转换电路的输入端与所述信号转换器的第一信号输出引脚相连，所述数模转换电路的输出端与所述内部时钟源的控制引脚相连。
13.结合第一方面，在第一方面的第八种可能实现方式中，所述内部时钟源为压控晶振。
14.第二方面，本技术实施例提供了一种智能设备，所述智能设备包括第一方面任一项所述的时钟控制电路。
15.在本实用新型中，温度传感器检测环境温度，信号转换器将温度传感器检测的温度信号转换为控制信号，输入到内部时钟源的控制引脚处，内部时钟源可以根据温度传感器所检测到的温度的变化而相应的调整内部时钟源的输出的时钟的频率，从而能够有效的减少温度对内部时钟源所输出的时钟的变化，提高内部时钟源输出的频率的精度，从而有利于提高通信的可靠性。
附图说明
16.图1是本技术实施例提供的一种时钟控制电路的结构示意图；
17.图2是本技术实施例提供的又一时钟控制电路的结构示意图。
具体实施方式
18.为了使本实用新型的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
19.晶振是一种用于产生一定频率的脉冲信号的谐振器件。晶振常作为微控制器的时钟源，通过产生的脉冲信号用于微控制器的驱动基准。在智能设备进行同步通信时，需要保证通信的两个设备的时钟频率的精度，以保证同步的信号可以准确的解析。然而，晶振在使用过程中可能会受到环境因素的影响，导致晶振输出的时钟频率出现偏差，不利于提高通信的可靠性。
20.比如，在智能驾驶领域，为了保证智能汽车驾驶的安全性，需要与路侧单元、云平台等设备进行信息交互，基于所获取的数据进行解析，便于准确有效的生成汽车驾驶指令。然而，在车辆运行过程中，电路板中的芯片可能会逐渐发热，从而使得晶振的工作温度发生变化。由于环境温度的变化，晶振输出的时钟频率也会出现变化，与标准的时钟频率之间产生偏差。当车辆通过该晶振输出的时钟频率进行数据解析时，由于时钟频率出现偏差，可能会出现数据解析出错，或者无法解析到正确的数据，如果未能及时的生成相应的控制指令，则有可能引发重大的交通事故。
21.又比如，当车辆在昼夜温差大的季节行驶，或者行驶经过温度差异较大的区间，均可能使晶振输出的时钟频率出现偏差，影响通信的可靠性。
22.基于此，本技术实施例提出了一种时钟控制电路，基于该时钟控制电路，可以有效的抑制由环境的温度变化所带来的影响，使得时钟控制电路所输出的时钟频率的精度更高，从而提高设备通信的可靠性。
23.图1为本技术实施例提供的一种时钟控制电路的结构示意图，如图1所示，该时钟控制电路包括内部时钟源、温度传感器、信号转换器和第一时钟输出接口，内部时钟源的信号输出引脚与第一时钟输出接口相连，温度传感器的信号输出引脚与信号转换器的第一信号输入引脚相连，信号转换器的第一信号输出引脚与内部时钟源的控制引脚相连。
24.其中，温度传感器用于检测环境的温度信号，该温度信号可以为电压信号。该温度传感器可以为热电偶类型的温度传感器，或者为热电阻类型的温度传感器。
25.信号转换器用于将温度传感器所采集的温度信号转换为控制信号，以控制或调整内部时钟源输出的时钟频率。信号转换器将温度传感器所检测的温度信号进行信号转换时，可以根据内部时钟源的控制引脚的控制电压的大小对输出的时钟频率的影响，确定信号转换器将温度信号转换为控制信号的控制电压的大小。
26.该信号转换器可以为等比例的转换电路，比如该信号转换器可以包括分压电路、运算放大器、电压分频电路或者其它电压转换芯片等。比如，可以通过分压电阻串联的方式构成分压电路。比如，串联的电阻可以包括第一电阻和第二电阻，第一电阻的第一端可以连接温度传感器的输出引脚，接收温度传感器输出的温度信号。或者，时钟控制电路还可以包括电压放大器，通过电压放大器，按照预定比例放大温度信号，第一电阻的第一端可以连接放大器输出的放大后的温度信号。第一电阻的第二端与第二电阻的第一端相连，且第一电阻的第二端即为信号转换器的第一信号输出引脚，第二电阻的第二端可以与地相连。
27.第一电阻和第二电阻的阻值，与压控晶振需要的控制电压、温度传感器输出的温度信号，或者经过放大的温度信号的电压匹配。
28.相应的，当信号转换器为运算放大器、电压分频电路或者其它电压转换芯片时，可以按照预定的比例，将温度传感器所采集温度信号，转换为相应的电压控制信号，输入到内部时钟源的控制引脚。
29.基于分压电路所采集的控制电压，控制内部时钟源，比如控制压控晶振的输出频率，以减少由于环境因素对内部时钟源的输出频率的影响，提高内部时钟源输出的时钟频率的精度。
30.压控晶振又叫电压控制晶体振荡器。根据温度变化范围、频率范围以及频率温度特征，可以选用不同的压控晶振。比如可以选用包括如vg-4231ce、vg-4231cb、vg-4231ca等。
31.在可能的实现方式中，该信号转换器还可以为控制器，比如可以为单片机、fpga等处理器。可以在控制器中预先设定温度与控制电压的对应关系。当控制器接收到温度传感器采集的温度信号时，根据对应关系查找到对应的控制电压，基于所确定的控制电压，通过内部时钟源的控制引脚控制内部时钟源的输出频率的调整，从而克服环境因素所引起的频率偏移或频率漂移，提高内部时钟源输出的时钟频率的精度。
32.当控制器输出的控制信号为数字信号时，该时钟控制电路还可以包括数模转换电
路。数模转换电路的输入端与信号转换器，即控制器的第一信号输出引脚相连，数模转换电路的输出端与内部时钟源的控制引脚相连，即通过数模转换电路输出的电压，调整压控晶振的输出频率。
33.该数模转换电路可以为数模转换芯片，包括如ad0832、ad7888、ad5320等。
34.在可能的实现方式中，如图2所示的时钟控制电路示意图中，该时钟控制电路还可以包括外部时钟源输入接口。该外部时钟源输入接口可以连接外部时钟源，接收到外部时钟源的时钟信号。该外部时钟源可以为卫星时钟等。比如，外部时钟源的时钟频率可以为秒脉冲信号。外部时钟源输入接口与信号转换器的第二信号输入引脚相连，使得信号转换器可以将接收到的外部时钟频率通过第二信号输出引脚，输出至第二时钟输出接口，或者，也可以将第二时钟输出接口与外部时钟源输入接口相连，便于设备可以直接使用高精度的外部时钟源的时钟频率。
35.在可能的实现方式中，该时钟控制电路还可以包括切换开关，该切换开关可以设置在第一时钟输出接口与内部时钟源的信号输出引脚之间。该切换开关的控制引脚可通过外部时钟源触发。比如，可以通过信号转换器检测外部时钟源输入接口的时钟信号，当未接收到外部时钟源的时钟信号时，则控制该切换开关处于闭合状态，由第一时钟输出接口输出时钟信号。当接收到外部时钟源的时钟信号时，由第二时钟输出接口输出时钟信号。基于切换开关的切换操作，可以使得设备能够在外部时钟源正常时，使用高精度的外部时钟源的时钟信号。当接收到的外部时钟源的时钟信号异常时，则使用内部时钟源的时钟信号。
36.在可能的实现方式中，为了适应不同设备的使用要求，该时钟控制电路还包括波形转换电路。该波形转换电路可以为方形波转换电路或正弦波转换电路，或者还可以为方形波转换电路和正弦波转换电路。比如波形转换电路可以包括基于运算放大器的波形转换电路，包括如基于lm324的方波、三角波、正弦波发生电路。
37.为了满足不同设备的使用要求，该时钟控制电路还可以包括分频电路。基于分频电路，对内部时钟源输出的时钟信号进行分频或放大处理。将分频或放大处理后的时钟信号经由第一时钟输出接口输出，或者经由波形转换电路转换后，由第一时钟输出接口输出。该分频电路可以包括由分频芯片构成的电路。分频芯片可以包括如fs7140、hmc434等。
38.在可能的实现方式中，内部时钟源输出的时钟信号可以与信号转换器的第三信号输入引脚相连。信号转换器可以比较第三信号输入引脚和第二信号输入引脚输入的时钟信号的差异，结合温度传感器在当前所采集的温度信号，调整信号转换器输出的控制信号，使得差异逐渐变小。通过记录在差异最小时，控制信号与温度信号的对应关系，在检测到收到的外部时钟源的时钟信号异常时，基于温度传感器所采集的温度信号确定的控制信号，控制和调整内部时钟源的时钟频率，使得时钟控制电路输出精度更高的时钟信号。
39.在可能的实现方式中，为了提高时钟控制电路所输出的时钟频率的精度，减少温度对时钟控制电路的影响，本技术中的时钟控制电路中，所包括的电路器件可以根据工作状态中产生热量的大小，将容易产生热量的器件设置在电路板的第一侧，将内部时钟源设置在电路板的第二侧。通过电路板的隔离作用，减少器件发热对内部时钟源的温度的工作温度的影响。
40.具体的，本技术实施例中可以将时钟控制电路中的信号转换器设置在电路板的第一侧，将内部时钟源设置在电路板的第二侧。当时钟控制电路中还包括分频电路、波形转换
电路、数模转换电路中的一项或者多项时，可以将包括的分频电路、波形转换电路、数模转换电路中的一项或者多项设置在电路板的第二侧。为了提高温度传感器所检测的温度的精度，温度传感器与内部时钟源设置在电路板的同一侧，比如设置在电路板的第一侧。或者，在可能的实现方式中，可以将温度传感器设置在与内部时钟源同一侧的电路板，且二者的距离小于预定的距离阈值。
41.在可能的实现方式中，可以将时钟控制电路的电路板划分为第一区域和第二区域，在第一区域中设置内部时钟源，以及用于检测内部时钟源的环境温度的温度传感器，在第二区域中设置可能产生热量的其他器件，包括如信号转换器，或者还可以包括如分频电路、波形转换电路、数模转换电路等电路中的一项或者多项。
42.或者，可以将时钟控制电路划分为第一区域和第二区域，在第一区域中设置内部时钟源，以及用于检测内部时钟源的环境温度的温度传感器，在第二区域中设置可能产生热量的其他器件，包括如信号转换器，或者还可以包括如分频电路、波形转换电路、数模转换电路等电路中的一项或者多项。并且，第一区域和第二区域位于电路板的不同侧。比如，第一区域位于电路板的第一侧，第二区域位于电路板的第二侧。
43.在可能的实现方式中，该时钟控制电路还可以包括隔温罩，该隔温罩设置在内部时钟源位置处。通过隔温罩可以将内部时钟源与环境温度进一步隔离，减小环境温度对内部时钟源的影响。可以将温度传感器设置在隔温罩内，使得检测的温度即为内部时钟源的工作温度。
44.该隔温罩可以为有机保温材料、无机保温材料或金属类保温材料制成的罩体。比如，保温材料可以为聚氨酯泡沫、聚苯板、玻璃棉、岩棉等。
45.本技术实施例还提供了一种智能设备，在该智能设备中设置有上述的时钟控制电路，基于时钟控制电路所输出的时钟信号，对发送的数据进行编码，以及对接收的信号进行解码处理。通过提高时钟控制电路的时钟信号的精度，有利于提高智能设备通信的可靠性。
46.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。