CN101247123A - 一种单片机***时钟校准方法 - Google Patents
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Abstract
一种单片机***时钟校准方法，适用于数传计量仪器、仪表的***时钟校准，数传计量仪器、仪表的电子线路部分由单片机(1)、计数器模块(2)、其他功能模块(3)等组成，单片机(1)内置RC振荡器，以及带有可操作的用于调整RC振荡器频率的寄存器，***时钟由内置RC振荡器产生，通过计数器模块(2)对输入的一组或一个标准宽度的脉冲信号进行计数，并与由标准脉冲宽度预置的计数校准常数进行比较，运算，计算出新的频率校准常数，将此常数写入单片机(1)内用于调整RC振荡器频率的寄存器，调整RC振荡器频率，获取较精确的***时钟的方法，解决了直接使用单片机内置RC振荡器直接作为***时钟，频率不稳定与不准确的问题。
Description
技术领域：
本发明涉及一种单片机***时钟校准方法，适用于数传计量仪器、仪表与抄表管理设备所组成的抄表***中，数传计量仪器、仪表的***时钟校准，尤其是采用单片机内部自带RC振荡器作***时钟源的数传计量仪器、仪表的***时钟校准。
背景技术：
随着技术的发展和人民生活水平的提高，智能远程抄表成为了现代社会的需求，给用户和管理部门带来了很大的便利，从早期的计量脉冲发讯式的分线式抄表***，到数传抄表***相继在抄表***中得到广泛使用。
数传远程抄表***一般由数传计量仪器、仪表与抄表管理设备等部分组成，通过一定的通讯规约将计量仪器、仪表的示数输出，并远程传输到后端管理***。对于一个抄表***内的设备，需采用统一的、稳定的通讯速率进行通讯，而通讯速率的稳定性由***的各个组成部分或设备内部的，***时钟的稳定性而决定，为达到一定的***时钟的稳定性，通常采用稳定性高的石英晶体振荡器作为***时钟源，但石英晶体振荡器的体积较大，价格也较高，不利于实现电子线路部分的小型化，使得电子线路部分安装于计量仪器、仪表内带来了一定的难度，还增加了产品成本。
数传式总线计量仪器、仪表的电子线路部分均由单片机及***电路组成，随着单片机的制作工艺、设计水平的提高，多款单片机已经实现了内带RC振荡器，且带有可操作的用于调整单片机***时钟频率的寄存器，目前，已有个别数传计量仪器、仪表已经直接使用单片机内置RC振荡器作为***时钟，但由于单片机内置RC振荡器的频率，与***使用的中心频率偏差较大，一般在5％的偏差范围左右，同时RC振荡器的稳定性较差，随供电电压的变化、环境温度的变化而变化，且输出频率的波动范围较大，导致通讯不稳定，甚至***瘫痪的情况时有发生。
发明内容：
本发明的设计目的：提供一种单片机***时钟校准的方法，实现直接使用数传计量仪器、仪表内，单片机内部RC振荡器作为***时钟源，同时获取稳定、精确的***时钟的方法，具有不需要增加振荡器***器件与电路，减少电子元器件的使用量，降低了产品体积，节省了产品成本，同时适合于各种工作环境，且***时钟稳定可靠等特点。
本发明是通过如下技术方案实现的：本发明所涉及的数传计量仪器、仪表的电子线路由：单片机(1)、计数器模块(2)、其他功能模块(3)等功能部件组成，其中：计数器模块(2)可集成于单片机(1)内，单片机(1)内置RC振荡器，以及带有可操作的用于调整RC振荡器频率的寄存器，设该寄存器的名称为OSCCAL，数传计量仪器、仪表内电子部分的***时钟，由单片机(1)自带的RC振荡器提供，设定数传计量表具由内带的RC振荡器产生的***时钟，在触发一次校频前的频率为f0，在此频率条件下已预先设置了一个存放于OSCCAL寄存器中的频率校准常数Datal，需启动***时钟校准时，由抄表管理设备或其他设备往数传计量仪器、仪表发送一组或一个约定宽度的脉冲信号，设脉冲低电平宽度为TLin、高电平宽度为THin，假设数传计量仪器、仪表电子线路中的计数器模块(2)由输入脉冲的上升沿触发计数，下降沿停止计数，即对输入脉冲的高电平宽度THin进行计数，预先设定对THin的标准计数长度为THcnt，触发计数器模块(2)后，在时钟频率为f0的条件下，计数器模块(2)计数到的电平宽度为Tcnt，将Tcnt与预先设定的固定长度的电平宽度计数值THcnt作比较，计算出THcnt与Tcnt之间的差值Δ，得到差值Δ后，进行数据处理，获取新的频率校准常数Data，将Data写入OSCCAL寄存器，调整单片机(1)内置RC振荡器的振荡频率，完成单片机(1)***时钟的校准。
本发明的基本方法为：由外部设备向需校准***时钟的单片机(1)***，输入一个或一组标准校频脉冲，即校准源，触发计数器模块(2)计数，将计数器模块(2)的计数值与由校准源而设定的计数校准值比较，得到差值Δ，将数据处理，进行频率校准常数的修改，完成***时钟的校准，数据处理的方法可多种多样，较常用的数据处理方法有如下两种：
第一种数据处理方法：加权运算法：将差值Δ与预先设定的加权系数δ相乘，计算出频率校正系数a，将a与原频率频率校准常数Datal进行运算即可得到新的频率校准常数Data，将新频率校准常数Data写入OSCCAL寄存器，完成单片机(1)***时钟的校准。
具体数学表达式如下：
差值Δ＝Tcnt-THcnt
a＝Δ*δ
Data＝Datal+a
第二种数据处理方法：逐次逼近法：预先设定允许的偏差值，即设定差值Δ，当实际差值Δ不在设定差值Δ的范围内时，将Datal加1或减1运算，得到新的Data值，将新频率校准常数Data写入OSCCAL寄存器，然后在新的初始频率的条件下，重新校频，直到实际差值Δ在设定差值Δ的范围内为止，经多次逼近，完成单片机(1)***时钟的校准。
本发明的优点：
1、本发明所提供的单片机***时钟校准方法，直接采用所涉及的数传计量仪器、仪表内的单片机自带的内部RC振荡器作为***时钟源，不需要另外增加外部振荡器电路，可缩小数传计量仪器、仪表的电子线路板的尺寸，减低装配空间，同时不需外部振荡电路，能降低产品成本。
2、通过采用本发明所提供的单片机***时钟校准方法，实现将数传计量表具内的单片机自带的内部RC振荡器频率自动校准到满足整个***稳定通讯的要求，提高了整个***通讯的稳定性与可靠性。
3、通过本发明所提供的单片机***时钟校准方法，可实现数传计量仪器、仪表在出厂前的精确校频，以及数传计量仪器、仪表使用以后的现场在线校频，使产品能适应不同的工作条件，消除使用环境温度变化、电压波动等因素对通讯稳定性的影响，提高了产品工作的稳定性与可靠性。
附图说明：
下面，结合附图对本发明的具体实施作进一步说明：
图1：本发明的一个实施例的数传计量仪器、仪表电子线路框图
图2：本发明的一个实施例的工作时序示意图
图3：本发明的一个实施例的工作流程流程示意图
具体实施方案：
附图1、图2、图3非限制性地提供了本发明的一个实施例，下面结合实施例对本发明做进一步的描述。
如图1所示：本发明所涉及的数传计量仪器、仪表的电子线路部分，包括：单片机(1)、计数器模块(2)、其他功能模块(3)组成，其中：计数器模块(2)可集成于单片机(1)内，单片机(1)内置RC振荡器，以及带有可操作的用于调整RC振荡器频率的寄存器OSCCAL，***时钟由单片机(1)自带的RC振荡器提供，其它功能模块(3)涵盖了数传计量仪器、仪表的通讯接口功能、供电处理功能、数据测量或数据编码功能等功能部件。
如图2所示：此实施例所提供的计数器启动运行机制为：由输入脉冲上升沿触发计数器模块(2)计数，启动计数器模块(2)后，当检测到输入脉冲下降沿停止计数器模块(2)计数，完成一个计数周期，对一个校频过程，根据不同的使用要求，可以采用单个脉冲采样计数，也可以由一组脉冲采样完成，计数器模块(2)的计数值依次定义为：T1cnt，T2cnt，T3cnt......Tncnt，再结合图3，具体说明其工作流程：
1、单片机(1)上电工作，完成其初始化工作，在初始化工作时，载入预先设置或保存的下列参数：根据规约，约定的对标准脉冲计数宽度的比较值Tcnt、从寄存器OSCCAL中读出的，或预置的原始校频常数Datal。
2、等待并捕捉外部标准脉冲信号输入，根据具体的使用要求，用于校频的输入的脉冲信号，为一组或一个脉冲信号，定义其高电平宽度为THin，低电平宽度为TLin，信号可以由现场运行的抄表管理设备输出，也可以是生产中的调试设备输出。
3、当捕捉到标准脉冲信号的上升沿时，开始启动计数器模块(2)，计数器开始计数，当检测到标准脉冲的下降沿后，停止计数，定义当前的计数值为Tcnt。
4、由单片机(1)进行数据处理，将当前的Tcnt与预先设定的固定长度电平宽度计数值THcnt作比较，计算出THcnt与Tcnt之间的差值Δ，进行数据处理，得到新的频率校准常数Data，以及将Data写入OSCCAL寄存器，完成单片机(1)***时钟的校准。
显然，实施例所示的数传计量仪器、仪表的***时钟校准方法通过简单的、容易实现的仅通过对输入脉冲计数，比较预先设置的计数校准常数，完成直接使用单片机内置RC振荡器作为***时钟振荡器，且获得可直接用于通讯的时钟要求，本发明实现简单、能节约产品成本，并解决环境影响的问题，具有很高的推广价值。
当然，处理计数数据的运算方式可以多种多样，计数器触发的方式多种多样，工作流程也可多种多样，除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (2)
1. 一种单片机***时钟校准的方法，适用于由数传计量仪器、仪表的***时校准，其特征在于：数传计量仪器、仪表的电子线路部分由单片机(1)、计数器模块(2)、其他功能模块(3)组成，单片机(1)内置RC振荡器，以及带有可操作的用于调整RC振荡器频率的寄存器，内置RC振荡器产生的振荡频率作为***时钟使用，通过计数器模块(2)对输入的一组或一个标准宽度的脉冲信号，即校准源，进行计数，并与由标准脉冲宽度预置的计数校准常数进行比较、运算处理，计算出新的频率校准常数，将此常数写入单片机内用于调整RC振荡器频率的寄存器，校正单片机(1)内置RC振荡器的振荡频率，获取精确的***时钟。
2. 根据权利要求1所述的单片机***时钟校准方法，其特征在于：计数器模块(2)，可集成于单片机(1)内。
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Publications (1)
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