CN102830611B - 一种时间源 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种时间源，包括时钟芯片模块、微控制器和GPS接收器，微控制器分别与时钟芯片模块和GPS接收器通信连接，GPS接收器，用于接收GPS的时间和位置信号；微控制器，用于将接收的GPS时间、位置信息换算为校准MAN时间和校准UTC时间，再发送至时钟芯片模块进行初始化和校准；时钟芯片模块，用于依据接收的GPS时间生成MAN时间和UTC时间。实施本发明的时间源，可同时记录本地时间和UTC时间，采用不间断电源供电，计时过程不受MCU的干扰，可靠性高。

Description

一种时间源

技术领域

本发明涉及计时领域，更具体地说，涉及一种能自动校时，向外提供MAN时间和UTC时间的时间源。

背景技术

现代的电子仪器常常需要为使用者或其他的电子元件提供准确的时间信息，然而当电子仪器需要进行移动，例如飞机上的航空时钟、手机终端等，就会涉及跨时区所产生的时间差异的问题。有一些特殊的时间变化，例如使用夏令时、全球的闰秒调整等，更是一般的调时规则所无法解决的问题。

而现有的时间源利用内部晶振或外部晶振作为频率源，累积计时，在不同的工作温度下会产生频率漂移，需要不定期的进行时间校准；另一方面，现有的时间源采用外部晶振与内部控制器的结构方式，也容易产生累积误差。

为此现在急需一种能够实现自动校时的时间源，以提供给各类电子仪器。

发明内容

本发明所要解决的问题是，针对现有的时间源无法提供复杂多变时间信息，提供一种能够自动校准为准确走时并且能够自动切换时区的时间源。

本发明解决上述问题的方案是：构造一种时间源，包括时钟芯片模块、微控制器和GPS接收器，微控制器分别与时钟芯片模块和GPS接收器通信连接；

GPS接收器，用于接收GPS的时间和位置信号；

微控制器，用于将接收的GPS时间发送至时钟芯片模块；

时钟芯片模块，用于生成MAN时间和UTC时间。

本发明的时间源，其中微控制器将GPS时间和位置信号换算成校准MAN时间和校准UTC时间，校准MAN时间和校准UTC时间发送至时钟芯片模块，用于初始化或校准时钟芯片模块，

本发明的时间源，时钟芯片模块包括：

MAN实时时钟芯片，接收来自微控制器的GPS校时信号或手动设置信号，生成MAN时间；

UTC实时时钟芯片，接收来自微控制器的GPS校时信号，生成UTC时间；

温补晶振，与MAN实时时钟芯片、UTC实时时钟芯片连接，用于消除温度漂移产生的时间误差以及向MAN实时时钟芯片、UTC实时时钟芯片提供原始时钟频率。

本发明的时间源，还包括与时钟芯片模块连接的外部电源。

实施本发明的时间源，可同时记录本地时间和UTC时间，采用不间断电源供电，计时过程不受MCU的干扰，可靠性高。

附图说明

以下结合附图对本发明进行说明，其中：

图1为本发明时间源的结构示意图；

图2为本发明时钟芯片模块的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明进行详细的说明。

如图1所示为本发明的时间源的结构示意图，时间源包括微控制器100、时钟芯片模块200、GPS接收器300，微控制器与时钟芯片模块200、GPS接收器300分别通信连接。在本实施例中，GPS接收器300通过自带的天线从GPS(Global Position System，全球定位***)***获得GPS的时间和位置信号，并通过***的总线将信号传输给微控制器100，由微控制器100解码后利用。

微控制器100在接收到来自GPS接收器300的GPS的时间和位置信号，将对其进行解码，使其能够被时钟芯片模块200使用。具体的，微控制器100对接收的GPS时间进行解码，产生校准UTC（UniversalTime Coordinated,协调世界时间）时间和校准MAN（Manual Time，手动设置时间）时间；校准UTC时间和校准MAN时间用于初始化以及校准时钟芯片模块200；微控制器100在其他的外部组件发出时间请求时，读取时钟芯片模块200的时间信息，将对应的时间通过合适的端口进行发送，或者通过与微控制器100连接的显示单元进行实时的显示。

如图2所示为本发明时钟芯片模块200的一则优选实施方式，时钟芯片模块200包括MAN实时时钟芯片220、UTC实时时钟芯片230和温补晶振210，MAN实时时钟芯片220、UTC实时时钟芯片230分别与微控制器100连接，温补晶振210与MAN实时时钟芯片220、UTC实时时钟芯片230连接。微控制器100还与GPS接收器300连接，接收来自外部的GPS时间和位置信息。

优选的，MAN实时时钟芯片220、UTC实时时钟芯片230通过I²C串行接口与微控制器100通信，接受微控制器100的读写操作，MAN实时时钟芯片220、UTC实时时钟芯片230从微控制器100处获得当前校准MAN时间和校准UTC时间，该校准信号是微控制器100将来自GPS接收器300的GPS时间和位置信息经过运算得到；MAN实时时钟芯片220、UTC实时时钟芯片230向微控制器100返回MAN时间和UTC时间，温补晶振210作为实时时钟芯片的时钟源，与MAN实时时钟芯片220、UTC实时时钟芯片230和微控制器100形成一个冗余、对比、纠错、校时的有机整体，一方面带有温度的晶振输出频率在-45℃～85℃的工作温度下温度漂移小于1ppm（百万分之一），保证了时钟计时稳定度；另一方面可读写RTC（Real Time Clock,实时时钟），可通过总线接收GPS实时授时信息，对其进行校时，消除时钟累计误差，实现可读写实时时钟（RTC）单元和GPS时间信号的双时钟源计时，计时精度保持与GPS时间同步。这样在进行跨时区飞行时，可通过接收到的GPS位置信息，计算出时区的时差，对时钟显示的本地时间加以自动调整，为飞行人员提供方便，解决现有航空时钟在跨时区飞行时不能自动调整本地时间（MAN时间）的问题。

优选的，时钟芯片模块200与一个外部电源连接，该电源为独立的不间断电源，即使微控制器100停止工作或者异常复位，时钟芯片模块200内部计时也不受影响，在微控制器100正常工作时依旧可以提供可靠的时间，保证时钟在多种复杂工况下可靠计时。当有外部设备需要利用时间信号时，微控制器100立即读取相应的实时时钟芯片数据，并将数据发送给该设备。

以上给出了在MAN时间和UTC时间的显示方案，在实际应用中还可依据需要进行增加：例如在时钟芯片模块200中增加地区实时时钟芯片，用于依据MAN实时时钟芯片220和UTC实时时钟芯片230的时间运算结果，结合位置信息，计算出使用者感兴趣的的地区时间（例如北京时间等）。

以上仅为本发明具体实施方式，不能以此来限定本发明的范围，本技术领域内的一般技术人员根据本创作所作的均等变化，以及本领域内技术人员熟知的改变，都应仍属本发明涵盖的范围。

Claims (2)

1.一种时间源，其特征在于，所述时间源包括时钟芯片模块（200）、微控制器（100）和GPS接收器（300），所述微控制器（100）分别与所述时钟芯片模块（200）和GPS接收器（300）通信连接；

GPS接收器（300），用于接收GPS的时间和位置信号；

微控制器（100），用于将接收的GPS时间发送至时钟芯片模块（200）；

时钟芯片模块（200），用于生成MAN时间和UTC时间；

所述微控制器（100）将GPS时间和位置信号换算成校准MAN时间和校准UTC时间，所述校准MAN时间和校准UTC时间发送至时钟芯片模块（200）用于初始化或校准所述时钟芯片模块（200）；

所述时钟芯片模块（200）包括：

MAN实时时钟芯片，接收来自微控制器的GPS校时信号或手动设置信号，生成MAN时间；

UTC实时时钟芯片，接收来自微控制器的GPS校时信号，生成UTC时间；

温补晶振，与MAN实时时钟芯片、UTC实时时钟芯片连接，用于消除温度漂移产生的时间误差以及向MAN实时时钟芯片、UTC实时时钟芯片提供原始时钟频率，

所述温补晶振、MAN实时时钟芯片和UTC实时时钟芯片读写RTC，通过总线接收GPS实时授时信息，对所述授时信息进行校时，消除时钟累积误差。

2.根据权利要求1所述的时间源，其特征在于，所述时间源还包括与时钟芯片模块（200）连接的电源。