CN107577189B - 一种自动监测***的精确定时唤醒方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及自动监测领域,其公开了一种自动监测***的精确定时唤醒装置及方法,解决传统技术中无法进行精确唤醒、唤醒可靠性低、***计时误差大的问题。该定时唤醒装置包括电源、MCU、开关模块、带闹钟输出的RTC电路;所述RTC电路直接与电源相连,所述开关模块串联在***供电回路中,所述RTC电路的闹钟信号输出端与开关模块的控制端相连,所述MCU通过通信接口与RTC电路相连。此外,本发明还公开了另一种精确定时唤醒装置,其在上述装置的基础上增加了逻辑门电路和GPS授时模块,MCU和RTC电路通过逻辑门电路连接到开关模块,MCU通过GPS授时模块获取授时信号对RTC时钟校正。
Description
技术领域
本发明涉及自动监测领域,具体涉及一种自动监测***的精确定时唤醒装置。
背景技术
各种自动监测***在实际应用中,一般是间隔一定时间采样一次,采样及数据处理所需时间一般远小于两次采样间隔。为了延长电池寿命及减小设备损耗,当***采样及数据处理完毕后,***即进入休眠状态,待下一次采样时再定时自动唤醒,进行采样及数据处理工作。
目前,对于自动监测***的定时唤醒,现有技术采用方案为:当MCU(微控制器)在完成当前监测工作后,进入低功耗的休眠状态,各种外设(如传感器、输入输出接口等)停止工作,待下一次采样时,MCU由内部定时器或外部定时器通过中断唤醒,再进行下一次监测工作;RTC(实时时钟芯片)电路在现有技术中仅提供监测***的计时功能,不参与唤醒工作。
该定时唤醒方案存在以下缺陷:
1、在MCU休眠后,定时功能由MCU内部定时器或外部定时器提供,而定时器精度一般较低,特别是MCU内部定时器误差极大,很难做到精确定时唤醒。
2、当设备在恶劣环境下使用或存在干扰时,MCU在休眠过程中可能发生死机、无法唤醒、意外唤醒等情况,导致***异常,因而唤醒可靠性低。
3、RTC电路存在累积误差,随着设备使用时间增加,RTC误差越来越大,导致***计时误差增大,影响使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提出一种自动监测***的精确定时唤醒装置及方法,解决传统技术中无法进行精确唤醒、唤醒可靠性低、***计时误差大的问题。
本发明解决上述技术问题所采用的方案是:
一种自动监测***的精确定时唤醒装置,包括电源、MCU、开关模块、带闹钟输出的RTC电路;所述RTC电路直接与电源相连,所述开关模块串联在***供电回路中,所述RTC电路的闹钟信号输出端与开关模块的控制端相连,所述MCU通过通信接口与RTC电路相连。
此外,作为一种优选方式,本发明还提供了另外一种自动监测***的精确定时唤醒装置;其包括电源、MCU、开关模块、带闹钟输出的RTC电路,还包括逻辑门电路和GPS授时模块;所述逻辑门电路的一个输入端连接RTC电路的闹钟信号输出端,另一个输入端连接MCU的一个I/O口,其输出端与开关模块的控制端相连;所述MCU还通过通信接口与GPS授时模块和RTC电路相连,以获取授时信号对RTC时钟进行校正。
作为进一步优化,所述开关模块为可控电子开关或带开关控制的供电模块。
作为进一步优化,所述逻辑门为与门或者或门,若所述开关电路的控制端低电平有效,则采用与门,若所述开关电路的控制端高电平有效,则采用或门。
作为进一步优化,RTC电路采用高精度工业级元器件。
作为进一步优化,所述逻辑门采用与门电路,其包括第一二极管、第二二极管、第三二极管;该唤醒装置还包括按钮开关;所述第一二极管、第二二极管、第三二极管的正极均连接开关模块的控制端,所述控制端为低电平有效,并内置上拉电阻,第一二极管的负极连接RTC电路的闹钟信号输出端,第二二极管的负极连接MCU的一个I/O口,第三二极管的负极通过按钮开关接地。
作为进一步优化,所述MCU与RTC电路之间通过I2C接口通信,所述MCU与授时模块之间通过UART接口通信。
此外,本发明基于上述定时唤醒装置,还提出了一种自动监测***的精确定时唤醒方法,其包括以下步骤:
a.在***处于休眠状态时,仅有RTC电路能够从电源获取供电,其它组件均处于断电状态;
b.在设定的时间到来时,RTC电路的闹钟输出控制信号,开关模块输出,使得***得电,MCU开始运行并通过I/O口输出开启电平来维持开关模块输出,从而维持***得电运行;
c.MCU对RTC电路的闹钟进行复位,复位完成后处理相关监测工作;
d.监测工作处理完成后,MCU读取GPS授时模块的授时信号,利用授时信号对RTC时钟进行校正;
e.MCU判断是否收到对RTC电路的闹钟进行检查或修改的用户输入信号,若收到,则对RTC电路的闹钟进行相应操作,若一定时间内未收到,则通过I/O口输出关闭电平来关断开关模块的输出,***失电,再次进入休眠状态。
作为进一步优化,该方法还包括:
在***处于休眠状态时,如需手动唤醒***,则按下按钮开关,开关模块输出,使得***得电运行,MCU运行后通过I/O口输出开启电平,来维持开关模块输出,从而维持***得电运行;此时,若松开按钮开关,则***仍然会继续运行,直到MCU的I/O口输出关闭电平关来断开关模块的输出,***失电,再次进入休眠状态。
本发明的有益效果是:
1、由MCU获取GPS的授时信号对RTC时钟进行校正,使得计时精度大大提高,实现了***的精确定时唤醒;
2、***的唤醒仅由RTC电路控制,与MCU无关,避免了恶劣条件下MCU唤醒异常,提高了唤醒的可靠性;RTC电路采用高精度工业级元器件,进一步提升了唤醒的可靠性与计时的精确性。
3、***休眠时仅有RTC电路工作,其余电路没有供电,休眠功耗较低。
附图说明
图1为本发明中的一种精确定时唤醒装置示意图;
图2为本发明中的另一种精确定时唤醒装置示意图;
图3为自动监测***的精确定时唤醒方法流程图;
图4为实施例中的精确定时唤醒装置示意图。
具体实施方式
本发明旨在提出一种自动监测***的精确定时唤醒装置及方法,解决传统技术中无法进行精确唤醒、唤醒可靠性低、***计时误差大的问题。
如图1所示,作为本发明中精确定时唤醒装置的一种实现方式,其包括:
电源、MCU、可控电子开关(也可采用带开关控制的供电模块)、带闹钟输出的RTC电路;所述RTC电路直接与电源相连,所述开关模块串联在***供电回路中,所述RTC电路的闹钟信号输出端与开关模块的控制端相连,所述MCU通过通信接口与RTC电路相连。
对于本实施例来说,由带闹钟输出的RTC电路提供计时及唤醒功能,并且在***供电回路串联一个可控电子开关,可控电子开关控制整个***除RTC电路之外的供电(包括MCU、传感器的供电等),可控电子开关由RTC电路的闹钟输出控制;当电路处于休眠状态时,整个***仅有RTC电路有供电,其他组件均处于断电状态。在设定的时间到来时,RTC电路的闹钟输出控制信号,可控电子开关打开,整个***得电运行,***可按照设定完成相关监测工作,在完成相关监测工作后,MCU通过与RTC电路相连的通信接口控制RTC电路的闹钟复位,可控电子开关断电,***即可再次进入休眠状态。
如图2所示,作为本发明中精确定时唤醒装置的另一种实现方式,其在图1所示的装置基础上增加了逻辑门电路和GPS授时模块;所述逻辑门电路的一个输入端连接RTC电路的闹钟信号输出端,另一个输入端连接MCU的一个I/O口,其输出端与可控电子开关的控制端相连;所述MCU通过一个通信接口与RTC电路连接,还通过另一个通信接口与GPS授时模块连接。
采用逻辑门电路是为了便于完成对RTC电路的时钟和闹钟进行修改,在修改的时候也能保证可控电子开关的持续开启。
本实施例中的逻辑门电路可以采用与门实现,也可以采用或门实现,具体根据可控电子开关的控制开启信号需求而定:当可控电子开关的控制开启控制信号为高电平有效时,逻辑门电路采用或门;当可控电子开关的控制开启控制信号为低电平有效时,逻辑门电路采用与门。
此外,为了提高计时精度,并实现精确定时唤醒,在***工作时,MCU通过通讯接口读取GPS模块提供的授时信号,对RTC时钟进行校正。
而本发明中的RTC电路可采用高精度工业级元器件,以增强稳定性和环境适应性,确保计时及唤醒的可靠性。
基于上述自动监测***的精确定时唤醒装置,本发明实现的精确定时唤醒方法如图3所示,其包括以下实现步骤:
1、在***处于休眠状态时,仅有RTC电路能够从电源获取供电,其它组件均处于断电状态;
2、在设定的时间到来时,RTC电路的闹钟输出控制信号,开关模块输出,使得***得电,MCU开始运行并通过I/O口输出开启电平来维持开关模块输出,从而维持***得电运行;
3、MCU对RTC电路的闹钟进行复位,复位完成后处理相关监测工作;
4、监测工作处理完成后,MCU读取GPS授时模块的授时信号,利用授时信号对RTC时钟进行校正;
5、MCU判断是否收到对RTC电路的闹钟进行检查或修改的用户输入信号,若收到,则对RTC电路的闹钟进行相应操作,若一定时间内未收到,则通过I/O口输出关闭电平来关断开关模块的输出,***失电,再次进入休眠状态。
实施例:
如图4所示,在本实施例中,电池正极与带开关控制的供电模块输入端连接,电池负极接地。供电模块输出稳定的直流电压,为MCU、GPS、传感器等供电。此外,为了保障RTC电路在***休眠时也能够工作,由电池直接给RTC电路供电。供电模块的开关控制脚EN为低电平有效,内置上拉电阻。本实施例中,RTC电路采用工业级DS3231,内置晶振,带温度补偿,带闹钟输出,具有精度高、工作温度范围广、适应性强的优点。GPS模块采用u-blox neo-6m。MCU为AVR、STM等常用单片机,带I2C和UART通讯接口。二极管D1、D2、D3构成与门,DS3231的INT(闹钟输出)引脚连接二极管D1负极,MCU的某个I/O口连接二极管D2负极,D3负极与按钮开关的一端连接,按钮开关的另一端接地。D1、D2、D3正极连接在一起并连接供电模块的开关控制脚EN。MCU与DS3231之间采用I2C进行通讯,MCU与GPS模块采用UART进行通讯。
其工作流程为:***上电后,供电模块的开关控制引脚EN处于高电平状态,供电模块无输出,***仅有RTC电路(DS3231)工作。RTC电路已事先编程设定好了时间及闹钟。当到达设定的时间时,DS3231的INT引脚由高电平转为低电平,并持续输出低电平(直到闹钟被复位),供电模块的开关控制引脚EN被拉低,供电模块输出,***得电运行。MCU运行后,与D2连接的I/O口输出低电平,维持***开启。接下来,MCU通过I2C通讯接口对DS3231的闹钟进行复位(复位后,DS3231的INT引脚为高电平),以便下一次闹钟启动。完成上述工作后,MCU开始处理相关监测工作。待监测工作处理完成后,MCU通过UART通讯接口读取GPS模块的授时数据,并通过I2C通讯接口对DS3231的时钟进行校正。下一步,MCU根据需要(由用户进行按键输入或者程序自动判定),对DS3231的闹钟设置进行检查或修改。当所有工作完成后,MCU与D2连接的I/O口输出高电平,供电模块关闭,***失电,再次进入休眠状态。
如需手动唤醒***,按下按钮开关K,拉低供电模块EN脚,***得电运行,MCU运行后,与D2连接的I/O口输出低电平,维持***开启,此时松开按钮开关,***仍然会继续运行,直到MCU与D2连接的I/O口输出高电平,供电模块关闭,***失电,再次进入休眠状态。
Claims (2)
1.一种自动监测***的精确定时唤醒方法,应用于自动监测***的精确定时唤醒装置,所述自动监测***的精确定时唤醒装置包括电源、MCU、开关模块、带闹钟输出的RTC电路、逻辑门电路、GPS授时模块;所述RTC电路直接与电源相连,所述开关模块串联在***供电回路中;所述逻辑门电路的一个输入端连接RTC电路的闹钟信号输出端,另一个输入端连接MCU的一个I/O口,其输出端与开关模块的控制端相连;所述MCU还通过通信接口与GPS授时模块和RTC电路相连,以获取授时信号对RTC时钟进行校正;
其特征在于,该方法包括以下步骤:
a.在***处于休眠状态时,仅有RTC电路能够从电源获取供电,其它组件均处于断电状态;
b.在设定的时间到来时,RTC电路的闹钟输出控制信号,开关模块输出,使得***得电,MCU开始运行并通过I/O口输出开启电平来维持开关模块输出,从而维持***得电运行;
c.MCU对RTC电路的闹钟进行复位,复位完成后处理相关监测工作;
d.监测工作处理完成后,MCU读取GPS授时模块的授时信号,利用授时信号对RTC时钟进行校正;
e.MCU判断是否收到对RTC电路的闹钟进行检查或修改的用户输入信号,若收到,则对RTC电路的闹钟进行相应操作,若一定时间内未收到,则通过I/O口输出关闭电平来关断开关模块的输出,***失电,再次进入休眠状态。
2.如权利要求1所述的一种自动监测***的精确定时唤醒方法,其特征在于,所述自动监测***的精确定时唤醒装置还包括按钮开关,装置中的逻辑门采用与门,其包括第一二极管、第二二极管、第三二极管;所述第一二极管、第二二极管、第三二极管的正极均连接开关模块的控制端,所述控制端为低电平有效,并内置上拉电阻,第一二极管的负极连接RTC电路的闹钟信号输出端,第二二极管的负极连接MCU的一个I/O口,第三二极管的负极通过按钮开关接地;
该方法还包括:
在***处于休眠状态时,如需手动唤醒***,则按下按钮开关,开关模块输出,使得***得电运行,MCU运行后通过I/O口输出开启电平,来维持开关模块输出,从而维持***得电运行;此时,若松开按钮开关,则***仍然会继续运行,直到MCU的I/O口输出关闭电平关来断开关模块的输出,***失电,再次进入休眠状态。
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