JP2008180612A - タイマ回路及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は携帯装置等のタイマ回路及びプログラムに関し,低周波数(32KHz )の水晶発振子を使用しても長時間の計時を行っても誤差の累積を防ぐことを目的とする。
【解決手段】低周波数の水晶発振子の出力をカウントしてほぼ1ミリ秒毎の出力を発生する第1のカウンタと,該カウンタの出力をカウントしてmミリ秒毎の出力を発生する第2のカウンタと,第2のカウンタの出力を処理装置に供給するタイマ回路であって,第1のカウンタを「32」または「33」のカウント容量の一方でカウントするよう切替える切替回路を設け,第2のカウンタのカウント値が予め設定した分散した多数の値の一つと一致するか判別して切替指示を発生する調整判別回路を備え,切替指示により第1のカウンタのカウント値を切替えることにより,時計回路との誤差が補正された信号が第2のカウンタから出力するよう構成する。
【選択図】図1
【解決手段】低周波数の水晶発振子の出力をカウントしてほぼ1ミリ秒毎の出力を発生する第1のカウンタと,該カウンタの出力をカウントしてmミリ秒毎の出力を発生する第2のカウンタと,第2のカウンタの出力を処理装置に供給するタイマ回路であって,第1のカウンタを「32」または「33」のカウント容量の一方でカウントするよう切替える切替回路を設け,第2のカウンタのカウント値が予め設定した分散した多数の値の一つと一致するか判別して切替指示を発生する調整判別回路を備え,切替指示により第1のカウンタのカウント値を切替えることにより,時計回路との誤差が補正された信号が第2のカウンタから出力するよう構成する。
【選択図】図1
Description
本発明は携帯装置のタイマ回路及びプログラムに関する。
携帯電話等の各種携帯装置では種々の時間監視のためのタイマ回路を備えており,正確な時間を維持すると共に消費電力を軽減することが望まれている。なお,タイマ回路は処理装置(CPUとメモリ)とは別の回路(ハードウェア)的に設けられる場合もあるが,メモリの特定領域をタイマ領域として使用し,タイマ領域から読出した内容を共通の演算回路(処理装置)により計数してタイマ領域に格納する方法により実現する場合もある。
図5は従来例1の構成を示す図であり,携帯電話で使用するタイマ回路の例である。図中,80は水晶発振子であり消費電力を低減するために32.768KHzの発振周波数を持つものを使用する場合が多い。81は10msec カウンタ,82は携帯電話の制御処理を行うCPU,83はCPU82に対して一定時間毎に時計表示またはアラームの出力を発生する時計回路である。
図5の構成では,水晶発振子80の出力をカウンタ81でカウントし,10msecの内部で発生する信号をCPU82から与えられた設定値(n)だけカウントした時にCPU82に対して出力を発生し,時計回路83は1秒や1分毎の割り込み信号を発生する。
水晶発振子の32.768KHzの出力をカウントして1msecタイマを構成するには,33回カウントすることになるが,そのタイマの出力には0.7%の誤差が生じてしまう。例えば,カウンタ81を1秒(1000msec)のタイマとして使用して計時すると,0.7%の誤差は7msecに達し,1分を計時した場合には誤差が420msecになってしまい,他の正確な時計回路を用いたタイマとの誤差が大きくなる。
具体的には,携帯電話において動画再生をするアプリケーションを実行する例の場合には,動画と音声とがずれてしまうなどさまざまな不都合が発生する。
なお,図5のカウンタ81は,誤差を低減するために10msecタイマとして使用しており,32.768KHzのクロックを327回カウントすることで10msecの経過を計測することができるが,それでも0.02msecの誤差が発生してしまうため,タイマを使うそれぞれの機能毎の処理で誤差を吸収する処理を行う必要がある。
精度が要求されるタイマの場合,8〜10MHzの高周波の水晶発振子を使用してカウンタ回路で構成しているが,周波数が高いと消費電流が多くなるために携帯電話機等の電池を使用する機器では,常時使用することができないという問題があった。また,高周波の発振子を使用してもわずかだが誤差が発生して,その誤差が累積することにより長時間経過すると大きな誤差となる。その対策として,タイマを構成するカウンタのプリセットデータを周期動作で変更してタイマの計数値を可変にすることで,計時精度を向上させる方法が提案されている(特許文献1参照)。
図6は従来例2の構成であり,上記特許文献1の構成を含むものである。図中,80,82,83は上記図5と同じであり,80は32KHz(正確には32.768KHz)の水晶発振子,82はCPU,83は時計回路である。85は8MHzの水晶発振子,86は1msecの出力を発生する8ビットの2進カウンタ,87は2進カウンタからのキャリー信号(最上位桁からの桁上がり信号)の発生により2進カウンタにプリセットする可変の2進データを発生するプリセットデータ切り替え回路である。この回路の中の85〜87からなる構成が上記特許文献1により提案されたものであり,プリセットデータ切り替え回路87は2進カウンタ86からのキャリー信号をカウントして一定数をカウントする補助カウンタ870と2進カウンタ86に毎周期毎にプリセットされるプリセットデータ作成回路871を備える。2進カウンタ86からキャリー信号が発生するとプリセットデータ切り替え回路87の補助カウンタ870がカウントを行うと共に,キャリー信号が更新起動信号となってプリセットデータ作成回路871に設定されたデータと補助カウンタ870のカウント値(その一部ビット)とを2進カウンタ86にプリセット値として設定する。これにより,2進カウンタ86の更新周期がプリセット値を変えることにより計時精度を向上させる。
特開昭54−102939号公報
上記従来例2の構成(図6)によっても,32KHzで動作する時計回路83と水晶発振子80の発振精度と,8MHzの水晶発振子85とカウンタ86の発振精度との差により,誤差が発生するという問題を解決することができない。また,温度,電圧変動により時計用の水晶発振子80とカウンタ用の高周波数の水晶振動子85との影響度の差による誤差の累積を避けることはできない。そのため,精度や温度・電圧変動による誤差は,アプリケーション毎に補正処理を行う等の対策が必要であった。
また,従来例2の構成では高い周波数(8MHz)の水晶発振子を使用しているため,消費電力が多く,電池を使用する携帯電話機等の携帯装置に適用することに問題がある。
本発明は低周波数(32KHz)の水晶発振子を使用しても長時間の計時を行っても誤差の累積を防ぐことができる携帯装置のタイマ回路及びプログラムを提供することを目的とする。
図1は本発明の原理構成を示す図である。図中,1は低周波数(32.768KHz)の水晶発振子,2は水晶発振子1からのクロックを「32」または「33」の2つの容量(数値)の何れか一方の数値だけカウントしてほぼ1ミリ秒毎に出力を発生する第1のカウンタ,20は第1のカウンタ2のカウント数を前記2つの数値の何れにするかを切替えて発生する切替回路,3は第1のカウンタ2から発生するほぼ1ミリ秒毎の信号をカウントして「m」(m=125(ミリ秒),250(ミリ秒),375(ミリ秒),500(ミリ秒)…等の複数の中の一つの値が選択される)毎に出力を発生する第2のカウンタ,30は誤差調整のために第2のカウンタ3のカウント値が「m」の値に達するまでの分散した多数の設定値との一致を検出すると前記切替回路20に対して切替えを指示する調整判別回路,30aは設定値保持部,4は第2のカウンタ3の出力が入力される携帯電話等の処理機能を実行する処理装置,5は水晶発振子1により駆動されて,1秒や1分毎等の一定周期で処理装置4に対して割込み信号を発生する時計回路である。
水晶発振子1から出力された低周波数(32.768KHz)のクロック信号は第1のカウンタ2においてカウントされ,切替回路20においてその時の切替え状態に対応して設定されたカウント数に達すると出力を発生して第2のカウンタ3に供給する。第1のカウンタ2のカウント容量は調整判別回路30からの判定出力により切替えられる切替回路20の出力により「32」または「33」の何れかの容量に切替えられる。この例では,通常は「33」のカウント容量であり,調整判別回路30からの判定出力により切替回路20は「32」のカウント容量に切替える。調整判別回路30には第2のカウンタ3のカウント値が常時入力される一方,第2のカウンタ3のカウント値の1〜mの間に発生する数値の中の分散した多数の数値が設定された設定値保持部30aの何れか一つの数値と,第2のカウンタ3のカウント値が一致すると,一致を検出する毎に切替え信号を発生し,切替回路20はカウント数「32」をカウントするよう切替えられる。設定値保持部30aに保持するカウント値としては,m=125の場合は「5」,「9」,「14」,「18」,「22」,「26」,「30」,「35」,「39」,「44」,「48」,「52」,……,「120」,「125」であり,m=250の場合は,「5」,「9」,「14」,……,「120」,「125」,「130」,「134」,「139」……,「250」の数値であり,m=375の場合,「5」,「9」,……,「125」,「130」,「134」,……,「250」,「255」,「259」,……「375」の数値が設定される。
これにより,m=125の場合は第2のカウンタ3は,1から125のカウント値をカウントするうちの上記の各カウントをした時点で切替え信号を通知して,切替回路20は切替え信号を受ける毎に第1のカウンタ2を「32」のカウント容量に切替える。
水晶発振子1の周波数誤差による計時誤差は最大月差±15秒とすると,1分間の誤差は最大±347.2マイクロ秒となる。この誤差を調節するために,時計回路で1分間を計時するために,通常であれば毎秒32768カウントする所を数秒に1回,+1して32769カウントしたり,逆に−1して32767カウントして調整する機能を備えるのが一般である。それに合わせて,1msを計時する場合に,32回カウントを行うところを33回カウントしたり,33回カウントするところを32回カウントに変更することにより,32.768KHz水晶発振子の周波数誤差を調節し,時計誤差を吸収して正しい時計計数を行うことも可能である。
第2のカウンタ3の出力は直接処理装置4に入力する場合や,図示されないカウンタでカウントされて1秒毎や1分毎に処理装置4に入力され,それら入力信号は,水晶発振子1のクロックに基づいて時計回路5から1秒,1分等の一定時間毎にCPU等の処理装置4へ供給される割込み信号に対する時間差を縮小することができる。また,第2のカウンタ(ミリ秒の出力のカウンタ)3はカウント容量がm(ミリ秒)であるが,その出力を図示省略されたカウンタでカウントすることにより,例えば,1秒カウンタを構成することができる。その場合には第1のカウンタ2を「32」に切替える時点を,+125だけでなく,+250,+375,・・・+875となる。
第2のカウンタ3は,「m」のカウント毎に出力を発生し,その出力を図示省略された他のカウンタでカウント(または処理装置4内のカウント動作によるカウント)する毎に例えば,10秒や,1分という一定時間周期で処理装置4に出力を発生するが,第2のカウンタ3には長い時間周期で誤差が累積する。そのような長い時間周期で生じる誤差を調整する必要がある場合,処理装置4から一定時間長毎に第2のカウンタ3に対して指示信号4aを出力する。これを受けた第2のカウンタ3はそのカウント容量を「125」ではなく,+1(126)または−1(124)の値に設定する。これにより第2のカウンタ3から発生する出力が一定の長い時間周期内で補正することができる。
本発明により第1のカウンタのカウント容量を分散したミリ秒単位で切替えることにより最大でも1ミリ秒について,1ms−1/32768 ×32ms=0.0234msの誤差による時間計測が可能となり,且つ,連続測定したり,長時間の計時を行っても誤差の累積を防ぐことが可能となる。また,ある程度長い時間周期(10秒とか,1分等)毎に第2のカウンタ3のカウント容量を1だけ加減することで誤差の累積を防ぐことができる。
本発明を携帯電話機等の携帯装置の制御装置を構成するコンピュータ(CPU及び記憶装置を含む)を使用した実施例の構成を説明する。図2はCPU及び記憶装置の特定領域を使用した実施例の構成を示す。図中,6はプログラムのメモリを含むCPU,60は水晶発振子,7はタイマ用の複数の領域(レジスタ)を含むメモリ,70〜72はメモリ7内に設けられた領域であり,70は水晶発振子(32.768KHz)の出力を設定された数値(「32」または「33」)のカウントを行う1ミリ秒カウンタ(図1の第1のカウンタ2に対応)の領域,71は1ミリ秒カウンタ70が設定された数値(「32」または「33」)をカウントしたことを検出する毎にカウントアップを行うmミリ秒カウンタ(図1の第2のカウンタ3に対応)の領域,72はmミリ秒×nの周期毎にmミリ秒カウンタ71の値を+1または−1する調整を行うための周期n(例えばn=80の場合,80×125ミリ秒=10秒の周期となる)をカウントするための誤差調整カウンタの領域,73はカウンタの領域70のカウント値を通常の「33」ではなく「32」に変更する指示を発生するための分散されたカウント値(mミリ秒カウンタの値)が多数設定された設定部の領域である。
なお,設定部73には,1ミリ秒カウンタ70を「32回」に設定するためのmミリ秒カウンタ71のカウント値として,m=125の場合は「5」,「9」,「14」,「18」,「22」,「26」,………,「125」の各数値が設定される。また,mミリ秒カウンタ71のmは125だけでなく,m=250,375,500,725,……という値を設定することができ,その場合には設定部73には,「5」,「9」,……,「125」だけでなく,カウンタ71のカウント値を越えない範囲で,「125+5=129」,「125+9=134」,…「125+125=250」,……等の各数値を設定することができる。
図3,図4は実施例のフローチャート(その1),(その2)である。なお,このフローチャートは,図2に示すmミリ秒カウンタ71は125ミリ秒カウンタとして使用した例であり,125ミリ秒カウンタ71として説明する。この場合,設定部73には上記したように125を越えない分散した複数の値である「5」,「9」,「14」,………,「125」が設定される。
動作を開始すると,誤調整カウンタ(図2の72)を0回に設定し(図3のS1),1ミリ秒カウンタ(図2の70)の回数(カウント容量)を33回に設定し(図3のS2),125ミリ秒カウンタ(図2の71)を0に設定する(同S3)。次に1ミリ秒カウンタ70のカウンタ回数は「32」であるか判別する(図3のS4)。この判定は,1/32768秒毎に実行され,その時の1ミリ秒カウンタ70に対して設定されたカウント値が,「32回」か「33回」の何れであるかを判定する(図3のS4)。この設定は後述するステップS11またはS12で行われ,判定に応じて1ミリ秒カウンタ70を32回カウントするよう動作させるか(図3のS5),33回カウントするよう動作させる(同S6)。
この後,1ミリ秒カウンタ70が上記で判定した設定回数(「32」または「33」)にカウントアップしたか判別し(図3のS7),設定回数にカウントアップしないとステップS4に戻り,設定回数にカウントアップした場合は125ミリ秒カウンタ71をカウントアップする(同S8)。次にカウンタ調整はあるか判別する(図3のS9)。このカウンタ調整は,125ミリ秒カウンタ71に対して予め設定された一定時間長に対して発生する誤差を調整する必要があるかの判定を行うもので,誤差調整の有無はCPU(図2の6)からの指示の有無により決まる。調整有りである場合は125ミリ秒×mの中のmの数値(例えば,m=80の場合は125ミリ秒×80=10秒に一回の調整)を設定した領域を設け,調整無しの場合は数値が設定されないようにしておく。誤差調整が有ると判定されると,図4の処理に移行する(後述する)。
125ミリ秒カウンタの調整がない場合は,現在の125ミリ秒カウンタの値が1ミリ秒の補正を行うべき設定部(図2の73)の数値の一つに該当(一致)するカウントアップであるか判別する(図3のS10)。設定部の数値の一つと一致した場合は,1ミリ秒カウンタ70を32回カウントに設定し(図3のS11),一致しないと33回カウントに設定する(同S12)。この後,125ミリ秒カウンタが125に達したか判別し(図3のS13),達した場合は125ミリ秒カウンタに0を設定し(同S14),カウンタ調整があるか判別する(図3のS15)。この判別は上記ステップS9と同様であり,調整有りの場合は誤差調整カウンタ(図2の72)のカウントアップを行い(図3のS16),カウンタ調整がない時及び誤差調整カウントアップが行われた後,タイムアップか判別する(同S17)。この場合のタイムアップは,予め1秒とか,1分といった計測すべきタイムが予め決められている場合に,その決められた時間に達したかを判別する。達しない場合はステップS4に戻り,達した場合はタイムアップ処理を実行する(同S18)。タイムアップ処理は決められた時間に達した時に実行するよう決められた処理(割り込みや,出力等)を実行するものである。
図4はカウンタ調整有りの場合のフローチャートであり,上記図3のステップS9でイエスと判定された場合に実行される。最初に誤差調整カウンタ=設定値になったか判別する(図4のS19)。例えば,設定値m=80の場合は誤差調整カウンタ(図2の72)が「80」になったか判別し,「80」になった場合は「+1カウント」か「−1カウント」かを判別する(図4のS20)。この場合,「+1」か「−1」にするかは,予め当該タイマ回路の特性に応じて予め設定されており,その設定を判別することにより決められる。+1カウントを実行した場合は,125ミリ秒カウンタ71が「125」になったか判別し(図4のS21),125にならない場合は図3のステップS10に移行し,「125」になった場合は,1ミリ秒カウンタ70を「33」カウントに設定して(同S22),ステップS25に移行する。
ステップS20で「−1」カウントと判定されて「−1」を実行した時125ミリ秒カウンタ71が「124」になったか判定し(図4のS23),「124」であると判定されると1ミリ秒カウンタ70を「32」カウントに設定し(同S24),次に誤差調整カウンタ(図2の72)に0を設定し(同S25),上記図3のステップS13に移行する。上記ステップS19で,誤差調整カウンタ=設定値ではないと判定された場合及び,ステップS23において125ミリ秒カウンタ71が「124」でないと判定された場合は,図3のステップS10に移行する。
水晶発振子の周波数誤差による計時誤差は最大月差±15秒とすると,1分間の誤差は最大±347μ秒となる。この誤差を調節するために,計時回路で1分間を計時するために,通常であれば毎秒32768カウントするところを,数秒に1回,+して32768カウントしたり,逆に−1して32767カウントして調整する機能が一般に行われる。それに合わせて,1ミリ秒を計時する場合に,32回カウントを行うところを33回カウントしたり,33回カウントするところを32回カウントに変更することにより,32.768KHz水晶発振子の周波数誤差を調節し,時計誤差を吸収して正しい時計計数を行うことも可能である。
(付記1) 低周波数の水晶発振子の出力をカウントしてほぼ1ミリ秒毎の出力を発生する第1のカウンタと,前記第1のカウンタの出力を所定数(m)カウントしてmミリ秒毎の出力を発生する第2のカウンタと,前記第2のカウンタの出力を処理装置に供給するタイマ回路において,前記第1のカウンタは「32」または「33」の2つのカウント容量の一方でカウントするよう切替える切替回路と,前記第2のカウンタのカウント値が前記第2カウンタのカウント容量(m)以下の分散した複数の予め設定した値と一致するか判別して一致すると前記切替回路に切替指示を発生する調整判別回路とを設け,前記調整判別回路からの切替指示により前記第1のカウンタのカウント容量を切替えることにより,時計回路との誤差を補正した信号を前記第2のカウンタから出力することを特徴とする携帯装置用のタイマ回路。
(付記2) 付記1において,前記処理装置は予め設定された一定時間長毎に前記第2のカウンタのカウント容量を1だけアップまたはダウンさせる指示信号を発生し,前記第2のカウンタは前記指示信号によりカウント容量を変更することを特徴とする携帯装置用のタイマ回路。
(付記3) 付記1において,前記第2のカウンタの出力を予め設定した回数だけカウントする別のカウンタを設け,前記別のカウンタの出力を前記処理装置に供給し,前記処理装置は前記別のカウンタの出力に基づいて一定周期毎に前記第2のカウンタのカウント値を調整する指示を発生することを特徴とする携帯装置用のタイマ回路。
(付記4) 携帯装置の制御を行うコンピュータを,低周波数の水晶発振子の出力の発生に応じてメモリ内の1ミリ秒カウンタ領域の数値をカウントアップする手段と,前記1ミリ秒カウンタが「32」または「33」の2つのカウント容量の何れに設定されているか判別し,前記カウントアップした値が前記判別したカウント容量に達したか判別して,達した場合は前記メモリ内のmミリ秒カウンタ領域の数値をカウントアップする手段と,前記mミリ秒カウンタ領域の数値をカウントアップした時に,前記メモリ内の設定領域に予め設定された分散した多数の値と一致するか判別し,一致すると前記1ミリ秒カウンタ領域のカウント容量を「32」に設定し,一致しないと「33」に設定して前記mミリ秒カウンタ領域の数値がカウント容量に達したか判定する手段と,前記mミリ秒カウンタ領域の数値がカウント容量に達すると,タイムアップ処理を行う手段と,して機能させることを特徴とするプログラム。
(付記5) 付記4において,前記mミリ秒カウンタ領域の数値がカウント容量に達したか判定する手段を,カウント容量に達したことを検出すると前記メモリ内に備えた誤差調整カウンタ領域の数値をカウントアップする手段として機能させ,前記mミリ秒カウンタ領域の数値をカウントアップする手段を,更に前記誤差調整カウンタ領域の数値が予め設定された設定値に達したことを検出すると,前記mミリ秒カウンタ領域の数値を1だけアップまたはダウンさせて,前記誤差調整カウンタ領域の数値を0にする手段として機能させる,ことを特徴とするプログラム。
1 低周波数(32.768KHz)の水晶発振子
2 第1のカウンタ
20 切替回路
3 第2のカウンタ
30 調整判別回路
30a 設定値保持部
4 処理装置
5 時計回路
2 第1のカウンタ
20 切替回路
3 第2のカウンタ
30 調整判別回路
30a 設定値保持部
4 処理装置
5 時計回路
Claims (3)
- 低周波数の水晶発振子の出力をカウントしてほぼ1ミリ秒毎の出力を発生する第1のカウンタと,前記第1のカウンタの出力を所定数(m)カウントしてmミリ秒毎の出力を発生する第2のカウンタと,前記第2のカウンタの出力を処理装置に供給するタイマ回路において,
前記第1のカウンタは「32」または「33」の2つのカウント容量の一方でカウントするよう切替える切替回路と,
前記第2のカウンタのカウント値が前記第2カウンタのカウント容量(m)以下の分散した複数の予め設定した値と一致するか判別して一致すると前記切替回路に切替指示を発生する調整判別回路とを設け,
前記調整判別回路からの切替指示により前記第1のカウンタのカウント容量を切替えることにより,時計回路との誤差を補正した信号を前記第2のカウンタから出力することを特徴とする携帯装置用のタイマ回路。 - 請求項1において,
前記処理装置は予め設定された一定時間長毎に前記第2のカウンタのカウント容量を1だけアップまたはダウンさせる指示信号を発生し,
前記第2のカウンタは前記指示信号によりカウント容量を変更することを特徴とする携帯装置用のタイマ回路。 - 携帯装置の制御を行うコンピュータを,
低周波数の水晶発振子の出力の発生に応じてメモリ内の1ミリ秒カウンタ領域の数値をカウントアップする手段と,
前記1ミリ秒カウンタが「32」または「33」の2つのカウント容量の何れに設定されているか判別し,前記カウントアップした値が前記判別したカウント容量に達したか判別して,達した場合は前記メモリ内のmミリ秒カウンタ領域の数値をカウントアップする手段と,
前記mミリ秒カウンタ領域の数値をカウントップした時に,前記メモリ内の設定領域に予め設定された分散した多数の値と一致するか判別し,一致すると前記1ミリ秒カウンタ領域のカウント容量を「32」に設定し,一致しないと「33」に設定して前記mミリ秒カウンタ領域の数値がカウント容量に達したか判定する手段と,
前記mミリ秒カウンタ領域の数値がカウント容量に達すると,タイムアップ処理を行う手段と,
して機能させることを特徴とするプログラム。
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