專利名稱：帶夏時制鐘可編程時間控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種微機化設(shè)計的時間控制裝置，特別是一種帶夏時制鐘的可編程時間控制裝置，適用于各類長年運行的時間控制儀器和儀表。
目前，與世界上許多國家一樣，我國也實行夏時制。一年中，時鐘都要來回各撥動一次，這在交通、郵電和供電等許多與時間密切聯(lián)系的部門，及其相關(guān)的長年運行的鐘表、儀表、儀器和設(shè)備都要求能及時、準確地變更時制，按正確的時間進行測量、控制與運行。然而目前各種類型的可編程時控器與時控裝置都沒有構(gòu)造這一功能，這不能說不是一種不足。
本實用新型的目的在于克服各種時控裝置的上述不足，設(shè)計一結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、可靠、成本低廉的帶夏時制鐘的可編程多功能時控裝置，以滿足各類長年運行的時間控制儀表、儀器的配套時控模塊的需求。
本實用新型的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的。
設(shè)計者將夏時制鐘設(shè)計為一年以52周為一循環(huán)，以A、B、C三個編程項完成時鐘按夏時制撥動的要求，A項為夏時制時鐘撥快的鐘點數(shù)，B項為夏時制持續(xù)周數(shù)，C項為以夏時制開始為第一周，時控器投入運行日相對夏時制開始日的周序數(shù)。時鐘在進入夏時制的星期天凌晨200按A項撥快時鐘，在時鐘再運行周數(shù)等于B項的星期六午夜1200將時鐘撥回。這種設(shè)計方法構(gòu)成的夏時制鐘每六年僅需要調(diào)整一次編程值，就能按夏時制方式正常運行。
設(shè)計者選擇了－CMOS四位單片微型計算機芯片為該時控裝置的核心。該芯片的主要特點是雙時鐘，以約1MHZ的片內(nèi)RC振蕩器輸出作為指令運行時鐘，保證該時控裝置的快速響應(yīng)；以一帶頻率微調(diào)電路的32KHZ的外部石英晶振構(gòu)成片內(nèi)另一振蕩器，其輸出經(jīng)軟件分頻后，方便地得到低周的精確的秒時鐘信號，作為該時控裝置時鐘的走時基準脈沖。該片ROM為4K×8，RAM為256×4，能將多種功能的設(shè)計軟件全部寫入固化，從而使外圍硬件減到最少，而且有足夠的空間滿足時段——通道控制編程行數(shù)不少于25行的要求。此外，片上還有一專門的外部RAM擴展口，可方便地將RAM容量擴大一倍，以保證更大編程容量要求的運用。
該單片微機設(shè)計有三個輸出控制口，采用0～7八個數(shù)字作為控制通道編程，轉(zhuǎn)換為三位BCD碼直接輸出，從而利用三一八譯碼器可方便地構(gòu)成八通道分時控制方式，或直接構(gòu)成三個通道的同時控制方式。
該時控裝置具有脈沖輸入與分頻脈沖輸出通道，秒時鐘輸出口，及計頻時間周期時基信號輸出口，并設(shè)計有帶余數(shù)保存的多通道分時分頻輸出，計頻與計最高頻率等多種功能，可用以構(gòu)成簡單的頻率計，脈沖信號發(fā)生器、計數(shù)器、秒表及各種儀器儀表的時控模塊。
該時控裝置的時段——通道控制以周為循環(huán)，編程也采用三項式，時段——通道編程在同一編程行，時段以時間連續(xù)方式編制，即后一時段的開始時間即是前一時段的結(jié)束時間，最小時段為一分鐘，最大為24小時，一周內(nèi)的相同日循環(huán)的連續(xù)日運行程序可一次編制，這對于連續(xù)的周循環(huán)方式的時間控制運用特別方便。
對應(yīng)三項式編程方式，設(shè)計者設(shè)計了一個四鍵鍵盤，三個鍵對應(yīng)三個編程項，第四鍵為認可鍵，在一行編程結(jié)束后，按動此鍵，接受這一編程行，轉(zhuǎn)入下一行的編程。
為解決少鍵多功能編程的矛盾，設(shè)計者采用各編程參數(shù)按規(guī)定的順序，逐行編程，同時設(shè)計了一個構(gòu)成矩陣形式的編程器，它包括了上述的四鍵鍵盤，一運行狀態(tài)選擇開關(guān)與若干設(shè)置引腳。單片微機在系統(tǒng)初始化時讀入這些引腳的設(shè)置，根據(jù)狀態(tài)設(shè)置，屏蔽或選擇某些功能，從而使該時控裝置能夠方便地運用于各種單一功能要求的場合。
此外，該時控器還設(shè)計有后備電池的自動充電電路，并具有掉電檢測功能，掉電時，由后備電池供電，系統(tǒng)自動進入極低功耗的睡眠(SLEEP)狀態(tài)，適合于各種長時間掉電仍要求時鐘正常運行的時間控制系統(tǒng)。
依據(jù)上述設(shè)計原理，本實用新型具有以下優(yōu)點一、采用高性能CMOS四位單片微機，使該時控器具有多功能、低功耗、小體積、低成本及較高運行精度及可靠性；二、具有一可按夏時制運行的機內(nèi)時鐘，這樣，可在長時間內(nèi)不要來回撥動時鐘；三、采用三項式編程方式，僅用四個鍵就完成所有編程，編程格式直觀易于掌握；四、利用編程器的狀態(tài)設(shè)置腳，使該時控裝置能取代多種專用片，擴大運用范圍。
下面通過具體實施方案對本實用新型作進一步的詳細描述。


圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實用新型原理框圖。
圖3是本實用新型主程序流程圖。
圖4是本實用新型編程修改子程序流程圖。
圖5是本實用新型正常運行子程序流程圖。
圖6是本實用新型時鐘中斷服務(wù)子程序流程圖。
圖7是本實用新型輸入脈沖中斷服務(wù)子程序流程圖。
如圖1所示，該時控裝置構(gòu)成包括－主電路板A，－編程器B，－外部信號輸入插座C，－輸出驅(qū)動單元D，－電源E及一個機殼F；電源E包括穩(wěn)壓電源G及后備可充電電池H；機殼F分上面板I與底座J；編程器與信號輸入插座C固定在上面板I上，輸出驅(qū)動單元與電源部分安裝在底座J上，緊固螺釘K將主電路板A夾持在上面板I與底座J之間；輸入插座C及編程器B與主電路板的連接由排線L連接，輸出驅(qū)動單元及電源E與主電路板A的連接由排線M連接。
如圖2所示，主電路板包括一型號為E3401的四位專用單片計算機，一個晶振與頻率微調(diào)電路，一個可選擇的外部RAM擴展區(qū)，一輸入信號整形器，一數(shù)字顯示部分，編程器為3×4矩陣，其中，K1～K4為編程鍵，S為三位撥動開關(guān)，其余為狀態(tài)設(shè)置引腳。驅(qū)動單元將單片機的輸出信號按運用要求設(shè)計為八路分時或是三路同時控制方式，可選擇三極管，可控硅或是繼電器為輸出驅(qū)動方式。電源部分包括電源變壓器，整流、穩(wěn)壓及后備電池的充電電路。輸入信號經(jīng)過整形由中斷口INT2送入，中斷口INT1作為計頻、計數(shù)數(shù)字鎖定、清零控制口，051～053為3位BCD碼輸出控制口，05φ為分頻脈沖輸出口，BA3為秒時鐘輸出口，BA2為計頻時間周期信號輸出口，I5φ～I52與BIφ～BI3構(gòu)成3×4矩陣編程器，I53為掉電檢測口，BIφ～BI3與BAφ、BA1構(gòu)成數(shù)字顯示輸出口。
該時控裝置的設(shè)計程序固化在單片的ROM區(qū)內(nèi)，主程序與主要子程序流程圖見圖3～圖7。如圖3所示，上電或重置，系統(tǒng)重新初始化，同時，讀入編程器中的狀態(tài)設(shè)置引腳的電平，記入存儲器。在以后的運行中，分別根據(jù)其設(shè)置狀態(tài)，選擇或屏蔽－部分功能。時控裝置的三種運行狀態(tài)為(1)編程修改，(2)快速模擬運行，(3)正常運行，由編碼器中的三位撥動開關(guān)選擇。
如圖4所示，時控裝置的編程依照1)夏時制行，2)計頻時間周期行，3)分頻數(shù)行，4)周循環(huán)時段——通道編程部分順序進行、計頻時間周期編程范圍1秒～59秒，1分～100分及無窮長，分頻數(shù)編程范圍為1～255。周循環(huán)時段——通道編程有1)相同日循環(huán)范圍行，2)時段——通道行，3)結(jié)束行三類，都為三項式，范圍行三項為1)識別項，2)為這一范圍的起始星期數(shù)，3)為這一范圍的終止星期數(shù)；時段——通道行三項為1)為通道數(shù)(0～7)，2)與3)分別為時段開始時刻的小時數(shù)與分鐘數(shù)；結(jié)束行三項均為識別項。由一個范圍行與若干時段——通道行構(gòu)成一相同日循環(huán)連續(xù)幾天范圍的編程組，由若干個這類編程組完成周循環(huán)的時段－－通道編程，以結(jié)束行標志編程結(jié)束。這時，若不轉(zhuǎn)入其他兩種運行，系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)到編程首行進行已編入的程序的檢查修改。編程采用五位數(shù)字顯示，編程格式以五位三項式為特征。
如圖5所示，進入正常運行，根據(jù)狀態(tài)設(shè)置與鍵信號選擇顯示為1)通道——時鐘方式或是2)計頻、計數(shù)值方式，校時在正常運行中進行，但不影響系統(tǒng)進行?？焖倌M運行，除時鐘以高100倍頻率運行外，與正常運行相同。
如圖6所示，該時控裝置的時鐘運行是以單片內(nèi)部定時中斷方式完成。由32KHZ振蕩器分頻后，每秒中斷一次，時鐘即加時，時鐘中斷作五項處理；1)送出秒信號，2)當時鐘指到下一時段，三個輸出控制口狀態(tài)轉(zhuǎn)換，3)累計計頻周期，滿一計頻周期送出時基信號，4)時鐘進入或退出夏時制起止時刻相應(yīng)撥動鐘點。5)掉電檢測口為低電平，使單片機進入“睡眠”狀態(tài)。
如圖7所示，該時控裝置的計頻、計數(shù)與分頻脈沖，經(jīng)史密特觸發(fā)器整形后，由中斷口INT2輸入，中斷服務(wù)程序作兩項處理1)輸入脈沖分頻輸出，2)脈沖分頻后，按計頻時間周期進行累計。
本實用新型還可以將主電路板上的數(shù)字顯示部分與編程器設(shè)計為一體，它與主電路板的連接設(shè)計為可拆卸式。這樣，一個編程器可對若干個不帶顯示器的主電路單元進行編程，主電路單元的體積與成本可降到最小。
權(quán)利要求1.一種多功能可編程時間控制裝置，它包括一主電路板A，一個編程器B，一個輸出驅(qū)動單元D，一個電源E，一個機殼F，其特征在于a)、上述的主電路板包括一個低功耗四位單片微型計算機，一個與單片微型計算機相連的石英晶振與頻率微調(diào)電路，一個輸入信號整形器，一個外部RAM可選擇擴展區(qū)及一個數(shù)字顯示裝置；b)、該時控裝置的時段--通道控制是以可編程夏時制時鐘為時間基準，夏時制編程由三項構(gòu)成；c)、該裝置設(shè)有三個輸出控制口，它采用0～7八個數(shù)字編程，以三位BCD碼直接輸出；d)、該裝置的編程采用順序行編程方式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時間控制裝置，其特征是四位單片微型計算機芯片采用型號為E3401的CMOS雙時鐘單片微型計算機芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時間控制裝置，其特征是單片微型計算機的程序包括1)、主程序，2)、編程修改子程序，3)、正常運行子程序，4)時鐘中斷服務(wù)子程序，5)、輸入脈沖中斷服務(wù)子程序。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時間控制裝置，其特征是夏時制鐘一年以52周為循環(huán)，時段－－通道控制以周為循環(huán)，一周內(nèi)相同日循環(huán)的連續(xù)若干日的運行可一次編程，時段編程為時間連續(xù)方式，最小可編時段為一分鐘，最大為24小時，編程行數(shù)不小于25行(可擴展)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時間控制裝置，其特征在于其編程器上的鍵盤，運行狀態(tài)撥動開關(guān)及狀態(tài)設(shè)置引腳構(gòu)成－3×4的矩陣，利用引腳的通斷對狀態(tài)進行設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時間控制裝置，其特征是數(shù)字顯示裝置為五位LED七段數(shù)字顯示。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時間控制裝置，其特征在于其編程格式為五位三項式。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時間控制裝置，其特征在于可以將主電路板上的顯示部分與編程器設(shè)計為一體，編程器與主電路板的連接為可拆卸式。
專利摘要本實用新型提供了一種帶夏時制鐘的多功能可編程時間控制裝置，克服了現(xiàn)有同類產(chǎn)品都不帶夏時制時鐘的不足。本裝置由低功耗四位單片微機、數(shù)字顯示、編程器、驅(qū)動單元及電源組成，以可編程夏時制鐘為時間基準，具有周循環(huán)時段——通道控制、計時、計頻、分頻等多種功能，三個輸出口以BCD碼方式輸出，可擴展為八個分時通道，還有秒時鐘，分頻周期時基輸出口，通過編程器可選擇或屏蔽部分功能，適合于多種長時間運行的儀器儀表配套。
文檔編號G04G15/00GK2034299SQ88217360
公開日1989年3月15日 申請日期1988年7月23日 優(yōu)先權(quán)日1988年7月23日
發(fā)明者柯星, 林奇典, 朱鳴山, 劉擁世 申請人:福建省福安電子儀器廠, 福州手表廠, 福建省機械科學研究院