專(zhuān)利名稱(chēng)：大型塔鐘的控制裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及塔鐘的控制裝置和方法，特別是大型塔鐘的微機(jī)控制裝置和方法。
到目前為止，塔鐘的控制裝置和方法均采用下述兩種方式一是采用石英振子母鐘機(jī)芯產(chǎn)生計(jì)時(shí)脈沖，經(jīng)硬件電路進(jìn)行信號(hào)放大、分頻、驅(qū)動(dòng)單向或三相步進(jìn)電機(jī)，控制塔鐘走時(shí);報(bào)時(shí)、照明等功能則是采用機(jī)械開(kāi)關(guān)、光電感應(yīng)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種控制方式的硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，驅(qū)動(dòng)能力小，造價(jià)高，當(dāng)塔鐘鐘盤(pán)直徑很大時(shí)，這種系統(tǒng)就無(wú)法適應(yīng);二是采用小型石英鐘作為母鐘，用光電感應(yīng)元件跟蹤母鐘鐘針，通過(guò)控制直流或交流電機(jī)實(shí)現(xiàn)塔鐘的走時(shí)，采用機(jī)械開(kāi)關(guān)、交電感應(yīng)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)照明、報(bào)時(shí)功能。這種方式比第一種有所進(jìn)步，但是仍然存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)昂貴、可靠性差、故障率高等缺點(diǎn)。
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、計(jì)時(shí)精度高、驅(qū)動(dòng)能力大的能適應(yīng)大型塔鐘控制要求的控制裝置和方法。
按照本發(fā)明，采用微型計(jì)算機(jī)作為主控制單元組成簡(jiǎn)單的控制裝置，通過(guò)控制軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)塔鐘的走時(shí)、對(duì)時(shí)、追時(shí)、延時(shí)，同時(shí)完成報(bào)時(shí)和照明功能。由于軟件不會(huì)有機(jī)械磨損等故障，因此可靠性高。
按照本發(fā)明，采用一個(gè)小型高精度石英鐘作為輔助的校準(zhǔn)裝置，確保塔鐘高精度走時(shí)。
按照本發(fā)明，采用軟件產(chǎn)生計(jì)時(shí)脈沖并進(jìn)行五相分頻，以驅(qū)動(dòng)大功率五相步進(jìn)電機(jī)，取代復(fù)雜的硬件分頻電路，從而大大地提高了塔鐘運(yùn)行的可靠性和驅(qū)動(dòng)能力。
按照本發(fā)明，微型機(jī)可采用廉價(jià)的單片機(jī)、單板機(jī)，也可采用一般的工業(yè)控制機(jī)，取代復(fù)雜的硬件結(jié)構(gòu)電路，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定可靠、造價(jià)低。
按照本發(fā)明的控制裝置，由微機(jī)CPU模塊、脈沖計(jì)數(shù)模塊、I/O開(kāi)關(guān)量模塊、鍵盤(pán)顯示板、接口電路模塊、電平轉(zhuǎn)換電路、塔鐘步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、操作盤(pán)、報(bào)時(shí)裝置、照明裝置及校準(zhǔn)鐘相互聯(lián)結(jié)而成。將校準(zhǔn)鐘、電平轉(zhuǎn)換電路、脈沖計(jì)數(shù)模塊、微機(jī)CPU模塊、I/O開(kāi)關(guān)量模塊、接口電路模塊順序串接起來(lái)，將鍵盤(pán)顯示板接到微機(jī)CPU模塊上，將操作盤(pán)和接口電路模塊相接，接口電路模塊還和脈沖計(jì)數(shù)模塊相聯(lián)，并分別連接著塔鐘驅(qū)動(dòng)裝置、報(bào)時(shí)裝置和照明裝置。
按照本發(fā)明，塔鐘控制裝置的控制過(guò)程是通過(guò)控制軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由微機(jī)CPU通過(guò)軟件產(chǎn)生塔鐘走時(shí)脈沖信號(hào)，又通過(guò)軟件對(duì)此信號(hào)進(jìn)行五相分頻，經(jīng)過(guò)I/O開(kāi)關(guān)量模塊和接口電路與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器即塔鐘驅(qū)動(dòng)裝置相聯(lián)控制步進(jìn)電機(jī)，帶動(dòng)減速箱，驅(qū)動(dòng)塔鐘鐘針走時(shí)。
按照本發(fā)明的塔鐘校準(zhǔn)方法是，將校準(zhǔn)鐘的計(jì)時(shí)脈沖信號(hào)引出，經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換電路，把1.5V的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成+5V的脈沖信號(hào)，脈沖計(jì)數(shù)模塊接收這一信號(hào)，記錄校準(zhǔn)鐘每小時(shí)的計(jì)時(shí)脈沖數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)模塊計(jì)滿校準(zhǔn)鐘的每小時(shí)計(jì)時(shí)脈沖量時(shí)，發(fā)出一個(gè)輸出信號(hào)給CPU模塊，CPU通過(guò)I/O開(kāi)關(guān)量模塊接到此信號(hào)后，將塔鐘的實(shí)際走時(shí)脈沖量與校準(zhǔn)鐘的走時(shí)脈沖量進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果對(duì)塔鐘進(jìn)行校準(zhǔn)，確保塔鐘準(zhǔn)確走時(shí)，與此同時(shí)，將規(guī)定的報(bào)時(shí)時(shí)間、照明時(shí)間分別與當(dāng)時(shí)的走時(shí)時(shí)間進(jìn)行比較，滿足報(bào)時(shí)條件的，通過(guò)I/O開(kāi)關(guān)量模塊和接口電路模塊啟動(dòng)塔鐘報(bào)時(shí)裝置進(jìn)行報(bào)時(shí);滿足照明條件的，啟動(dòng)照明裝置進(jìn)行照明。
鍵盤(pán)顯示板用于向微機(jī)CPU輸入必要的參數(shù)和啟動(dòng)軟件運(yùn)行。
塔鐘操作盤(pán)用于控制塔鐘的各種功能，微機(jī)CPU通過(guò)檢測(cè)操作盤(pán)的各種信號(hào)狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)各種控制功能。
按照本發(fā)明，塔鐘控制裝置的控制過(guò)程是通過(guò)控制軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明將控制軟件設(shè)計(jì)成模塊結(jié)構(gòu)，整個(gè)軟件由9個(gè)程序塊所構(gòu)成，包括主控程序塊、順向?qū)r(shí)程序塊、逆向?qū)r(shí)程序塊、正常走時(shí)程序塊、順向校對(duì)追時(shí)程序塊、逆向校對(duì)追時(shí)程序塊、正常延時(shí)程序塊、校對(duì)追時(shí)延時(shí)程序塊。
主控程序塊的功能是對(duì)I/O開(kāi)關(guān)量模塊和脈沖計(jì)時(shí)模塊進(jìn)行初始化，然后對(duì)這兩個(gè)模塊清零，將當(dāng)前的整點(diǎn)值以16進(jìn)制數(shù)送入指定的內(nèi)存單元，以備后續(xù)程序調(diào)用，然后對(duì)由操作盤(pán)通過(guò)接口電路模塊及I/O開(kāi)關(guān)量模塊送來(lái)的狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，判斷是對(duì)時(shí)還是正常計(jì)時(shí)狀態(tài)。根據(jù)判斷結(jié)果分別進(jìn)入對(duì)時(shí)程序塊或正常走時(shí)程序塊。
對(duì)時(shí)程序塊分順向?qū)r(shí)程序塊和逆向?qū)r(shí)程序塊，用于在塔鐘正常運(yùn)行前的當(dāng)時(shí)時(shí)間對(duì)時(shí)。該程序塊按照步進(jìn)電機(jī)要求的相序產(chǎn)生軟分頻功能。這些程序塊的頻率由對(duì)時(shí)追時(shí)延時(shí)程序塊所確定，步進(jìn)電機(jī)每運(yùn)行一個(gè)周期，對(duì)操作盤(pán)的各種操作狀態(tài)位檢測(cè)一次，以確定下一步的工作狀態(tài)，執(zhí)行相應(yīng)的功能。
正常走時(shí)程序塊按照步進(jìn)電機(jī)的相序產(chǎn)生軟分頻功能。走時(shí)頻率是由正常延時(shí)程序塊經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的計(jì)算和試驗(yàn)確定的。按照本發(fā)明，塔鐘的正常走時(shí)頻率不采用1Hz而采用50～100Hz范圍內(nèi)的任一種頻率，此頻率由正常走時(shí)延時(shí)程序塊產(chǎn)生，這樣能使塔鐘運(yùn)行平穩(wěn)，減小慣性。步進(jìn)電機(jī)每運(yùn)行一個(gè)周期，均對(duì)由計(jì)數(shù)模塊通過(guò)I/O模塊送入的“每小時(shí)時(shí)間到”狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，確定下一步程序的走向。如果沒(méi)有接到“每小時(shí)時(shí)間到”狀態(tài)位，則繼續(xù)走時(shí);如果接收到“每小時(shí)時(shí)間到”狀態(tài)位，則將當(dāng)時(shí)時(shí)間與預(yù)定的報(bào)時(shí)和照明時(shí)間進(jìn)行比較，如當(dāng)時(shí)時(shí)間在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，則執(zhí)行報(bào)時(shí)或照明功能，然后轉(zhuǎn)到順向校對(duì)追時(shí)程序塊或逆向校對(duì)追時(shí)程序塊;如果當(dāng)時(shí)時(shí)間不在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，則直接轉(zhuǎn)入順向校對(duì)追時(shí)程序塊或逆向校對(duì)追時(shí)程序塊。這兩個(gè)程序塊的校對(duì)對(duì)時(shí)的時(shí)間是由塔鐘在前一時(shí)間內(nèi)與當(dāng)時(shí)時(shí)間這一小時(shí)內(nèi)所走過(guò)的計(jì)時(shí)脈沖數(shù)T1與由校準(zhǔn)鐘所走過(guò)的計(jì)時(shí)脈沖T2進(jìn)行比較而確定的如果T1＞T2，則為逆向校時(shí)，如果T1＝T2，則返回正常走時(shí)程序塊;如果T1＜T2，則為順向校時(shí)。用這種方法使塔鐘走時(shí)與校準(zhǔn)石英鐘走時(shí)之間保持絕對(duì)同步。報(bào)時(shí)和照明時(shí)間可按實(shí)際情況需要來(lái)選定。
節(jié)日?qǐng)?bào)時(shí)程序塊是專(zhuān)門(mén)用于在重大節(jié)日時(shí)實(shí)現(xiàn)零點(diǎn)報(bào)時(shí)功能的。
正常走時(shí)延時(shí)程序塊采用雙級(jí)延時(shí)方式，通過(guò)計(jì)算和試驗(yàn)可準(zhǔn)確地產(chǎn)生50～100Hz范圍內(nèi)的頻率送入正常走時(shí)程序塊。校對(duì)追時(shí)延時(shí)程序塊采用單級(jí)延時(shí)方式，通過(guò)計(jì)算可產(chǎn)生1000～1500Hz范圍內(nèi)的任一頻率。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。


圖1是本發(fā)明的控制裝置的一種實(shí)施方案的系統(tǒng)原理框圖。
圖2是主控程序塊V1的流程框圖。
圖3是順向?qū)r(shí)程序塊V2的流程框圖。
圖4是逆向?qū)r(shí)程序塊V3的流程框圖。
圖5是正常走時(shí)程序塊V4的流程框圖。
圖6是順向校對(duì)追時(shí)程序塊V5的流程框圖。
圖7是逆向校對(duì)追時(shí)程序塊V6的流程框圖。
圖8是重大節(jié)日?qǐng)?bào)時(shí)程序塊V7的流程框圖。
圖9是正常延時(shí)程序塊V8的流程框圖。
圖10是校對(duì)追時(shí)延時(shí)程序塊V9的流程框圖。
如圖1所示的大型塔鐘微機(jī)控制裝置，由微機(jī)主機(jī)CPU模塊u1、脈沖計(jì)數(shù)模塊u2、I/O開(kāi)關(guān)量模塊u3、鍵盤(pán)顯示板u4、接口電路板模塊u5、電平轉(zhuǎn)換電路u6、塔鐘操作盤(pán)u7、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置u8、塔鐘報(bào)時(shí)裝置u9、塔鐘照明裝置u10和校準(zhǔn)鐘u11組成，即順次將標(biāo)準(zhǔn)鐘u11、電平轉(zhuǎn)換電路u6、脈沖計(jì)數(shù)模塊u2、主機(jī)CPU模塊u1、I/O開(kāi)關(guān)量模塊u3、接口電路板模塊u5串接起來(lái)，再將脈沖計(jì)數(shù)模塊u2連接到接口電路板模塊u5，將操作盤(pán)顯示板u4連接到微機(jī)CPU模塊u1上，接口電路板模塊u5還分別連接著塔鐘驅(qū)動(dòng)裝置u8、塔鐘報(bào)時(shí)裝置u9和塔鐘照明裝置u10。
這里的主機(jī)CPU模塊u1可以采用單片機(jī)，例如MCS-51系列單片機(jī);也可以采用單板機(jī)，例如TP801單板機(jī);也可以采用一般工業(yè)控制機(jī)，例如TP805工業(yè)控制機(jī)。采用單板機(jī)或單片機(jī)作為主機(jī)時(shí)，應(yīng)制作相應(yīng)的脈沖計(jì)數(shù)模塊u2，I/O開(kāi)關(guān)量模塊u3，接口電路板模塊u5等。采用工業(yè)控制機(jī)作主機(jī)CPU模塊u1時(shí)，則機(jī)器本身均有上述模塊，不必另行制作。
校準(zhǔn)鐘u11可采用各種類(lèi)型的小型高精度石英鐘，此石英鐘的走時(shí)精度決定了塔鐘的走時(shí)精度。
鍵盤(pán)顯示板u4用于輸入必要的參數(shù)并啟動(dòng)軟件運(yùn)行。
塔鐘操作盤(pán)u7用于控制塔鐘的各種功能，主機(jī)CPU模塊u1通過(guò)檢測(cè)操作盤(pán)u7的各種信號(hào)狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)各種控制功能。
按照?qǐng)D1所示的實(shí)施方案，此種控制裝置的控制過(guò)程是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的主機(jī)CPU模塊u1通過(guò)控制軟件(見(jiàn)附件)產(chǎn)生塔鐘走時(shí)脈沖信號(hào)，并對(duì)此信號(hào)進(jìn)行五相分頻，經(jīng)過(guò)I/O開(kāi)關(guān)量模塊u3和接口電路模塊u5與塔鐘步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置u8，控制步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)減速箱驅(qū)動(dòng)塔鐘走時(shí)，實(shí)現(xiàn)走時(shí)功能。
如圖1所示，將校準(zhǔn)鐘u11的走時(shí)脈沖信號(hào)引出，經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換電路u6把1.5V信號(hào)轉(zhuǎn)換成+5V的脈沖信號(hào)，送入脈沖計(jì)數(shù)模塊u2，記滿規(guī)定的脈沖數(shù)后，向主機(jī)CPU輸出一個(gè)信號(hào)，主機(jī)CPU接此信號(hào)后，將塔鐘的實(shí)際走時(shí)脈沖數(shù)T1與校準(zhǔn)鐘的走時(shí)脈沖數(shù)T2進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果，通過(guò)I/O開(kāi)關(guān)量模塊u3和接口電路板模塊u5，或是啟動(dòng)報(bào)時(shí)裝置u9進(jìn)行報(bào)時(shí)，或是啟動(dòng)照明裝置u10進(jìn)行照明，或是進(jìn)行校準(zhǔn)。
圖2～圖10為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的控制方法的控制軟件流程框圖。
本發(fā)明的控制過(guò)程是用控制軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。主機(jī)CPU通過(guò)此控制軟件產(chǎn)生塔鐘走時(shí)脈沖信號(hào)，又通過(guò)控制軟件對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行五相分頻，經(jīng)過(guò)I/O開(kāi)關(guān)量模塊u3和接口電路模塊u5驅(qū)動(dòng)塔鐘走時(shí)。此控制軟件為模塊式結(jié)構(gòu)，由主控程序塊V1、順向?qū)r(shí)程序塊V2、逆向?qū)r(shí)程序塊V3、正常走時(shí)程序塊V4、順向校對(duì)追時(shí)程序塊V5、逆向校對(duì)追時(shí)程序塊V6、重大節(jié)日?qǐng)?bào)時(shí)程序塊V7、正常延時(shí)程序塊V8、校對(duì)追時(shí)延時(shí)程序塊V9所組成。
如圖2所示，主控程序塊V1的功能是對(duì)I/O開(kāi)關(guān)量模塊u3和脈沖計(jì)數(shù)模塊u2進(jìn)行初始化，對(duì)這兩個(gè)模塊清零，將當(dāng)時(shí)對(duì)時(shí)的整點(diǎn)值以16進(jìn)制數(shù)送入指定的內(nèi)存單元(2500H)，以備后續(xù)程序調(diào)用，接著此程序塊反復(fù)檢測(cè)塔鐘作盤(pán)u7通過(guò)接口電路板模塊u5和I/O開(kāi)關(guān)量模塊u3送來(lái)的狀態(tài)信號(hào)，根據(jù)所檢測(cè)到的狀態(tài)位，分別轉(zhuǎn)入順向?qū)r(shí)程序塊V2、逆向?qū)r(shí)程序塊V3或正常走時(shí)程序塊V4。如果檢測(cè)到的是順向?qū)r(shí)狀態(tài)位，就轉(zhuǎn)入順向?qū)r(shí)程序塊V2，如果不是，再檢測(cè)是否為逆向?qū)r(shí)狀態(tài)位，如果是，就轉(zhuǎn)入逆向?qū)r(shí)程序塊V3，如果不是，再檢測(cè)是否為正常走時(shí)狀態(tài)位，如果是，就轉(zhuǎn)入正常走時(shí)程序塊V4，如果不是，進(jìn)入下一輪檢測(cè)。
如圖3所示，當(dāng)程序由主控程序塊V1轉(zhuǎn)入順向?qū)r(shí)程序塊V2后，V2開(kāi)始運(yùn)行。順向?qū)r(shí)程序塊V2的功能是按照步進(jìn)機(jī)要求的相序產(chǎn)生軟分頻，順向驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一周，而后對(duì)塔鐘操作盤(pán)u7的各狀態(tài)位檢測(cè)一次，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，分別再次順向驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一周、或轉(zhuǎn)入逆向?qū)r(shí)程序塊V3或轉(zhuǎn)入正常走時(shí)程序塊V4、或返回主控程序塊V1的檢測(cè)程序。
如圖4所示，當(dāng)程序由主控程序塊V1或順向?qū)r(shí)程序塊V2轉(zhuǎn)入逆向?qū)r(shí)程序塊V3時(shí)，該程序塊就開(kāi)始運(yùn)行。逆向?qū)r(shí)程序塊V3的功能是按步進(jìn)電機(jī)要求的相序產(chǎn)生軟分頻，逆向驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一周，然后對(duì)塔鐘操作盤(pán)u7的各狀態(tài)位檢測(cè)一次，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果分別再次逆向驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一周，或轉(zhuǎn)入順向?qū)r(shí)程序塊V2，或轉(zhuǎn)入正常走時(shí)程序塊V4或返回主控制程序塊V1的檢測(cè)程序，即當(dāng)檢測(cè)到逆向?qū)r(shí)狀態(tài)位時(shí)，返回本程序塊開(kāi)始處，再次逆向驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一周;當(dāng)檢測(cè)到的是順向?qū)r(shí)狀態(tài)位時(shí)就轉(zhuǎn)向順向?qū)r(shí)程序塊V2;當(dāng)檢測(cè)到正常走時(shí)狀態(tài)位時(shí)，轉(zhuǎn)向正常走時(shí)程序塊V4，這三種狀態(tài)位都未檢測(cè)到時(shí)，就返回主控程序塊V1的檢測(cè)程序。
如圖5所示，當(dāng)程序由主控制程序塊V1或順向?qū)r(shí)各序塊V2或逆向?qū)r(shí)程序塊V3轉(zhuǎn)入正常走時(shí)程序塊V4時(shí)，就啟動(dòng)正常走時(shí)程序。正常走時(shí)程序塊V4的功能是將小時(shí)脈沖計(jì)數(shù)值送入脈沖計(jì)數(shù)模塊u2，然后正常驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行一個(gè)周期，并檢測(cè)“每小時(shí)時(shí)間到”校準(zhǔn)狀態(tài)位，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，或繼續(xù)正常走時(shí)，或進(jìn)入順向校對(duì)追時(shí)程序塊V5，或進(jìn)入逆向校對(duì)追時(shí)程序塊V6，或執(zhí)行報(bào)時(shí)、照明控制，或轉(zhuǎn)入重大節(jié)日?qǐng)?bào)時(shí)程序塊V7。即如果未檢測(cè)到“每小時(shí)時(shí)間到”校準(zhǔn)狀態(tài)位就繼續(xù)正常走時(shí);如檢測(cè)到此狀態(tài)位，則將塔鐘計(jì)數(shù)值T1與由校準(zhǔn)鐘u11所走過(guò)的計(jì)時(shí)脈沖數(shù)值T2進(jìn)行比較，如果T1＜T2，則轉(zhuǎn)入順向校對(duì)追時(shí)程序塊V5;如果T1＞T2，則轉(zhuǎn)入逆向校對(duì)追時(shí)程序塊V6;如果T1＝T2，則檢測(cè)由脈沖計(jì)數(shù)模塊u2通過(guò)I/O模塊送入的“每小時(shí)時(shí)間到”狀態(tài)，如果未檢測(cè)到此狀態(tài)位，則繼續(xù)走時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到“每小時(shí)時(shí)間到”狀態(tài)，則將當(dāng)時(shí)時(shí)間C與預(yù)定的報(bào)時(shí)和照明時(shí)間進(jìn)行比較，如果當(dāng)時(shí)時(shí)間C在規(guī)定的時(shí)間范圍內(nèi)，即低限報(bào)時(shí)值＜C＜高限報(bào)時(shí)值，就輸出報(bào)時(shí)信號(hào)后返回;而低限照明值＜C＜高限照明值，則輸出照明信號(hào)后返回;如檢測(cè)到重大節(jié)日?qǐng)?bào)時(shí)狀態(tài)位，則轉(zhuǎn)入重大節(jié)日?qǐng)?bào)時(shí)程序塊V7，完成報(bào)時(shí)控制后返回。
如圖6所示當(dāng)程序由正常走時(shí)程序塊V4轉(zhuǎn)入順向校對(duì)追時(shí)程序塊V5時(shí)，就啟動(dòng)順向校對(duì)追時(shí)程序，此程序塊V5執(zhí)行順向驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行一周，然后判斷校準(zhǔn)鐘u11的脈沖計(jì)數(shù)值T2和塔鐘的脈沖計(jì)數(shù)值T1的差是否等于零。如果T1-T2＝0，則返回正常走時(shí)程序塊V4，如果T1＜T2，則繼續(xù)執(zhí)行本程序塊，直到T1-T2＝0，返回正常走時(shí)程序塊V4。
如圖7所示，當(dāng)程序由正常走時(shí)程序塊V4轉(zhuǎn)入逆向校對(duì)追時(shí)程序塊V6時(shí)，就啟動(dòng)逆向校對(duì)追時(shí)程序，此程序塊執(zhí)行逆向驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行一周，然后判斷校準(zhǔn)鐘的脈沖計(jì)數(shù)值T2和塔鐘脈沖計(jì)數(shù)值T1之差是否等于零，如果等于零，就返回正常走時(shí)程序塊V4，如果還不等于零，則繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行本程序，直到T1-T2＝0，返回正常走時(shí)程序塊V4。
如圖8所示，當(dāng)程序由正常走時(shí)程序塊V4轉(zhuǎn)入重大節(jié)日?qǐng)?bào)時(shí)程序塊V7時(shí)，就執(zhí)行重大節(jié)日?qǐng)?bào)時(shí)，此程序塊的功能是輸出節(jié)日?qǐng)?bào)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行報(bào)時(shí)，報(bào)時(shí)后將此狀態(tài)位屏蔽起來(lái)，然后返回正常走時(shí)狀態(tài)。
如圖9所示，正常走時(shí)延時(shí)程序塊V8采用雙級(jí)延時(shí)方式，可準(zhǔn)確產(chǎn)生50～100Hz范圍內(nèi)的塔鐘走時(shí)頻率，為正常走時(shí)程序塊所調(diào)用，在完成雙級(jí)延時(shí)后返回正常走時(shí)程序塊V4。此程序塊V8設(shè)延時(shí)時(shí)間常數(shù)一級(jí)計(jì)數(shù)器，設(shè)延時(shí)時(shí)間常數(shù)二級(jí)計(jì)數(shù)器，二級(jí)計(jì)數(shù)器每次減1直到等于0，而后一級(jí)計(jì)數(shù)器減1后返回二級(jí)計(jì)數(shù)器重復(fù)運(yùn)行直到此一級(jí)計(jì)數(shù)器也等于零，完成延時(shí)過(guò)程。
如圖10所示，校對(duì)追時(shí)延時(shí)程序塊V9采用單級(jí)延時(shí)方式，可產(chǎn)生1000～1500Hz范圍內(nèi)的對(duì)時(shí)頻率，供順向?qū)r(shí)程序塊V2，逆向?qū)r(shí)程序塊V3，順向?qū)r(shí)追時(shí)程序塊V5，逆向?qū)r(shí)追時(shí)程序塊V6調(diào)用。本程序塊在設(shè)定對(duì)時(shí)追時(shí)時(shí)間常數(shù)計(jì)數(shù)器后，一次將計(jì)數(shù)器減1，直到所設(shè)的計(jì)數(shù)器等于零，完成延時(shí)后分別返回順向?qū)r(shí)程序塊V2，逆向?qū)r(shí)程序塊V3，順向校對(duì)追時(shí)程序塊V5，逆向校對(duì)追時(shí)程序塊V6。
此控制軟件連續(xù)不斷地運(yùn)行，完成走進(jìn)、對(duì)時(shí)、追時(shí)、報(bào)時(shí)、照明、節(jié)日照明等控制過(guò)程，確保塔鐘準(zhǔn)確運(yùn)行，用軟件代替硬件，大大地簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，控制方法可靠，精度高，可長(zhǎng)期運(yùn)行，在實(shí)踐中取得了很好的效果。
權(quán)利要求
1.一種大型塔鐘的控制裝置，其特征在于本裝置由微型計(jì)算機(jī)主機(jī)CPU模塊u1、脈沖計(jì)數(shù)模塊u2、I/O開(kāi)關(guān)量模塊u3、鍵盤(pán)顯示板u4、接口電路板模塊u5、電平轉(zhuǎn)換電路u6、塔鐘操作盤(pán)u7、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置u8、塔鐘報(bào)時(shí)裝置u9、塔鐘照明裝置u10和校準(zhǔn)鐘u11所相互連接而成，即順次將標(biāo)準(zhǔn)鐘u11、電平轉(zhuǎn)換電路u6、脈沖計(jì)數(shù)模塊u2、主機(jī)CPU模塊u1、I/O開(kāi)關(guān)量模塊u3、接口電路板模塊u5串接起來(lái)，再將脈沖計(jì)數(shù)模塊u2連接到接口電路板模塊u5，將操作盤(pán)顯示板u4連接到主機(jī)CPU模塊u1上，接口電路板模塊u5分別連接著塔鐘驅(qū)動(dòng)裝置u8、塔鐘報(bào)時(shí)裝置u9和塔鐘照明裝置u10。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔鐘控制裝置，其特征在于所述的主機(jī)CPU模塊u1采用單片機(jī)，例如MCS-51系列單片機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔鐘控制裝置，其特征在于所述的主機(jī)CPU模塊u1采用單板機(jī)，例如TP801單板機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔鐘控制裝置，其特征在于所述的主機(jī)CPU可采用一般工業(yè)控制機(jī)的CPU模塊，例如TP805工業(yè)控制機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔鐘控制裝置，其特征在于所述的校準(zhǔn)鐘u11可采用小型高精度石英鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔鐘控制裝置，其特征在于所述的步進(jìn)電機(jī)采用大功率五相步進(jìn)電機(jī)。
7.一種大型塔鐘的控制方法，其特征在于通過(guò)控制軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)控制過(guò)程，由主機(jī)CPU通過(guò)此控制軟件產(chǎn)生塔鐘走時(shí)脈沖信號(hào)，以通過(guò)控制軟件對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行五相分頻，經(jīng)過(guò)I/O開(kāi)關(guān)量模塊u3和接口電路模塊u5，到達(dá)塔鐘驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)塔鐘走時(shí)，此控制軟件為模塊式結(jié)構(gòu)，由主控制程序塊V1、順向?qū)r(shí)程序塊V2、逆向?qū)r(shí)程序塊V3、正常走時(shí)程序塊V4、順向?qū)r(shí)追時(shí)程序塊V5、逆向?qū)r(shí)追時(shí)程序塊V6、重大節(jié)日?qǐng)?bào)時(shí)程序塊V7、正常延時(shí)程序塊V8、校對(duì)追時(shí)延時(shí)程序塊V9所組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的塔鐘控制方法，其特征在于所述的主控程序塊V1對(duì)I/O開(kāi)關(guān)量模塊u3和脈沖計(jì)數(shù)模塊u2進(jìn)行初始化，對(duì)這兩個(gè)模塊清零，將當(dāng)時(shí)對(duì)時(shí)的整點(diǎn)值以16進(jìn)制數(shù)送入指定的內(nèi)存單元(2500H)，檢測(cè)塔鐘操作盤(pán)u7通過(guò)接口電路模塊u5和I/O開(kāi)關(guān)量模塊u3送來(lái)的狀態(tài)信號(hào)，根據(jù)所檢測(cè)到的狀態(tài)位，分別轉(zhuǎn)入順向?qū)r(shí)程序塊V2、逆向?qū)r(shí)程序塊V3或正常走時(shí)程序塊V4。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的塔鐘控制方法，其特征在于所述的順向?qū)r(shí)程序塊V2按照步進(jìn)電機(jī)要求的相序產(chǎn)生軟分頻，順向驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一周，然后對(duì)塔鐘操作盤(pán)u7的各狀態(tài)位檢測(cè)一次，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果分別再次順向驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一周，或轉(zhuǎn)入逆向?qū)r(shí)程序塊V3或轉(zhuǎn)入正常走時(shí)程序塊V4或返回主控程序塊V1的檢測(cè)程序。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的塔鐘控制方法，其特征在于所述的逆向?qū)r(shí)程序塊V3按照步進(jìn)電機(jī)要求的相序產(chǎn)生軟分頻，逆向驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一周，然后對(duì)塔鐘操作盤(pán)u7的各狀態(tài)位檢測(cè)一次，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果分別再次逆向驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一周，或轉(zhuǎn)入順向?qū)r(shí)程序塊V2或轉(zhuǎn)入正常走時(shí)程序塊V4或返回主控制程序塊V1的檢測(cè)程序。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的塔鐘控制方法，其特征在于所述的正常走時(shí)程序塊V4將小時(shí)脈沖計(jì)數(shù)值送入脈沖計(jì)數(shù)模塊u2，然后正常驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行一周期，檢測(cè)“每小時(shí)時(shí)間到”校準(zhǔn)狀態(tài)位，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，或繼續(xù)正常走時(shí)，或進(jìn)入順向校對(duì)追時(shí)程塊V5、或進(jìn)入逆向校對(duì)追時(shí)程序塊V6、或執(zhí)行報(bào)時(shí)、照明控制，或轉(zhuǎn)入重大節(jié)日?qǐng)?bào)時(shí)程序塊V7。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的塔鐘控制方法，其特征在于所述的順向校對(duì)追時(shí)程序塊V5執(zhí)行順向驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行一周，然后判斷校準(zhǔn)鐘u11的脈沖計(jì)數(shù)值T2和塔鐘的脈沖計(jì)數(shù)值T1的差是否等于零，如果T1-T2＝0，則返回正常走時(shí)程序塊V4，如果T1-T2≠0，則繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行本程序，直到T1-T2＝0后返回正常走時(shí)程序塊V4。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的塔鐘控制方法，其特征在于所述的逆向校對(duì)追時(shí)程序塊V6執(zhí)行逆向驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一周，然后判斷校準(zhǔn)鐘u11的脈沖計(jì)數(shù)值T2和塔鐘脈沖計(jì)數(shù)值T1之差是否等于0，如果T1-T2＝0，則返回正常走時(shí)程序塊V4;如果不等于0，則繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行本程序塊，直到T1-T2＝0后返回正常走時(shí)程序塊V4。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的塔鐘控制方法，其特征在于所述的重大節(jié)日?qǐng)?bào)時(shí)程序塊V7輸出節(jié)日?qǐng)?bào)時(shí)狀態(tài)位進(jìn)行報(bào)時(shí)，報(bào)時(shí)后將此狀態(tài)位屏蔽起來(lái)，而后返回正常走時(shí)狀態(tài)。
15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的塔鐘控制方法，其特征在于所述的正常走時(shí)延時(shí)程序塊V8采用雙級(jí)延時(shí)方式，經(jīng)計(jì)算準(zhǔn)確產(chǎn)生50～100Hz范圍內(nèi)的塔鐘走時(shí)頻率，為正常走時(shí)程序塊V4所調(diào)用，在完成延時(shí)后返回正常走時(shí)程序塊V4。
16.根據(jù)權(quán)利要求7所述的塔鐘控制方法，其特征在于所述的校對(duì)追時(shí)延時(shí)程序塊V9采用單級(jí)延時(shí)方式，可產(chǎn)生1000～1500Hz范圍內(nèi)的對(duì)時(shí)頻率，完成延時(shí)后分別返回順向?qū)r(shí)程序塊V2、逆向?qū)r(shí)程序塊V3、順向校對(duì)追時(shí)程序塊V5、逆向校對(duì)追時(shí)程序塊V6。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大型塔鐘的微機(jī)控制裝置和方法。該裝置用微機(jī)CPU作為主控單元U
文檔編號(hào)G04G3/00GK1050098SQ9010809
公開(kāi)日1991年3月20日 申請(qǐng)日期1990年9月28日 優(yōu)先權(quán)日1990年9月28日
發(fā)明者廖振勇, 李蒙, 馬連柱, 張一兵 申請(qǐng)人:鞍山鋼鐵公司, 鞍鋼機(jī)械制造公司設(shè)計(jì)研究所