一種時鐘系統及計數器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種時鐘系統及計數器。所述時鐘系統包括控制系統和外部時鐘裝置；所述控制系統包括：控制器和第一振蕩源；所述控制器用于根據所述第一振蕩源輸出的振蕩信號生成第一時鐘信號；所述外部時鐘裝置用于生成第二時鐘信號，并將所述第二時鐘信號輸出至所述控制器；其中所述第二時鐘信號的精度大于所述第一時鐘信號的精度。可見本實用新型通過精度更高的第二時鐘信號提高了執行任務時的定時精確性，還通過第一時鐘信號保證了一般任務的執行。此外本實用新型在生成精度更高的第二時鐘信號時不再依賴于控制器，因此即使控制器處理能力較差，也不會影響提高時鐘的精度，從而實現了采用處理能力較低的控制器即能提高時鐘的精度。
【專利說明】一種時鐘系統及計數器
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及電子【技術領域】，尤其是涉及一種時鐘系統及計數器。
【背景技術】
[0002] 在計數等精確控制等領域中，經常需要控制器定時執行某些任務，而如何提供一 種精度較1?的時鐘系統，以使得該任務的定時精確，是保證實現精確控制的關鍵因素。
[0003] 目前大部分控制器都具有自帶的時鐘系統，例如單片機自帶的石英晶體等。然而 這種時鐘系統由于硬件等限制，往往精度很低，從而也會影響在執行任務時的定時精確性。
[0004] 并且出于成本的考慮，目前在選擇控制器時一般選擇處理能力較差的控制器，因 此如何能夠實現，采用處理能力較低的控制器即能提高時鐘的精度，是目前亟待解決的問 題。 實用新型內容
[0005] 本實用新型解決的技術問題在于提供一種時鐘系統及計數器，以實現采用處理能 力較低的控制器即能提高時鐘的精度。
[0006] 為此，本實用新型解決技術問題的技術方案是：
[0007] 本實用新型提供了一種時鐘系統，包括控制系統和外部時鐘裝置；
[0008] 所述控制系統包括：控制器和第一振蕩源；所述控制器用于根據所述第一振蕩源 輸出的振蕩信號生成第一時鐘信號；
[0009] 所述外部時鐘裝置用于生成第二時鐘信號，并將所述第二時鐘信號輸出至所述控 制器；
[0010] 其中所述第二時鐘信號的精度大于所述第一時鐘信號的精度。
[0011] 優選地，所述外部時鐘裝置包括：專用時鐘芯片和第二振蕩源；
[0012] 所述專用時鐘芯片用于根據所述第二振蕩源輸出的振蕩信號輸出所述第二時鐘 信號。
[0013] 優選地，所述外部時鐘裝置還包括：瓷片電容；
[0014] 所述瓷片電容連接在所述專用時鐘芯片和所述第二振蕩源之間，以對所述第二振 蕩源輸出的振蕩信號進行濾波處理。
[0015] 優選地，所述外部時鐘裝置包括：有源晶體。
[0016] 優選地，所述外部時鐘裝置還包括：第一電阻；
[0017] 所述第一電阻連接在所述有源晶體與所述控制器之間，以對有源晶體輸出的所述 第二時鐘信號進行濾波處理。
[0018] 優選地，所述第一振蕩源包括：RC振蕩電路或者石英晶體。
[0019] 本實用新型還提供了一種計數器，其特征在于，包括上述任一時鐘系統；
[0020] 所述控制器還用于，在接收到計數指令時，將所述第二時鐘信號作為時鐘源以進 行計數操作。
[0021] 優選地，所述計數器還包括：傳感器；
[0022] 所述控制器用于將所述第二時鐘信號作為時鐘源以進行計數操作包括：
[0023] 所述控制器用于將所述第二時鐘信號作為時鐘源以控制所述傳感器采集數據，并 根據所述傳感器采集的數據進行計數操作。
[0024] 通過上述技術方案可知，本實用新型提供的時鐘系統包括控制系統和外部時鐘裝 置，因此不僅能夠由控制系統提供內部時鐘信號，即由控制器根據第一振蕩源輸出的振蕩 信號生成的第一時鐘信號，而且還能由外部時鐘裝置提供精度更高的外部時鐘信號，即第 二時鐘信號。因此即通過精度更高的第二時鐘信號提高了執行任務時的定時精確性，例如 在執行高精度任務時可以采用第二時鐘信號，還通過第一時鐘信號保證了一般任務的執 行。此外，本實用新型中在生成精度更高的第二時鐘信號時不再依賴于控制器，因此即使控 制器處理能力較差，也不會影響提高時鐘的精度，從而本實用新型實現了采用處理能力較 低的控制器即能提高時鐘的精度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025] 圖1為本實用新型實施例提供的時鐘系統的實施例一的結構示意圖；
[0026] 圖2為本實用新型實施例提供的外部時鐘裝置的一種結構示意圖；
[0027] 圖3為本實用新型實施例提供的外部時鐘裝置的另一種結構示意圖；
[0028] 圖4為本實用新型實施例提供的時鐘系統的實施例二的結構示意圖；
[0029] 圖5為本實用新型實施例提供的時鐘系統的實施例三的結構示意圖；
[0030] 圖6為本實用新型實施例提供的計數器的一種實施例的結構示意圖；
[0031] 圖7為圖6所示的計數器的一種優選的結構示意圖；
[0032] 圖8為本實用新型實施例提供的任務處理方法的一種實施例的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0033] 目前大部分控制器都具有自帶的時鐘系統，例如單片機自帶的石英晶體等。然而 這種時鐘系統由于硬件等限制，往往精度很低，從而也會影響在執行任務時的定時精確性。 [0034] 并且出于成本的考慮，目前在選擇控制器時一般選擇處理能力較差的控制器，t匕 如單核的單片機，因此如何能夠實現，采用處理能力較低的控制器即能提高時鐘的精度，是 目前亟待解決的問題。
[0035] 此外，自帶的時鐘系統通常還存在以下問題：
[0036] 大部分控制器在進行精確控制時常會有發熱情況，如智能手機處理器會有明顯的 發熱；同時，由于外界環境溫度變化，而控制器自帶的時鐘系統對外界環境溫度非常敏感。 而這些內外溫度變化都會影響時鐘系統的精確度。
[0037] 另外，出于成本的考慮，目前大部分控制器都是單核處理器，所使用的也往往是 單核操作系統，而對于單核處理器來講，任務的定時執行僅僅利用軟件層面的RT〇S(Real Time Operating System,即實時操作系統），而硬件方面并不具備這種性能。特別是傳統的 低速單片機、低成本ARM內核處理器等，所自帶的時鐘系統并不能精確地定時執行某項任 務，而軟件層面的定時系統也往往達不到精度需求。
[0038] 而在本實用新型實施例中，提供一種時鐘系統及計數器，以實現采用處理能力較 低的控制器即能提高時鐘的精度。
[0039] 并且本實用新型實施例提供的時鐘信號，還具有受內外溫度影響較小的優點，進 一步提高了精度。此外，本實用新型實施例提供的時鐘系統，通過硬件直接處理定時任務， 而不是通過軟件層面實現，進一步提高了精度。
[0040] 下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本申請中的實施例，本領域技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施 例，都屬于本申請保護的范圍。
[0041] 請參閱圖1，本實用新型實施例提供了時鐘系統的實施例一。本實施例的時鐘系統 包括：控制系統101和外部時鐘裝置102。
[0042] 控制系統101包括：控制器1011和第一振蕩源1012 ;控制器1011用于根據第一 振蕩源1012輸出的振蕩信號生成第一時鐘信號。因此實際上第一振蕩源1012的輸出端連 接控制器1011的第一組時鐘信號輸入管腳。
[0043] 控制器1011指的是具有控制功能的裝置，包括單片機、ARM、FPGA、DSP等。其中控 制器1011可以包括時鐘單元，由時鐘單元根據第一振蕩源1012輸出的振蕩信號生成第一 時鐘信號。
[0044] 第一振蕩源1012指的是能夠生成振蕩信號的裝置。在本實用新型實施例中，第一 振蕩源1012包括在控制系統101的內部，一般輸出精度較低的振蕩信號，因此一般包括石 英晶體或者RC振蕩電路。
[0045] 外部時鐘裝置102用于生成第二時鐘信號，并將第二時鐘信號輸出至控制器 1011。因此外部時鐘裝置102的輸出端連接控制器1011的第二組時鐘信號輸入管腳。其 中第二時鐘信號的精度大于第一時鐘信號的精度。
[0046] 通過上述技術方案可知，本實施例提供的時鐘系統包括控制系統101和外部時鐘 裝置102,因此不僅能夠由控制系統101提供內部時鐘信號，即由控制器1012根據第一振蕩 源1012輸出的振蕩信號生成的第一時鐘信號，而且還能由外部時鐘裝置102提供精度更高 的外部時鐘信號，即第二時鐘信號。因此不僅通過精度更高的第二時鐘信號提高了執行任 務時的定時精確性，例如在執行高精度任務時可以采用第二時鐘信號，而且通過第一時鐘 信號保證了一般任務的執行。此外，本實用新型中由外部時鐘裝置102生成精度更高的第 二時鐘信號，而不再依賴于控制器1011，因此即使控制器1011處理能力較差，比如即使為 8位低速單片機，也不會影響提供精度更高的第二時鐘信號，可見本實用新型通過采用處理 能力較低的控制器即能實現提高時鐘的精度。
[0047] 可見，本實用新型實施例的關鍵就在于克服控制器自帶時鐘系統精度不高的缺 點，能夠同時提供內、外兩種不同精度的時鐘信號，即采用了一種雙時鐘的方案，其中精度 較高的第二時鐘信號用于執行高精度任務，從而保證關鍵任務的定時準確性，精度較低的 第一時鐘信號用于執行一般任務，從而保證一般任務的正常執行。
[0048] 同時，本實用新型實施例還具有以下優點：
[0049] 由于外部時鐘裝置本身受內外溫度影響較小，因此使得提供的第二時鐘信號也具 有受內外溫度影響較小的優點，進一步提高了時鐘精度。
[0050] 此外，本實用新型實施例中較高精度的第二時鐘信號由外部時鐘裝置提供，即通 過硬件直接處理定時任務，而不是通過軟件層面實現，進一步提高了精度。
[0051] 在本實用新型實施例中，通過外部時鐘裝置提供了精度較高的第二時鐘信號，其 中外部時鐘裝置的具體結構可以有多種形式，本實用新型實施例對此不加限定。下面僅舉 例說明兩種優選方式。
[0052] 第一種方式，如圖2所示，外部時鐘裝置可以包括專用時鐘芯片1021和第二振蕩 源 1022。
[0053] 其中專用時鐘芯片1021用于根據第二振蕩源1022輸出的振蕩信號輸出第二時鐘 信號。
[0054] 專用時鐘芯片指的是主要用于提供時鐘信號的時鐘芯片。例如包括型號為DS1307 的時鐘芯片。相比于控制器自帶的時鐘，本實用新型實施例中可以通過專用時鐘芯片，生成 精度更高的時鐘信號。其中專用時鐘芯片一般都具有溫度補償等功能。
[0055] 第二振蕩源1022用于向專用時鐘芯片提供用于產生時鐘的振蕩信號。其中，第二 振蕩源1022可以為RC振蕩電路或者石英晶體。一般來說，第二振蕩源的精度可以與第一 振蕩源的精度相當甚至大于第一振蕩源的精度，例如，第二振蕩源輸出的振蕩信號的頻率 小于或者等于第一振蕩源輸出的振蕩信號的頻率。
[0056] 此時外部時鐘裝置還可以包括：瓷片電容；該瓷片電容連接在專用時鐘芯片1021 和第二振蕩源1022之間，以對第二振蕩源1022輸出的振蕩信號進行濾波處理。
[0057] 第二種方式，如圖3所示，外部時鐘裝置包括：有源晶體1023。
[0058] 由于第一振蕩源用于提供控制器自帶的時鐘，一般為RC振蕩電路或者石英晶體， 因此第一時鐘信號精度一般比較低。而有源晶體1023由于器件本身的特性，相比于RC振 蕩電路或者石英晶體能夠輸出精度更高的時鐘信號。因此在本實用新型實施例中還可以采 用有源晶體直接作為外部時鐘裝置。
[0059] 此時外部時鐘裝置還可以包括：第一電阻；該第一電阻連接在有源晶體1023與控 制器1011之間，以對有源晶體1023輸出的第二時鐘信號進行濾波處理。
[0060] 需要說明的是，第一種方式由于采用了專用時鐘芯片，因此相比于第二種方式精 度更高，但是第二種方式則能夠省去額外的時鐘芯片，不僅安裝更加簡便，而且進一步降低 了成本。
[0061] 下面通過兩個實施例分別說明這兩種方式的優選具體電路。首先通過下面一個實 施例說明第一種方式，即外部時鐘裝置包括專用時鐘芯片和第二振蕩源。
[0062] 請參閱圖4,本實用新型實施例提供了時鐘系統的實施例二。在本實施例中，以控 制器具體為單片機為例加以說明。本實施例的時鐘系統包括：控制系統401和外部時鐘裝 置 402。
[0063] 控制系統401包括：單片機4011、第一振蕩源4012和電阻4013。
[0064] 第一振蕩源4012的兩個輸出端連接單片機4011的第一組時鐘信號輸入管腳，通 過這兩個輸出端輸出振蕩信號至單片機4011。在第一振蕩源4012的兩個輸出端之間還并 聯有電阻4013,該電阻能夠對第一振蕩源4012輸出的振蕩信號進行濾波處理，例如濾除振 蕩f目號中的1?頻噪聲。第一振蕩源4012可以為RC振蕩電路或者石英晶體。
[0065] 單片機4011用于根據第一振蕩源4012輸出的振蕩信號生成第一時鐘信號。其中 具體可以為單片機中的時鐘單元生成第一時鐘信號。
[0066] 外部時鐘裝置402包括專用時鐘芯片4021、第二振蕩源4022、瓷片電容4023、電阻 4024、電阻4025和電阻4026。其中電阻4024、電阻4025為上拉電阻。
[0067] 在本實施例中以專用時鐘芯片4021具體為型號為DS1307Z的時鐘芯片為例加以 說明。第二振蕩源4022的兩個輸出端連接專用時鐘芯片4021的時鐘管腳（即XI、X2管 腳），通過這兩個輸出端向專用時鐘芯片4021提供用于產生時鐘的振蕩信號。第二振蕩源 的兩個輸出端還并聯瓷片電容4023,該瓷片電容能夠對第二振蕩源4022輸出的振蕩信號 進行濾波處理，例如濾除振蕩信號中的干擾信號以及外界環境噪聲。其中，第二振蕩源4022 可以為RC振蕩電路或者石英晶體。優選地，第二振蕩源4022輸出的振蕩信號的頻率小于 或者等于第一振蕩源4012輸出的振蕩信號的頻率。
[0068] 專用時鐘芯片4021的VCC管腳由電源模塊提供專用時鐘芯片4021的穩定工作電 源，一般電源模塊用于提供+5V電源電壓。專用時鐘芯片4021的VBAT管腳（圖中未示出） 一般還由+3V鋰電池或者其他電源供電。
[0069] 專用時鐘芯片4021的SQW/0UT管腳通過電阻4026連接單片機的第二組時鐘信號 輸入管腳，其中專用時鐘芯片4021根據第二振蕩源4022輸出的振蕩信號生成第二時鐘信 號，并將第二時鐘信號通過SQW/0UT管腳輸出至單片機4011。第二時鐘信號的精度大于第 一時鐘信號的精度。電阻4026用于濾除來自專用時鐘芯片4021的時鐘信號中的噪聲，保 證高頻或者低頻信號傳輸至單片機4011的準確性。
[0070] 專用時鐘芯片4021的SDA管腳和SCL管腳連接單片機4011，分別用于與單片機 4011之間傳輸串行數據和串行時鐘。
[0071] 專用時鐘芯片4021的SDA管腳和SCL管腳還分別通過電阻4024、電阻4025連接到 電源模塊，電阻4024、電阻4025可以為精度較高的精密電阻，從而保證專用時鐘芯片4021 和單片機4011之間傳輸數據的可靠性。
[0072] 下面通過一個實施例說明第二種方式，S卩外部時鐘裝置包括有源晶體。
[0073] 請參閱圖5,本實用新型實施例提供了時鐘系統的實施例三。在本實施例中，以控 制器具體為單片機為例加以說明。本實施例的時鐘系統包括：控制系統501和外部時鐘裝 置 502。
[0074] 控制系統501包括：單片機5011、第一振蕩源5012和電阻5013。
[0075] 第一振蕩源5012的兩個輸出端連接單片機5011的第一組時鐘信號輸入管腳，通 過這兩個輸出端輸出振蕩信號至單片機5011。在第一振蕩源5012的兩個輸出端之間還并 聯有電阻5013,該電阻能夠對第一振蕩源5012輸出的振蕩信號進行濾波處理，例如濾除振 蕩f目號中的1?頻噪聲。第一振蕩源5012可以為RC振蕩電路或者石英晶體。
[0076] 單片機5011用于根據第一振蕩源5012輸出的振蕩信號生成第一時鐘信號。其中 具體可以為單片機中的時鐘單元生成第一時鐘信號。
[0077] 外部時鐘裝置502包括有源晶體5023。
[0078] 有源晶體5023的VCC管腳連接電源模塊，由電源模塊提供有源晶體5023的穩定 工作電源。
[0079] 有源晶體5023的輸出端通過電阻5024連接單片機5011的第二組時鐘信號輸入 管腳。電阻5024用于濾除來自有源晶體5023的信號中的噪聲，保證高頻或者低頻信號傳 輸至單片機5011的準確性。有源晶體5023通過該輸出端向單片機輸出第二時鐘信號，第 二時鐘信號的精度大于第一時鐘信號的精度。
[0080] 可見在上述兩個實施例中，單片機根據第一振蕩源輸出的振蕩信號生成了第一時 鐘信號，并且獲取到專用時鐘芯片或者有源晶體輸出的第二時鐘信號，因此能夠實現根據 這兩種精度不同的時鐘信號，完成精度要求不同的任務。例如處理一些高精度任務，比如計 數任務時將第二時鐘信號作為時鐘源，在這種情況下本申請實施例中的時鐘系統實際上是 計數器的組成部分，下面通過一個實施例加以說明。
[0081] 如圖6所示，本實用新型實施例還提供了計數器的一種實施例，本實施例的計數 器包括本申請實施例中提供的時鐘系統的任一實施例。例如圖6以圖1所示的時鐘系統為 例加以說明，即時鐘系統包括控制系統101和外部時鐘裝置102。
[0082] 控制系統101包括：控制器1011和第一振蕩源1012 ;控制器1011用于根據第一 振蕩源1012輸出的振蕩信號生成第一時鐘信號。
[0083] 外部時鐘裝置102用于生成第二時鐘信號，并將第二時鐘信號輸出至控制器 1011。其中第二時鐘信號的精度大于第一時鐘信號的精度。
[0084] 控制器1011還用于在接收到計數指令時，將外部時鐘裝置102輸出的第二時鐘信 號作為時鐘源以進行計數操作。
[0085] 可見在本實施例的計數器，能夠利用外部時鐘裝置102輸出的精度更高的第二時 鐘信號進行計數操作，從而保證了計數操作的精確性。并且還可以在接收到一般任務（例 如按鍵、顯示任務）的指令時，將第一時鐘信號作為時鐘源以完成該任務，從而還保證了一 般任務的正常執行。本申請實施例中的計數器可以具體為粒子計數器。
[0086] 其中控制器1011在進行計數操作時，可以是控制傳感器采集數據，并根據采集的 數據進行計數操作。具體如圖7所示，本實施例的計數器還包括：傳感器103。
[0087] 控制器1011用于將第二時鐘信號作為時鐘源以進行計數操作包括：
[0088] 控制器1011用于將第二時鐘信號作為時鐘源以控制傳感器103定時采集數據，并 根據傳感器103定時采集的數據進行計數操作。
[0089] 例如，計數器可以用于測量某監測管道，經過的流體中污染物的濃度P。
【權利要求】
1. 一種時鐘系統，其特征在于，包括控制系統和外部時鐘裝置； 所述控制系統包括：控制器和第一振蕩源；所述控制器用于根據所述第一振蕩源輸出 的振蕩信號生成第一時鐘信號； 所述外部時鐘裝置用于生成第二時鐘信號，并將所述第二時鐘信號輸出至所述控制 器； 其中所述第二時鐘信號的精度大于所述第一時鐘信號的精度。
2. 根據權利要求1所述的時鐘系統，其特征在于，所述外部時鐘裝置包括：專用時鐘芯 片和第二振蕩源； 所述專用時鐘芯片用于根據所述第二振蕩源輸出的振蕩信號輸出所述第二時鐘信號。
3. 根據權利要求2所述的時鐘系統，其特征在于，所述外部時鐘裝置還包括：瓷片電 容； 所述瓷片電容連接在所述專用時鐘芯片和所述第二振蕩源之間，以對所述第二振蕩源 輸出的振蕩信號進行濾波處理。
4. 根據權利要求1所述的時鐘系統，其特征在于，所述外部時鐘裝置包括：有源晶體。
5. 根據權利要求4所述的時鐘系統，其特征在于，所述外部時鐘裝置還包括：第一電 阻； 所述第一電阻連接在所述有源晶體與所述控制器之間，以對有源晶體輸出的所述第二 時鐘信號進行濾波處理。
6. 根據權利要求1所述的時鐘系統，其特征在于，所述第一振蕩源包括：RC振蕩電路或 者石英晶體。
7. -種計數器，其特征在于，包括如權利要求1至6任意一項所述的時鐘系統； 所述控制器還用于，在接收到計數指令時，將所述第二時鐘信號作為時鐘源以進行計 數操作。
8. 根據權利要求7所述的計數器，其特征在于，所述計數器還包括：傳感器； 所述控制器用于將所述第二時鐘信號作為時鐘源以進行計數操作包括： 所述控制器用于將所述第二時鐘信號作為時鐘源以控制所述傳感器采集數據，并根據 所述傳感器采集的數據進行計數操作。
【文檔編號】G05B19/042GK204188975SQ201420546614
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月22日 優先權日:2014年9月22日
【發明者】梁化春, 劉義剛 申請人:蘇州貝昂科技有限公司