一种检测工作状态的电子时钟及检测校准方法与流程

本发明涉及电子时钟技术领域，尤其涉及可检测工作状态的电子时钟。

背景技术：

时钟是很多重要场所必不可少的时间指示工具，尤其是在如今这个分秒必争的社会，人们对时间的精准度要求越来越高，在一些公共场所或重要场所都需要有统一时间的钟表，如高考、公务员考试等重要国家考试中，机场、火车站等重要场所，跨年夜、倒计时等活动中都需要较为精确的时间。

石英电子钟表，以电池为能源，以石英振荡器为时间基准，以集成电路为核心，通过指针或数字来显示时间的结构。其中，针式石英表又称模拟式石英表，具有传统机械手表的指针式表盘面。

传统的电子时钟可以有时间显示、时间校准、预警等功能，但是不能及时检测到石英钟指针的走动与否、正确与否、电量充足与否等工作状态，且只能进行简单时间校准，不能区分时间误差是偶然误差还是系统误差导致的，不能根本性地进行校准。因此，对于时钟工作状态的检测与调整有着非常深远的意义。

技术实现要素：

本发明为解决现有技术的不足之处，提供了一种可以检测工作状态的电子时钟，实现实时检测是否正常工作，电量是否充足的问题；

本发明的另一个发明目的，该发明在检测到时间出现系统性误差时可自动校准时间。

本发明提供的技术方案为：

显示状态检测电路，用于确定时钟实时时间；无线通信电路ⅰ，其网络连接服务器，用于上传时钟工作状态，接收准确时间；电量检测电路，连接单片机ⅰ，其测量电子时钟电池电量；所述单片机ⅰ，其协调各部分工作，同步时钟电路ⅰ；所述单片机ⅰ，其同步时钟电路ⅰ,协调各部分工作；时钟电路ⅰ，内部设有测温装置和微调电容及旋转旋钮。

优选的是，还包括：

所述单片机ⅰ，其与所述时钟电路ⅰ、无线通信电路ⅰ、电量检测电路相连，用于无线通信的数据接收与发送、电机的转动、时间的比较、旋转旋钮的转动控制。

优选的是，所述服务器，其网络连接多个电子时钟，并控制报警装置，所述服务器与所述无线通信系ⅰ统进行数据传输。

优选的是，所述旋转旋钮可以在单片机ⅰ调节下旋转所述微调电容的转轴，以改变其电容量。

优选的是，所述显示状态检测电路由表盘上分布的霍尔元件以及不同高度上安放有磁珠的时分秒指针组成，由于霍尔元件分布在表盘的不同半径上，可以分别检测时针、分针、秒针的位置。

优选的是，所述对时电机，其设置在指针式时钟终端，其连接单片机ⅰ及时钟的调时旋钮，其选用直流电机，通过所述对时电机的转动来调整石英钟指针的位置。

一种电子时钟的检测校准方法，包括以下步骤：

步骤1：每间隔时间tm，将时钟时间ti及标准时间ti′对比，出现|ti-ti′|≥ε时，ε为时间精度，进行步骤2；

步骤2：检测时钟电量e1，若低于阈值△，则进行报警更换电池；

步骤3：无线通信进行时间校准；

步骤4：间隔时间tn，且tn≤1/5tm，单片机ⅰ对比时钟时间ti1及标准时间ti1′，若出现则进行下一步时间电路ⅰ的校准调节；

步骤5：通过校调节微调电容的转轴的转动圈数，校准系统误差，当δt＞0时，顺时针转动圈数n为：

当δt＜0时，逆时针转动圈数n为：

其中，δt为时间误差(s)，tm为时钟内部温度(℃)，由所述测温装置测得，t0为标准温度(℃)，im为电池电流(ma)，i0为额定电流(ma)，由所述电量检测电路测得，α1为第一校正系数(s^-2)，α2为第二校正系数(s^-1)。

优选的是，所述步骤2的误差校准具体分为：

所述单片机ⅰ通过所述电量检测电路来获取系统电池电量，并将低电量告警信息通过所述无线通信电路ⅰ发送到服务器端的电脑。

优选的是，对时电机在所述单片机ⅰ控制下进行指针的合理转动，达到对时功能。

本发明所述的有益效果

1)本发明利用无线通信技术将准确时间与石英钟显示时间进行比较，从而确定石英钟工作状态正确与否，为时间准确度要求较高的场合提供了可靠的保障；2)本发明通过电量检测电路测量石英钟电池电量，利用无线通信技术将电量信息上传至服务器端，避免了由于电量不足导致石英钟指针偷停现象的发生；3)本发明能够在石英钟显示时间出现偏差时自动调整指针位置，进行时间的自动校准，避免了手动进行时钟校准，提高了工作效率；4)本发明在校准偏差时间后快速检测时间偏差，确认时间偏差是否属于时钟电路系统误差导致，并进行自动校准。

附图说明

图1为本发明的电子时钟的无线通信技术示意图。

图2为本发明的指针式电子时钟系统示意图。

图3为本发明的指针式电子时钟的显示状态检测电路示意图。

图4为本发明的检测方法示意图。

图5为本发明的服务端的系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示，系统由多个(最多可以连接65536个)电子时钟和一个服务器组成，每个石英钟和服务器通过无线通信电路交换数据。电子时钟可以进行时间显示、电池能量检测、无线通信等功能；服务器可以对多个电子时钟进行管理。

如图2所示，指针式电子钟表端主要由供电电池及电量检测电路、石英钟机芯、对时电机ⅰ及控制电路、单片机ⅰ、时钟电路ⅰ、无线通信电路ⅰ、显示状态检测电路、校准系统等组成。显示状态检测电路将时针、分针、秒针的位置进行检测，为时间的矫正提供必要数据；石英钟机芯选用传统的石英钟机芯；对时电机及控制电路用于调整时针、分针、秒针所在位置，对时间进行矫正；单片机i用于各部分的协调工作，无线通信电路i将石英钟的工作状态信息上传至服务器，并接收服务器端传来的准确时间数据；时钟电路i由ds1302芯片、晶振、微调电容、旋转旋钮及电池组成，连接单片机，接收服务器端的电脑通过无线通信电路ⅱ传输的北京时间，产生准确时钟信号，旋转旋钮可以在单片机ⅰ调节下旋转微调电容的转轴，以改变其电容量；显示状态检测电路(如图3)由霍尔元件、带有磁珠的时分秒指针组成，分别在时针、分针、秒针的不同高度上安放有磁珠，在石英钟表盘上分布有霍尔元件，由于霍尔元件分布在表盘的不同半径上，可以分别检测时针、分针、秒针的位置。

如图4，一种电子时钟的检测校准方法，包括以下步骤：

步骤1：每间隔时间tm，通过单片机i获取同步服务器的时钟电路i的标准时间ti′，通过显示状态检查电路获取时钟时间ti进行对比，出现|ti-ti′|≥ε时，ε为时间精度，进行步骤2；

步骤2：单片机ⅰ通过电量检测电路来获取系统电池电量e1，若低于阈值△，将低电量告警信息通过所述无线通信电路ⅰ发送到服务器端的电脑，进行报警更换电池；

步骤3：电量检测电路无线通信进行时间校准；

步骤4：间隔时间tn，且tn≤1/5tm，单片机ⅰ对比时钟时间ti1及标准时间ti1′，若出现则进行下一步时间电路ⅰ的校准调节；

步骤5：通过校准系统调节微调电容的转轴的转动圈数，校准系统误差，当δt＞0时，顺时针转动圈数n为：

当δt＜0时，逆时针转动圈数n为：

其中，δt为时间误差(s)，tm为时钟内部温度(℃)，由所述测温装置测得，t0为标准温度(℃)，im为电池电流(ma)，i0为额定电流(ma)，由所述电量检测电路测得，α1为第一校正系数(s^-2)，根据标准温度时历史数据和经验取得为1.67s^-2，α2为第二校正系数(s^-1)，历史经验值为1.08。

如图2所示，指针式时钟里，服务器端通过无线通信电路ⅱ与各个电子时钟的无线通信电路进行通信，把准确的北京时间与单片机ⅰ连接的时钟电路进行同步，单片机ⅰ根据此北京时间控制对时电机进行指针的合理转动，达到对时功能。每间隔10分钟检测一次北京时间，单片机ⅰ从显示状态检测电路显示电路获取时钟时间ti，从时钟电路获取标准时间ti′对比，若|ti-ti′|<ε，ε为时间精度，则时间显示为正常，则不做处理，如果|ti-ti′|≥ε时，则时间出现偏差，则进行下一步的电量检测和时间校准。单片机ⅰ通过电量检测检测电路时钟电量e1，若低于阈值△，电量过低，则进行报警，及时更换电池；接着服务器通过无线方式同步所有电子时钟的时间，实现自动校准；为快速检测时钟时间偏差是否偶然，在校准后间隔1分钟时间，再次获取时钟时间ti1及标准时间ti1′，对比若则为正常；若出现则说明时间偏差可能是时钟电路ⅰ系统误差导致时间误差，进而通过单片机ⅰ调节旋转旋钮转动微调电容的转轴，以改变电容量，达到校正时间差的目的。

如图5所示，服务器端由监控电脑、单片机ⅱ、无线通信电路ⅱ、声光报警装置组成。服务器端具有对多石英钟进行时间校准的功能。服务器端的电脑，通过无线通信电路ⅱ把北京时间同步到石英钟端的时钟电路，当电子钟的时间出现偏差或电量过低，则启动声光报警装置，提醒工作人员调整时间和更换电池。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。