[发明专利]一种单片机系统时钟校准方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种单片机系统时钟校准方法，适用于数传计量仪器、仪表与抄表管理设备所组成的抄表系统中，数传计量仪器、仪表的系统时钟校准，尤其是采用单片机内部自带RC振荡器作系统时钟源的数传计量仪器、仪表的系统时钟校准。

背景技术：

随着技术的发展和人民生活水平的提高，智能远程抄表成为了现代社会的需求，给用户和管理部门带来了很大的便利，从早期的计量脉冲发讯式的分线式抄表系统，到数传抄表系统相继在抄表系统中得到广泛使用。

数传远程抄表系统一般由数传计量仪器、仪表与抄表管理设备等部分组成，通过一定的通讯规约将计量仪器、仪表的示数输出，并远程传输到后端管理系统。对于一个抄表系统内的设备，需采用统一的、稳定的通讯速率进行通讯，而通讯速率的稳定性由系统的各个组成部分或设备内部的，系统时钟的稳定性而决定，为达到一定的系统时钟的稳定性，通常采用稳定性高的石英晶体振荡器作为系统时钟源，但石英晶体振荡器的体积较大，价格也较高，不利于实现电子线路部分的小型化，使得电子线路部分安装于计量仪器、仪表内带来了一定的难度，还增加了产品成本。

数传式总线计量仪器、仪表的电子线路部分均由单片机及外围电路组成，随着单片机的制作工艺、设计水平的提高，多款单片机已经实现了内带RC振荡器，且带有可操作的用于调整单片机系统时钟频率的寄存器，目前，已有个别数传计量仪器、仪表已经直接使用单片机内置RC振荡器作为系统时钟，但由于单片机内置RC振荡器的频率，与系统使用的中心频率偏差较大，一般在5％的偏差范围左右，同时RC振荡器的稳定性较差，随供电电压的变化、环境温度的变化而变化，且输出频率的波动范围较大，导致通讯不稳定，甚至系统瘫痪的情况时有发生。

发明内容：

本发明的设计目的：提供一种单片机系统时钟校准的方法，实现直接使用数传计量仪器、仪表内，单片机内部RC振荡器作为系统时钟源，同时获取稳定、精确的系统时钟的方法，具有不需要增加振荡器外围器件与电路，减少电子元器件的使用量，降低了产品体积，节省了产品成本，同时适合于各种工作环境，且系统时钟稳定可靠等特点。

本发明是通过如下技术方案实现的：本发明所涉及的数传计量仪器、仪表的电子线路由：单片机(1)、计数器模块(2)、其他功能模块(3)等功能部件组成，其中：计数器模块(2)可集成于单片机(1)内，单片机(1)内置RC振荡器，以及带有可操作的用于调整RC振荡器频率的寄存器，设该寄存器的名称为OSCCAL，数传计量仪器、仪表内电子部分的系统时钟，由单片机(1)自带的RC振荡器提供，设定数传计量表具由内带的RC振荡器产生的系统时钟，在触发一次校频前的频率为f0，在此频率条件下已预先设置了一个存放于OSCCAL寄存器中的频率校准常数Datal，需启动系统时钟校准时，由抄表管理设备或其他设备往数传计量仪器、仪表发送一组或一个约定宽度的脉冲信号，设脉冲低电平宽度为TLin、高电平宽度为THin，假设数传计量仪器、仪表电子线路中的计数器模块(2)由输入脉冲的上升沿触发计数，下降沿停止计数，即对输入脉冲的高电平宽度THin进行计数，预先设定对THin的标准计数长度为THcnt，触发计数器模块(2)后，在时钟频率为f0的条件下，计数器模块(2)计数到的电平宽度为Tcnt，将Tcnt与预先设定的固定长度的电平宽度计数值THcnt作比较，计算出THcnt与Tcnt之间的差值Δ，得到差值Δ后，进行数据处理，获取新的频率校准常数Data，将Data写入OSCCAL寄存器，调整单片机(1)内置RC振荡器的振荡频率，完成单片机(1)系统时钟的校准。

本发明的基本方法为：由外部设备向需校准系统时钟的单片机(1)系统，输入一个或一组标准校频脉冲，即校准源，触发计数器模块(2)计数，将计数器模块(2)的计数值与由校准源而设定的计数校准值比较，得到差值Δ，将数据处理，进行频率校准常数的修改，完成系统时钟的校准，数据处理的方法可多种多样，较常用的数据处理方法有如下两种：

第一种数据处理方法：加权运算法：将差值Δ与预先设定的加权系数δ相乘，计算出频率校正系数a，将a与原频率频率校准常数Datal进行运算即可得到新的频率校准常数Data，将新频率校准常数Data写入OSCCAL寄存器，完成单片机(1)系统时钟的校准。

具体数学表达式如下：

差值Δ＝Tcnt-THcnt

a＝Δ*δ

Data＝Datal+a