[发明专利]一种具有故障自检功能的数显子钟

权利要求书

1.一种具有故障自检功能的数显子钟，其特征在于，包括电源处理电路、电流检测电路、RTC电路、信号处理控制电路、LED数码管驱动电路、LED数码管显示电路；LED数码管驱动电路包括驱动电路和串并转换电路，驱动电路为若干晶体管阵列，串并转换电路为级联的若干移位寄存器，晶体管阵列与移位寄存器一一对应连接，串并转换电路将信号处理控制电路发送的串行数据转换为并行数据，晶体管阵列将并行数据的电信号放大以驱动LED数码管显示电路中LED数码管；LED数码管显示电路包括若干LED数码管和限流电阻组成，LED数码管选用共阳极八段数码管，控制每段数码管点亮状态的8个引脚通过限流电阻分别连接至驱动电路中晶体管阵列对应的引脚；

电源处理电路对220V市电进行处理，为电流检测电路、RTC电路、信号处理控制电路、LED数码管显示电路、LED数码管驱动电路供电；

电流检测电路负责检测LED数码管显示电路中LED数码管工作总电流；

信号处理控制电路根据RTC电路提供的实时时间，通过LED数码管驱动电路驱动LED数码管显示电路显示时间；根据电流检测电路的输出进行故障检测，并进行故障上报；

信号处理控制电路通过SPI串行数据接口向LED数码管驱动电路发送包含时间信息和验证信息的串行数据；

信号处理控制电路中故障检测的流程具体为：

每次数显子钟接通电源后，持续点亮LED数码管显示电路中的所有LED数码管，待数显子钟稳定后，信号处理控制电路采集到电流检测电路输出的电压为V_{OUT_0}，根据LED数码管总段数N，计算每段数码管点亮或熄灭变化在电流检测电路输出电压反映的变化为增加或降低V₀，V₀= V_{OUT_0}÷数码管点亮总段数N；

数显子钟正常显示时间时，每次数码管显示电路“秒”时间变化后，待电路稳定0.3秒，立即采集电流检测电路输出的电压V_OUT；

当满足(n-1)·V₀＜V_OUT＜(n+1)·V₀时，则无故障，n为数码管当前点亮总段数；

当不满足(n-1)·V₀＜V_OUT＜(n+1)·V₀时，则有故障，关闭LED数码管显示电路中的所有LED数码管，向母钟上报故障信息。

2.根据权利要求1所述的一种具有故障自检功能的数显子钟，其特征在于，电源处理电路包括AC-DC降压模块、第一DC-DC开关稳压电路、第二DC-DC开关稳压电路、LDO线性稳压电路以及第一至第四滤波电路，220V市电依次经AC-DC降压模块、第一滤波电路转换为24V直流电；24V直流电依次经第一DC-DC开关稳压电路、第二滤波电路转换为12V，通过电流检测电路为LED数码管显示电路供电；24V直流电依次经第二DC-DC开关稳压电路、第三滤波电路转换为5V直流电，为LED数码管驱动电路供电；5V直流电依次经LDO线性稳压电路、第四滤波电路转换为3.3V直流电，为信号处理控制电路、RTC电路供电。

3.根据权利要求1所述的一种具有故障自检功能的数显子钟，其特征在于，电流检测电路包括检流放大器和合金电阻，合金电阻跨接在检流放大器的RS+和RS-端口，合金电阻与RS-端口的公共端连接ED数码管显示电路；检流放大器将合金电阻两端的电压差放大后输出至信号处理控制电路。

4.根据权利要求1所述的一种具有故障自检功能的数显子钟，其特征在于，RTC电路包括实时时钟RTC芯片和二次电池，实时时钟RTC芯片内部的充电电路对二次电池充电并对二次电池的电量进行检测。

5.根据权利要求1所述的一种具有故障自检功能的数显子钟，其特征在于，信号处理控制电路向LED数码管驱动电路发送包含检验数据和时间数据的串行数据，检验数据在时间数据之前，当串行数据全部发送后，信号处理控制电路接收到驱动电路输出的检验数据，将接收的检验数据与发送的检验数据进行对比，当两组数据一致时，进行下一个循环；当两组数据不一致时，则判断设备故障，关闭所有数码管显示，防止错误时间误导用户，工作状态指示灯变为红色，指示当前设备故障，最后向母钟上报故障信息，结束。

6.一种子母钟系统，其特征在于，包括如权利要求1至5中任一所述的子钟。