[發明專利]基于溫度補償的對時守時系統及方法

有效

• 申請號: 201310322709.9
• 申請日: 2013-07-29
• 公開（公告）號: CN103427793A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 李友軍;張吉;戴欣欣;張成彬;羅華煜;滕春濤
• 申請（專利權）人: 國電南瑞科技股份有限公司;國電南瑞南京控制系統有限公司
• 主分類號: H03K3/011
• 分類號: H03K3/011
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;許婉靜

1.基于溫度補償的對時守時系統，其特征在于，包括以下功能模塊：

晶振模塊，所述晶振模塊通過FPGA倍頻后生成100MHz的頻率供時鐘輸入模塊和時鐘輸出模塊作為基準頻率使用；

時鐘輸入模塊，所述時鐘輸入模塊將外部輸入的時鐘信號轉換成秒脈沖和世紀秒，所述時鐘輸入模塊用100MHz的頻率對外部秒脈沖的寬度計數，每秒生成一個計數結果，并傳遞給頻率測量模塊，所述時鐘輸入模塊將解析的外部秒脈沖和世紀秒傳遞給時鐘輸出模塊；

頻率測量模塊，接收時鐘輸入模塊輸出的秒脈沖寬度計數結果，計算頻率，并將頻率計算結果傳遞給溫度系數計算模塊；

溫度測量模塊，所述溫度測量模塊采用高速溫度傳感器，每1秒轉換一次溫度值，并將溫度值實時輸出給溫度系數計算模塊和秒脈沖寬度計算模塊；

溫度系數計算模塊，所述溫度系數計算模塊用以生成溫度系數序列，并對產生的溫度系數序列計算平均值，將最新的計算結果傳遞給秒脈沖寬度計算模塊；

秒脈沖寬度計算模塊，根據所述溫度測量模塊測量的溫度和溫度系數模塊計算的溫度系數，依據晶振的溫頻特性方程計算晶振頻率，再根據晶振頻率得到秒脈沖寬度計數值，進而輸出秒脈沖，并傳遞給時鐘輸出模塊；

時鐘輸出模塊，所述時鐘輸出模塊用以輸出世紀秒、秒脈沖，并計算測量頻率和計算頻率之間的誤差輸出至溫度系數計算模塊；所述測量頻率和計算頻率之間的誤差是指時鐘輸出模塊測量每個外部秒脈沖的寬度，并將該寬度和秒脈沖寬度計算模塊得到的秒脈沖寬度進行比較，產生的差值轉化為頻率差值。

2.根據權利要求1所述的基于溫度補償的對時守時系統，其特征在于，所述晶振模塊采用溫補晶振。

3.根據權利要求1所述的基于溫度補償的對時守時系統，其特征在于，當外部時鐘信號正常時，所述時鐘輸出模塊將時鐘輸入模塊解析的外部秒脈沖和世紀秒輸出，并將計算的頻率差值輸出至溫度系數計算模塊，用以在下一個秒脈沖中進行溫度系數補償；當外部時鐘信號消失時，所述時鐘輸入模塊停止輸出，所述溫度系數計算模塊停止計算，并保持計算結果，所述時鐘輸出模塊將秒脈沖寬度計算模塊計算的秒脈沖輸出，并在秒脈沖輸出時將本地世紀秒的值依次遞加。

4.基于權利要求1所述的溫度補償的對時守時系統的對時守時方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）選取晶振，通過FPGA倍頻后生成100MHz的頻率作為基準頻率使用；

2）將外部輸入的時鐘信號經解析后轉換成秒脈沖和世紀秒，并以100MHz的頻率對外部秒脈沖的寬度計數，每秒生成一個計數結果；

3）根據所述步驟2）輸出的秒脈沖寬度計數結果，計算晶振頻率；

4）令高速溫度傳感器緊貼所選晶振，實時測量晶振周圍溫度；

5）根據所選晶振的溫頻特性方程，利用所述步驟4）所測得的溫度及所述步驟3）計算的晶振頻率，計算晶振的溫度系數；

6）根據所選晶振的溫頻特性方程，利用所述步驟4）測得的溫度及所述步驟5）計算的溫度系數，計算得到晶振的頻率，并由此頻率得到秒脈沖寬度計數值，輸出秒脈沖；

7）在外部時鐘信號正常的情況下，將所述步驟2）解析得到的外部時鐘源的秒脈沖直接輸出，并測量自己輸出的秒脈沖和外部秒脈沖之間的差值，將其轉化為頻率誤差后加入到溫度系數的計算中，在下一個秒脈沖中進行溫度系數補償；在外部時鐘信號消失的情況下，將所述步驟6）計算得到的秒脈沖作為輸出，并在秒脈沖輸出時將本地世紀秒的值依次遞加，以此確保整個對時守時系統的正常運轉，通過綜合考慮外部時鐘正常和異常兩種情況，確保了二次智能設備對時和守時的精確。

5.根據權利要求4所述的對時守時方法，其特征在于，所述步驟3）中，晶振頻率的計算公式為，

其中，f為晶振頻率值，N_i，i＝1,2,3…n為第i次秒脈沖寬度計數值，n為計數次數。