一种公共广播时钟系统及设备的制作方法

本实用新型涉微电子技术领域，尤其是一种公共广播时钟系统及设备。

背景技术：

时钟同步及授时模块被广泛应用于公共广播系统中，为定时广播提供时钟基础，同时也用于时间和日期显示。目前多由主控cpu读取时钟芯片获取时间信息，采用手动或网络授时，有些也会采用北斗、gps或电波钟进行授时。

但现有的时钟同步及授时模块或系统大部分存在以下问题：

(1)现有技术中高精度实时时钟芯片的时间误差，主要是来源于时钟芯片中晶振的频率误差，0℃～40℃时钟精度多数为±5ppm(每周误差2.88秒)，性能较强的也在±2ppm(每周误差1.2秒)。而晶振的频率误差主要是由于温度变化引起的，将温度对晶振谐振频率所产生的误差进行有效的补偿，是提高时钟晶振的关键。可是由于温度受外界因素影响较大，这就很难保证温度的实时补偿；

(2)现有技术的授时方式不够精确，往往会造成时钟芯片在授时的过程中就会产生误差，很难保证对高精度实时时钟的要求；

(3)现有技术的方式比较单一，在信号较差环境下，能以保证接收到授时信号，造成无法自动授时；

(4)现有技术的多类高精度实时时钟芯片时钟精度只精确到秒，造成应用产品时钟走时不能同步显示，每个产品间都会有几百个毫秒的时间差，定时广播也就不能实现同步执行。

技术实现要素：

为解决上述技术问题之一，本实用新型的目的在于：提供一种支持多种自动授权方式、精确度高的一种公共广播时钟系统及以对应的设备。

本实用新型所采取的技术方案是：

第一方面，本实施新型提供了一种公共广播时钟系统，包括：数据处理模块、北斗授时模块、电波钟授时模块、收音授时模块、时钟芯片以及时钟显示模块；

其中，所述北斗授时模块连接所述数据处理模块，所述电波钟授时模块连接所述数据处理模块，所述收音授时模块连接所述数据处理模块，所述时钟芯片连接所述数据处理模块，所述时钟显示模块连接所述数据处理模块。

在本实用新型的一些实施例中，所述系统还包括第三方接口，所述第三方接口通过ttl串口通信与所述数据处理模块连接。

在本实用新型的一些实施例中，所述北斗授时模块包括北斗授时芯片组和外置天线；所述外置天线连接至所述北斗授时芯片组，所述北斗授时芯片组通过ttl串口通信与所述数据处理模块连接。

在本实用新型的一些实施例中，所述收音授时模块包括收音接收芯片和锁相环选频电路；所述收音接收芯片连接至所述锁相环选频电路，所述锁相环选频电路连接至所述数据处理模块。

在本实用新型的一些实施例中，所述电波钟授时模块包括信号接收单元、放大器单元以及滤波单元，所述信号接收单元连接所述放大器单元，所述放大器单元还连接至所述滤波单元，所述滤波单元还连接至所述数据处理模块。

在本实用新型的一些实施例中，所述时钟芯片通过集成电路总线连接至所述数据处理模块。

第二方面，本实用新型提供一种公共广播时钟设备，该设备包括第一方面中的公共广播时钟系统。

本实用新型的有益效果是：通过北斗授时模块、电波钟授时模块以及收音授时模块多种自动授时方式，能够保证无论是在室内环境，还是在室外环境都能到达自动授时的目的；通过多种授时方式，进行误差实施补偿，提高授时精度；本实用新型还设置有时钟芯片，可以避免因系统或设备断电关机而导致授时误差。

附图说明

图1为本实用新型一种公共广播时钟系统的模块结构示意图；

图2为本实用新型另一种公共广播时钟系统的模块结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

首先，对本申请中涉及的相关技术的名词缩写进行解释：

生存时间值(timetolive，ttl)，指域名解析在dns服务器中存留时间，字段指定ip包被路由器丢弃之前允许通过的最大网段数量。

第一方面，参照图1，本实用新型所提供的一种公共广播时钟系统，其包括数据处理模块、北斗授时模块、电波钟授时模块、收音授时模块、时钟芯片以及时钟显示模块，其中北斗授时模块、电波钟授时模块以及收音授时模块的输出端均连接至数据处理模块，数据处理模块的输出端连接至时钟显示模块的输入端，时钟芯片与数据处理模块相连接。

具体地，北斗授时模块用于根据北斗卫星信号进行授时，北斗授时模块采用北斗卫星系统授时机制，北斗卫星系统中的高精度原子钟的准确时间发送给北斗授时模块，北斗授时模块接收北斗卫星发送的时间同步信号，获得外部时间基准信号；利用实施例系统中恒温晶体钟的短稳特性及卫星授时信号的长稳特性，输出高精度的时间同步信号，脉冲信号授时精度在50ns-20ns之间。在北斗授时模块中还可以包括时间同步子模块，该时间同步子模块可以包括卫星接收天线、北斗高精度授时接收板、时频标数据处理单元、各类应用处理单元以及接口模块。

参照图2，在一些可选的实施例中，北斗授时模块可以包括北斗授时芯片组和外置天线，其中，外置天线的输出端连接至北斗授时芯片组，北斗授时芯片组通过ttl串口通信连接至数据处理模块。外置天线用于接收北斗卫星发送的时间同步信号，北斗授时芯片组用于根据外置天线接收的信号转换得到高精度的时间同步信号并发送至数据处理模块。

实施例系统中的电波钟授时模块用于接收无线电电波，根据该无线电电波的授时信号进行变换得到标准时间信号。具体地，电波钟授时模块所接收的无线电电波是由标准时间授时中心将标准时间信号进行编码，即通过商业码则进行加密，利用低频(20khz～80khz)载波方式将时间信号以无线电长波向空间发射的无线电电波。授时信号的发射部分由原子钟、时间信号处理器、调制器、载波振荡器、激励级、强放级和发射天线组成。原子钟作为时钟源，产生相对准确和稳定的时频标准，这个时频标准通过系统分频器得到实时的标准时间信息。如：年、月、日、时、分、秒、毫秒、微妙等时间信息，这些时间信息通过时间信息处理器，进行码变换和加密等信号处理，形成标准授时信号，再将标准授时信号送到调制器去调制一个高频载波，调制好的信号通过激励器以一定的激励功率去激励发射机的强放级，由强放级产生数十千瓦的功率向空间发射无线电电波。电波钟授时模块根据无线电电波钟解析得到授时信号，并将授时信号进过滤波放大等处理发送至数据处理模块。

在一些可行的实施例中，电波钟授时模块包括信号接收单元、放大器单元以及滤波单元；其中信号接收单元的输出端连接至放大器单元的输入端，放大器单元的输出端连接至滤波单元的输入端，滤波单元的输出端连接至数据处理模块。具体地，信号接收单元中的接收天线用于通过空间感应接收由授时中心反射的实时授时信号；由于接收的信号较弱，信号传输至放大器单元，经过前端放大器、放大器输出这调谐放大器进行选频放大，将放大后的信号传输至滤波单元，经波形形成器进行整形，再经过滤波，再进行检波调谐，从载波中提取时间信号，即一串有规律的脉冲，该脉冲再到接收信号处理器进行变换处理，时间还原后得出标准时间，并将得到的标准时间传送至信号处理模块。

实施例系统中的收音授时模块，用于接收广播报时信号中加入的时间码信号，根据整点报时信号的时间码信号得到标准时间，并将标准时间传输至数据处理模块，进行时间自动校准。具体地，实施例系统在收音授时过程中，报时的方式是在在每小时整点前报出五声低音，整点时报出一声高音，并以其高音起点作为整点。信号的频率为：低音信号的频率800hz，允许误差0.8hz；高音信号的频率为1600hz，允许误差1.6hz。信号的时间格式为：低音信号持续时间0.25s，高音信号持续时间0.5s，持续时间允许误差0.001s。每两声间隔时间为1s，允许误差0.001s。整点报时的准确度为：中央人民广播电台报时准确度优于1/100s。地方人民广播电台整点报时准确度优于5/100s。

在一些可选的实施例中，收音授时模块包括收音接收芯片和锁相环选频电路，其中，收音接收芯片连接至锁相环选频电路，锁相环选频电路的另一输出端连接至数据处理模块。收音接收芯片用于通过接收天线输入的高频调制的微弱信号，经过放大、变频和检波得到还原后的音频信号，锁相环选频电路用于检测输入的收音音频信号和输出信号的相位差，并将检测出的相位差信号通过鉴相器转换成电压信号输出，经低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压，对振荡器输出信号的频率实施控制。

在实施例的系统中时钟芯片用于记录系统的本地时间，例如在系统断电的状态下，由于本地时钟芯片内置电池，可以保证系统走时正常；在系统恢复上电后，系统向时钟芯片获取上一次的授时记录，并根据断电未能进行授时的时长，系统自动补偿该时长所产生的时间差。实施例系统中的数据处理模块用于采集北斗授时模块、电波中授时模块以及收音授时模块发送的时钟信息，并加入时间补偿对时钟芯片进行授时；并根据时钟芯片中的时间信息根据存储在数据处理模块中的算法逻辑控制时钟显示模块显示时间日期信息。而实施例系统中的时钟显示模块用于根据数据处理模块的控制信息进行时间日期信息的可视化显示。

在本实施中，对时钟芯片中的时间进行补偿的过程为：

1.生成补偿参数

设置校准补偿时间d天；首先根据北斗授时模块和本地时钟芯片秒变化中断，配合系统时钟，将时间精度扩展到毫秒；在秒变化前5个毫秒对本地时钟芯片进行授时，记录并存储此时刻的标准时间；10秒后得到本地时钟与北斗授时模块时间差值tk，即授时时间误差；在d天内系统不断电，北斗授时模块信号正常，得到d天后系统的本地时钟与北斗授时模块时间差值td；最终得到每天本地时钟补偿参数t＝(td-tk)/d。

2.对系统的本地时钟进行补偿

系统在正常工作状态下，每次北斗授时记录并存储此时刻的标准时间，如果24h北斗授时模式信号异常，系统将自动对本地时钟芯片进行时间补偿；系统在断电状态下，本地时钟芯片内置电池，保证正常走时。在机器上电时，系统主动查询上次授时记录，如果n天未授时，系统自动补偿n天产生的时间差。

3.时钟显示同步

根据刷新时间差，在秒变化提前几个毫秒刷新时间显示。解决所有系统终端时钟走时同步显示的问题。

在一些可行的实施例中，系统还包括第三方接口，该第三方接口通过ttl串口通信与系统的数据处理模块连接。具体地，第三方接口可以实现系统的功能扩展，接入更多应用功能的模块或模组。

第二方面，本实用新型的实施例还提供一种公共广播时钟设备，其包括了第一方面中的公共广播时钟系统。

综上所述，本实用新型与现有技术相比，具有以下的特点或优点：

1、本实用新型采用多种时钟授时模块提供时钟同步基准，保证多种环境下，都能获取到准确时间。

2、本实用新型能够通过实施补偿提高断电授时精度，可使得断电关机7天后误差小于1秒。

3、本实用新型时钟走时同步显示，保证定时广播终端定时广播同步执行。

4、本实用新型采用多种自动授时方式，保证在室内环境下，没有北斗或gps信号时，也能够达到自动授时的目的。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“另一实施方式”或“某些实施方式”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。