数字时钟的由来和原理

数字时钟是电子计算机的一种输入输出设备,它的功能是把来自计算机的脉冲信号转变为时间信号。它是一种模拟式的时间基准,由集成电路组成,可以方便地安装在计算机中或外设上。在数字电路中,数字时钟是一个重要的组成部分。

在现代电子系统中,由于采用了大规模集成电路技术、微处理器技术和先进的控制方式等新技术和新器件,使整个系统的可靠性大大提高;同时随着微型计算机的广泛使用和普及化以及计算机网络技术的飞速发展和广泛应用,使人们越来越离不开各种类型的数字系统了。

数字时钟简介

数字时钟,就是以数字显示取代模拟表盘的钟表,在显示上它用数字反应此时的时间,它还能同时显示时,分,秒,星期,温/湿度等,且能够对时,分,秒准确进行校时。

数字时钟设计

数字电子技术的迅速发展,使各种类型集成电路在数字系统、控制系统、信号处理等方面得到了广泛的应用。为了适应现代电子技术的迅速发展需要,能够较好的面向数字化和专用集成电路的新时代,数字电路综合设计与制作数字钟,可以让我们了解数字时钟的原理。在实验原理的指导下,培养了分析和设计电路的能力。并且学会检查和排除故障,提高分析处理实验结果的能力。

数字时钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置。与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性,且无机械装置,具有更长的使用寿命,已得到广泛的使用。数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路,一般是由振荡器、分频器、计数器、显示器等几部分组成。其中包括了组合逻辑电路和时序电路。数字钟的设计方法有许多种,例如:可用中小规模集成电路组成电子钟;也可以利用专用的电子钟芯片配以显示电路及其所需要的外围电路组成电子钟;还可以利用单片机来实现电子钟等等。

目前市面上有哪些类型的数字时钟?

一:GPS/北斗时钟

具备免维护、精准、可靠等特点,可以实现时间的同步(同步时钟)。GPS北斗卫星时钟以GPS北斗卫星系统为时间基准,输出与UTC时间高度同步的秒(1PPS)、分(1PPM)、时(1PPH)等脉冲信息,以及标准的北京时间时、分、秒、公历年、月、日信息,还可实现工频量的测量,并按照相应的格式经串行口分别输出日期、时间。在诸多涉及国计民生的重要领域,高精度、高安全性能的北斗卫星同步时钟可以保证整个系统的安全运行。我们自主研发的北斗卫星导航系统(以下简称北斗系统)是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要,自主建设运行的全球卫星导航系统,是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要时空基础设施。

如:GPS北斗卫星时钟在电力系统中的应用

(1)记录与时间有关的信息的装置(系统):如故障录波器、事件顺序记录装置、RTU远动装置、计算机监控(监测)系统、电网预决策分析系统、各级调度SCADA/EMS系统、电力系统实时动态监测系统(WAMS)、电能量计费系统、水调自动化系统、电厂机组控制系统、电力市场交易系统、配电网自动化系统、负荷控制和用电管理系统、通信网监控系统、电厂和调度生产信息管理系统、电力企业信息管理系统(MIS)、调度录音电话等。

(2)将时间显示给运行人员观察或作人工记录的时间显示屏。

(3)有必要记录其动作时间的控制装置(系统):如微机保护装置、变电站监控系统的后台系统、电网安全自动装置等。

(4)工作原理建立在时间同步基础上的装置(系统):如雷电定位系统、同步相量测量装置(PMU)、线路故障行波测距装置等。

(5)要求在同一时刻记录其采集数据的系统:如保护信息管理机、电网频率按秒考核系统等。

(6)用于继电保护试验,检验线路纵联保护(高频相差保护装置)。

(7)大型局域网的时间同步。

二:NTP服务器

NTP服务器的授时精度通常在毫秒级别,可以在任何地方提供时间同步,所以一般用于大多数时间精度要求不是很高的应用场景如网络管理时间同步;

三:数字时钟

数字时钟一般指子母钟系统中的子钟,也叫数码子钟,它的授时方式也分为NTP网络授时,GPS/北斗卫星授时。它与普通挂钟的区别是,数字时钟可以定期通过母钟自动校时,以保证数字时钟的时间精确性。而普通挂钟是没有自动校时功能,长时间运行会有误差。

四:普通挂钟

普通时钟有走时误差,需要定期调整,维护工作相当繁琐。如果因不能及时维护时间信息导致的时间不可靠,可能会对生产、社会生活带来极大的不便,甚至造成损失、纠纷等等。

例如标准化考场内,如果教室只装一台普通挂钟,一天,一周,一个月后的时间误差会越来越大,普通时钟不会自动校时,需要人工每个挂钟去调时间,一个标准化考场至少也有几十间、上百间教室,所以一般会选用NTP服务器或GPS时钟;

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