專利名稱：多功能模擬、數字及背光三合一手表芯片的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種多功能電子表芯片。
背景技術：
目前市場上電子手表的顯示裝置包括指針表盤式的機械指示方式，也包括利用發光數碼管或液晶等數字顯示方式。由于人們看表習慣的不同，有的習慣數字顯示的，有的則習慣指針表盤式的，單一數字顯示或指針表盤式指示功能過于單一、且在光線條件差的情況下難于讀時、不能滿足人們多樣化的需求。部分手表為了同時具備數字顯示、指針表盤式指示和背光等多種功能，需要采用MCU或采用多顆相應功能的芯片才能實現，不僅成本高，而且產品的功耗和可靠性也不盡理想，造成了同時具備液晶數字顯示、指針表盤式指示和背光控制驅動的多功能手表在市場上難以推廣普及。

發明內容
本實用新型針對上述問題，提供一種結構簡單、可靠性高、低功耗的多功能模擬、數字及背光三合一手表芯片。這種多功能電子表芯片具有液晶數字顯示、指針表盤式指示和背光控制驅動的多種功能。
本實用新型的目的是這樣實現的本實用新型包括上電復位模塊A1、背光驅動模塊A2、基準電壓模塊A4、倍壓模塊A5、晶振模塊A6、分頻器模塊A7、控制模塊A8、計數器模塊A9及液晶顯示解碼及驅動模塊A11，其特征在于所述上電復位模塊A1分別與背光驅動模塊A2、分頻器模塊A7、控制模塊A8、計數器模塊A9相連；分頻器模塊A7分別與上電復位模塊A1、背光驅動模塊A2、基準電壓模塊A4、倍壓模塊A5、晶振模塊A6、控制模塊A8、計數器模塊A9、液晶顯示解碼及驅動模塊A11相連，并受上電復位模塊A1控制；基準電壓模塊A4還與晶振模塊A6相連，控制模塊A8還分別與計數器模塊A9和液晶顯示解碼及驅動模塊A11相連，并受上電復位模塊A1控制；計數器模塊A9還與液晶顯示解碼及驅動模塊A11相連，并受上電復位模塊A1控制。
上述的多功能模擬、數字及背光三合一手表芯片中，還包括聲音驅動模塊A3，聲音驅動模塊A3與分頻器模塊A7相連。
上述的多功能模擬、數字及背光三合一手表芯片中，還包括電機驅動模塊A10，電機驅動模塊A10分別與上電復位模塊A1、計數器模塊A9相連。
本實用新型的技術效果在于本實用新型針對現有手表芯片的不足，研制成功一種集液晶數字顯示、指針表盤式指示和背光控制驅動的多功能電子手表芯片，這種多功能電子手表芯片彌補了普通手表功能單一的缺陷，可滿足人們不同的看表習慣，并能在光線暗的情況下看表，方便了人們的使用；同時本實用新型還具有成本低、功耗小和可靠性高的優點，適合普遍推廣。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。


圖1是本實用新型實施例的結構框圖。
圖2是本實用新型實施例控制模塊的原理圖。
圖3是本實用新型實施例控制模塊的工作時序圖。
圖4是本實用新型實施例控制模塊數字表控制狀態機及解碼模塊的模塊圖。
圖5是本實用新型實施例液晶數字表部分的操作模式狀態圖。
圖6是本實用新型實施例電機驅動模塊的原理圖及時序圖。
圖7是本實用新型實施例背光驅動模塊的原理圖及時序圖。
圖8是本實用新型實施例的應用電路圖。
具體實施方式
參見圖1，圖1為本實用新型實施例的結構框圖。A1是上電復位模塊，在上電時產生一個微秒級的高電平脈沖，用來給整個芯片復位，使芯片狀態初始化。A2是背光驅動模塊，其工作原理與普通的背光發光電路相同，當按下L鍵時IND和DIS端口輸出脈沖配合外部電路，使背光片發光。A3是聲音驅動模塊，當電路需要輸出聲音信號時，接在ALA端口和VDD之間的蜂鳴片在ALA端口輸出頻率的驅動下發出相應聲響，亦可參照圖8通過一個電阻、一個NPN三極管和一個電感來加大蜂鳴片的聲音。A4是基準電壓產生模塊，用來產生一個相對電源正極為1V壓差的數字地來給晶振模塊A6和分頻模塊A7的高頻部分供電，以降低電路功耗。A5為倍壓電路模塊，配合F1K和CAP外接電容產生一個-1.5V的電壓，供液晶驅動之用。A6為晶振模塊，配合OSCI和OSCO腳外接的晶體振蕩器產生原振為32768HZ的標準時鐘信號。A7為分頻器模塊，用來將上述標準信號順序進行分頻，配合控制模塊A8的控制信號產生電路工作所需的各種定時脈沖波形和時序時鐘。A8為控制模塊，通過外接M、S、D三按鍵的不同操作來控制操作狀態機的狀態，結合分頻器模塊A7、計數器模塊A9和液晶顯示解碼及驅動模塊A11控制整個電路的工作狀態并將結果在外接的液晶、蜂鳴片及冷光片上直觀的體現出來。A9為計數器模塊，在控制模塊的控制下，記錄或調整秒計數器、分計數器、第二時區分計數器、鬧鈴分計數器、時計數器、第二時區時計數器、鬧鈴時計數器、日計數器、星期計數器、月計數器以及秒表計數器。A10為電機驅動模塊，將計數模塊A9輸入的電機驅動信號轉化為驅動步進電機轉動的MT1和MT2腳的固定脈寬的脈沖。A11為液晶顯示解碼及驅動模塊，將計數器的不同信號轉化為相應的SEG與COM的驅動信號，使液晶顯示相應的信息，液晶顯示解碼及驅動模塊的輸出端COM1、COM2、COM3、SEG1、SEG2、SEG3、SEG4、SEG5、SEG6、SEG7、SEG8、SEG9、SEG10、SEG11、SEG12、SEG13、SEG14、SEG15、SEG16分別與液晶顯示屏的相應腳連接。
注背光模塊為獨立功能模塊不受控制模塊的控制，由L鍵控制其工作狀態。
參見圖2，圖2為控制模塊的原理圖。圖中DIV為分頻器模塊，將晶振模塊提供的32768HZ的原振分頻成本實用新型工作所需的一系列的時鐘信號。N管6為有源電阻，在D鍵無操作時將其下拉成低電平，它和與非門5、反相器7、反相器8、T觸發器9、T觸發器10一起構成了按鍵采樣電路，負責將D按鍵的有效操作轉化為keyD的脈沖響應。門aoi21(1)、與非門2、T觸發器3和反相器4構成了按鍵延時電路，當持續按D鍵超過2秒時，信號delay變成低電平，為行針表快加做好準備。按鍵采樣電路、按鍵延時電路、門oaoi211(11)在64HZ、32HZ和alarm信號的配合下，構成了本實用新型的行針表調表電路。其中alarm信號在鬧鈴響鬧時為高電平，此時按D鍵調表功能無效，但是按D鍵可以通過keyD信號使數字表控制狀態機及解碼模塊12關閉鬧鈴，將alarm信號變為低電平，再按D鍵就可以調節行針表了。數字表控制狀態機及解碼模塊12控制著本實用新型數字表部分的工作狀態，通過M、S兩按鍵的操作，可以改變數字表控制狀態機及解碼模塊12的內部狀態機的狀態，經過內部解碼模塊解碼，最終控制整個數字表的工作狀態。10計數器15、T觸發器16、或非門17、反相器18、反相器19、三態門20、三態門21構成了行針表模塊的走時電路，它的功能是每20S提供給行針表一個進位脈沖。10計數器15同時也連接到了數字表計數模塊13，給數字表的秒計數部分提供邏輯翻轉。數字計數器模塊13在數字表控制狀態機及解碼模塊12的控制下，將不同計數器的數據送給液晶顯示解碼及驅動模塊14，使液晶同步顯示芯片的當前狀態。行針表調表電路和行針表走時電路通過或非門22和buffer23將行針表進位信號needle送到電機驅動模塊A10，驅動行針表電機，完成行針表的相應操作。
參見圖3，圖3為控制模塊的工作時序圖。在圖3所示的時序圖中，por為上電復位信號、alarm為響鬧信號、F64為64HZ時鐘信號、F32為32HZ時鐘信號、D為D按鍵操作信號、keyD為D按鍵響應信號、delay為按鍵延時信號、F1為1HZ時鐘信號、sec10為10秒翻轉信號、sec20為20秒翻轉信號、adiust為按鍵進位信號、adv為時鐘走時進位信號、needle為電機驅動信號，它們分別與圖2中的同名信號相對應。當por和alarm為低電平時。當按下D鍵時，keyD產生一個32HZ的低脈沖信號，adjust出現一個按鍵進位脈沖，needle出現相同驅動信號，如圖中箭頭1和箭頭2所示。當長按D鍵超過2秒時，delay由高電平變為低電平，同時adjust出現32HZ的進位脈沖信號，needle出現相同驅動信號，實現行針表的快加，如箭頭3所示。當計數器計慢20S時，sec10和sec20信號翻轉，adv出現一個進位脈沖，needle出現相同驅動信號，如箭頭4所示。以上是本實用新型按鍵進位和走時進位的全部時序關系。其中，needle信號出現的所有脈沖信號的寬度都為32HZ。
參見圖4，圖4是本實用新型控制模塊A8中數字表控制狀態機及解碼模塊的模塊圖。控制模塊A8包含按鍵掃描模塊B1、主狀態機C1、子狀態機D1、D2、D3、D4、D5、E1和狀態解碼模塊F1。按鍵掃描模塊B1將M、S鍵的按鍵操作轉化為相應的脈沖信號和電平信號，用來控制各狀態機的狀態。主狀態機C1控制著整個表的不同工作模式，其狀態分別對應當前時間模式、日歷模式、鬧鐘模式、第二時區時間模式、秒表模式。子狀態機D1的狀態分別對應著當前時間模式下的當前時間模式、秒設置模式、小時設置模式、分設置模式、12/24小時轉換模式。子狀態機D2的狀態分別對應著日歷模式、月設置模式、日設置模式、星期設置模式。子狀態機D3的狀態分別對應著鬧鈴模式、鬧鈴小時設置模式、鬧鈴分十位設置模式、鬧鈴分個位設置模式、鬧鈴和整點報時開啟關閉設置模式。子狀態機E1的狀態分別對應著鬧鈴開啟\整點報時開啟模式、鬧鈴關閉\整點報時關閉模式、鬧鈴開啟\整點報時關閉模式、鬧鈴關閉\整點報時開啟模式。子狀態機D4的狀態分別對應著第二時區時間模式、第二時區小時設置模式、第二時區分設置模式、第二時區12/24小時轉換模式。子狀態機D5的狀態分別對應著秒表模式、開啟秒表模式、停止秒表模式、秒表復位模式。狀態解碼模塊F1將主狀態機C1、子狀態機D1、D2、D3、D4、D5、E1的當前狀態譯碼成相應的控制信號來控制相關電路的工作狀態。
注背光模塊為獨立功能模塊不受控制模塊的控制，由L鍵控制其工作狀態，詳細情況將在下面介紹。
參見圖5，圖5為本實用新型中液晶顯示數字表部分的具體操作流程圖。其具體操作如下改變顯示模式上電初始狀態為當前時間模式；按M鍵，進入日歷模式；再按M鍵，進入鬧鈴模式；再按M鍵，進入第二時區時間模式；再按M鍵，進入秒表模式；再按M鍵，返回到當前時間模式。
時間設置在當前時間模式下，按住S鍵超過2秒，進入秒設置，秒對應的數字閃爍，按M鍵使秒清零，若大于30秒，清零的同時分鐘加一，若小于30則清零的同時分鐘不進位；再按S鍵進入小時設置，小時對應的數字閃爍，再按M鍵遞增改變小時；再按S進入分設置，分對應的數字閃爍，再按M鍵遞增改變分；再按S鍵進入12小時/24小時模式設置，數字12或24閃爍，按M鍵在12H/24H之間循環；再按S鍵退出設置，返回到當前時間模式。
日歷設置在日歷模式下，按住S鍵超過2秒，進入月設置，月對應的數字閃爍，再按M鍵遞增改變月份；再按S鍵進入日設置，日對應的數字閃爍，再按M鍵遞增改變日；再按S鍵進入星期設置，星期對應的字符閃爍，再按M鍵遞增改變星期；再按S鍵退出設置，返回到日歷模式。
鬧鈴設置在鬧鈴模式下，按住S鍵超過2秒，進入鬧鈴小時設置，鬧鈴小時對應的數字閃爍，再按M鍵遞增改變鬧鈴小時；再按S鍵進入鬧鈴分鐘十位設置，鬧鈴分鐘十位對應的數字閃爍，再按M鍵遞增改變鬧鈴分鐘十位；再按S鍵進入鬧鈴分鐘個位設置，鬧鈴分鐘個位對應的數字閃爍，再按M鍵遞增改變鬧鈴分鐘個位；再按S進入整點報時和鬧鈴開關模式，整點報時和鬧鈴默認狀態均為開啟，按M鍵關閉整點報時和鬧鈴，再按M鍵開啟鬧鈴、整點報時保持關閉狀態，再按M鍵，開啟整點報時并關閉鬧鈴，再按M鍵整點報時和鬧鈴都開啟，再按M鍵照上述次序循環；再按S鍵則退出設置，返回到鬧鈴模式。
第二時區時間設置在第二時區時間模式下，按住S鍵超過2秒，進入小時設置，小時對應的數字閃爍，再按M鍵遞增改變小時；再按S進入分設置，分對應的數字閃爍，再按M鍵遞增改變分；再按S鍵進入12小時/24小時模式設置，數字12或24閃爍，按M鍵在12H/24H之間循環；再按S鍵退出設置，返回到第二時區時間模式。
秒表設置在秒表模式下，按S鍵，開始計時，冒號閃爍，再按S鍵則計時停止，冒號亦停止閃爍。無論在計時或計時停止狀態下，按S鍵超過兩秒，計時器均清零。若在秒表正在計時的情況下按M鍵進入其他模式，秒表將仍在后臺計時。
注在設置時，按M鍵遞增，若按住M鍵超過2秒時，要改變的數字將以每秒8下的速度增加。圖中的按M鍵和按S鍵是指通過按鍵操作將M或S接電源正極。在上述2或3或4或5或6的設置過程中，如果兩分中內沒有任何按鍵操作，本表將自動接收新設置的值。
參見圖6，圖6為電機驅動模塊A10的工作原理圖及時序關系。圖中或非門24、T觸發器25、與非門26、反相器27、與非門28、反相器29、與非門30、或非門31、buffer32、N管33、或非門34、buffer35、P管36、或非門37、buffer38、P管39、或非門40、buffer41、N管42一起構成了電機驅動模塊，它的作用是將needle的脈沖信號轉化為電機驅動端MT1和MT2的交替脈沖信號，并保證MT1和MT2有足夠的驅動能力驅動行針表電機轉動。MT1、MT2和needle的時序關系如圖6的時序圖所示，其中，por為上電復位信號，使電路在初始化。
參見圖7，圖7為為背光驅動模塊A2的原理圖及時序關系圖。N管44為有源電阻，在L鍵無操作時將其下拉成低電平。RC振蕩器47為使能RC振蕩器，當EN為高電平時，RC振蕩器提供約320K的振蕩頻率，當EN為低電平時，RC振蕩器停止工作。分頻器48為16分頻器，當RST信號為低電平時電路復位，當RST為高電平時，將輸入的時鐘信號進行16分頻，輸出占空比為15/16、頻率為原頻率的1/16的時鐘信號。N管44、RC振蕩器47、分頻器48與反相器45、反相器46、與非門49、buffer50、buffer51、buffer52、反相器53、與非門54、反相器55、與非門56、buffer57、buffer58、buffer59一起構成了背光驅動電路，它的主要作用是通過IND和DIS端給外圍電路提供相應的時鐘信號和適當的驅動能力。在時序關系圖中，L為背光按鍵、clk1為占空比為1∶3的512HZ時鐘信號、clk2為占空比為1∶1的512HZ時鐘信號、clk3為占空比為15/16的20KHZ時鐘信號(當L鍵按下時)。當L鍵未按下時，RC振蕩器47不工作，分頻器48始終保持復位狀態，clk3為高電平，IND和DIS均為低電平。當L鍵按下時，RC振蕩器47振蕩并提供320K的時鐘信號，分頻器48也開始工作并將RC提供的時鐘信號進行分頻，提供占空比為15/16，頻率為20K的時鐘頻率信號clk3，此時，在clk1和clk2的共同配合下，IND和DIS輸出背光工作所需要的頻率，不斷控制外圍電路的三極管的開與關，來給電感充放電，利用電感的延時特性，在背光片兩端產生幾十伏的高壓，使背光片發光，詳細情況可見圖8所示的具體應用實施例。
參見圖8，圖8為本實用新型的具體應用電路圖。圖中各元件具體參數如下60為液晶，61為電感，62為普通二極管，63為電阻，64為電源，，65為NPN三極管，66為冷光片，67為NPN三極管，68、69為按鍵，70為指針表的電機，71為蜂鳴片，72為電阻，73為電感，74為NPN三極管，75為電容，76為晶振，頻率為32768HZ，77、78為按鍵，79、80為電容。
液晶60的引腳分別與本實用新型的COM1、COM2、COM3、SEG1、SEG2、SEG3、SEG4、SEG5、SEG6、SEG7、SEG8、SEG9、SEG10、SEG11、SEG12、SEG13、SEG14、SEG15、SEG16相連，構成液晶數字顯示部分。電源64負責給整個電路供電。電感61、二極管62、電阻63、三極管65、冷光片66和三極管67構成了背光外部電路，背光部分的工作原理與常見的背光產生電路相同工作時通過IND控制三極管67的快速開啟和關閉來給電感61不斷充電，由于電感的滯留特性使得背光片兩端的電壓升高，腳DIS控制三極管65的開關來瀉放背光片上的電荷，IND和DIS連續的對冷光片兩端升壓和放電動作使得背光片持續發光。指針表電機70的兩端分別與MT1和MT2相連，通過MT1和MT2輸出的交替脈沖推動電機進行步進轉動。蜂鳴片71、電阻72、電感73和NPN管74構成了本實用新型的聲音產生部分，工作時ALA腳高頻率的開關作用在蜂鳴片71兩端產生交替的電壓使其發聲。電容75的兩端分別連接電源正極和VREF腳，目的是使內部的VREF電壓更加穩定。晶振76的兩端分別連接腳XI和XO，給芯片提供頻率為32768HZ的原振。電容79的兩端分別連接腳F1K和CAP，配合芯片內部的電路構成了本實用新型的倍壓電路，給液晶顯示部分提供了工作所需的-1.5V的電壓。電容80兩端分別連接VDD和腳VSS，目的是為了使倍壓電路產生的-1.5V的電壓更加穩定。
權利要求1.一種多功能模擬、數字及背光三合一手表芯片，包括上電復位模塊(A1)、背光驅動模塊(A2)、基準電壓模塊(A4)、倍壓模塊(A5)、晶振模塊(A6)、分頻器模塊(A7)、控制模塊(A8)、計數器模塊(A9)及液晶顯示解碼及驅動模塊(A11)，其特征在于所述上電復位模塊(A1)分別與背光驅動模塊(A2)、分頻器模塊(A7)、控制模塊(A8)、計數器模塊(A9)相連；分頻器模塊(A7)分別與上電復位模塊(A1)、背光驅動模塊(A2)、基準電壓模塊(A4)、倍壓模塊(AS)、晶振模塊(A6)、控制模塊(A8)、計數器模塊(A9)、液晶顯示解碼及驅動模塊(A11)相連，并受上電復位模塊(A1)控制；基準電壓模塊(A4)還與晶振模塊(A6)相連，控制模塊(A8)還分別與計數器模塊(A9)和液晶顯示解碼及驅動模塊(A11)相連，并受上電復位模塊(A1)控制；計數器模塊(A9)還與液晶顯示解碼及驅動模塊(A11)相連，并受上電復位模塊(A1)控制。
2.根據權利要求1所述的多功能模擬、數字及背光三合一手表芯片，其特征在于還包括聲音驅動模塊(A3)，聲音驅動模塊(A3)與分頻器模塊(A7)相連。
3.根據權利要求1所述的多功能模擬、數字及背光三合一手表芯片，其特征在于還包括電機驅動模塊(A10)，電機驅動模塊(A10)分別與上電復位模塊(A1)、計數器模塊(A9)相連。
專利摘要本實用新型為一種多功能模擬、數字及背光三合一手表芯片，包括上電復位模塊(A1)、背光驅動模塊(A2)、聲音驅動模塊(A3)、基準電壓模塊(A4)、倍壓模塊(A5)、晶振模塊(A6)、分頻器模塊(A7)、控制模塊(A8)、計數器模塊(A9)、電機驅動模塊(A10)及液晶顯示解碼及驅動模塊(A11)。所述上電復位模塊(A1)提供各模塊的上電復位脈沖，背光驅動模塊(A2)提供背景光的驅動信號，聲音驅動模塊(A3)提供聲音驅動信號，控制模塊(A8)分別控制計數器模塊(A9)、電機驅動模塊(A10)及液晶顯示解碼及驅動模塊(A11)的工作。本實用新型集液晶數字顯示、指針表盤式指示和背光控制驅動于一體，具有功能多、成本低、功耗小和可靠性高的優點。
文檔編號G04G9/00GK2906702SQ200620013840
公開日2007年5月30日 申請日期2006年4月28日 優先權日2006年4月28日
發明者李曉白, 桑興元 申請人:深圳集成微電子有限公司