CN204667049U - 北斗和gps双模授时嵌入式时间同步设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种北斗和GPS双模授时嵌入式时间同步设备，以可编程逻辑器件、北斗接收机、GPS接收机和嵌入式微控制器为核心，还设有外部硬件电路集成串口、IRIG-B(DC)码输入隔离模块、IRIG-B(DC)码差分输出模块、IRIG-B(AC)码硬件输出模块及IRIG-B(AC)码输入解码模块，嵌入式微控制器连接嵌入式按键和液晶显示器，利用可编程逻辑器件与嵌入式微控制器进行IRIG-B码***设计，通过协议将GPS、北斗、直流码解码、交流码解码、守时五种方式的当前模式、当前时间信息以及模式的状态集成于一条码流中，传输给嵌入式微控制器进行串口处理后从液晶显示器显示出，满足了多种卫星授时、高精度时间同步码编码输出及输入解码以及实时时间信息显示与模式切换功能于一体的要求。
Description
技术领域
本实用新型属于卫星授时技术领域，具体涉及一种采用北斗和GPS双模切换技术实现时间同步的设备。
背景技术
时间同步设备是向测控***提供基准时间信息与频率信息的设备，只有测控***之间实现了时间同步才可进行其他一切活动。其技术的核心是授时同步和时间码的传递，随着众多授时方式的出现并快速发展，时间同步技术也终将不断地前进。
时间码的传递则主要是对IRIG-B码进行设计与运用，格式标准定制于美国靶场司令委员会下属的靶场仪器组(Inter-Range Instrumentation Group，IRIG)。作为一种重要的用于时间同步的串行时间码，IRIG-B码分为直流码(DC码)和交流码(AC码)两种格式，被广泛的运用于靶场测控中心、军队指挥中心及电力***等。
国内对于时间同步设备的研制经历了一个由国外引进到国内生产的过程。早在二十世纪50年代，因为武器的实验需要我国从苏联购买了第一套时间同步设备，后来为了满足各种实验的需求国内也相继开发出了众多类型的终端，但由于没有一个统一的标准一度出现了设备品种繁多、参数不同、体积庞大及设计原理复杂的局面，1984年我国研制出了以IRIG-B码为格式码的时间编码钟，因其同步精度、频率及可靠性等各项指标都达到要求而在1986年将IRIG-B码作为同步设备的首选码。虽其后的一段时间内因为厂商对于技术标准掌握的不纯熟而使得产品存在部分问题，但后来国家颁布的同步标准使这一情况得到了改善。从90年代到现在的二十几年里，中科院国家授时中心也相继发布了基于IRIG-B码的时间同步装置，但在功能的实现上都较为单一，诸如基于GPS实现直流码或者交流码的产生等。虽然这些产品也为业内提供了很好的标准，但是考虑到部分条件的限制，只有将GPS和我国自主研发的北斗组合起来进行双模授时才可更好地实现时间的同步。
目前现有的时间同步设备一般都是采用单一的授时方式，对于时间同步码也只是单一的编码或者解码并且对于实时时间信息没有一个显示功能。随着科学技术的发展，对于还停留在国家标准层面的时间同步码编码解码精度已经慢慢不能满足需求。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种北斗和GPS双模授时嵌入式时间同步设备，该北斗和GPS双模授时嵌入式时间同步设备克服了上述诸如时间同步的授时方式及功能实现单一、时间精度不高等技术上的缺陷，满足了通过软件智能切换的多种卫星授时方式、高精度时间同步码编码输出、时间同步码输入解码以及实时时间信息显示与模式切换功能于一体的要求。
本实用新型为了解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种北斗和GPS双模授时嵌入式时间同步设备，包括可编程逻辑器件以及分别与所述可编程逻辑器件连接的北斗接收机、GPS接收机和嵌入式微控制器，还设有分别与所述可编程逻辑器件连接的外部硬件电路集成串口、IRIG-B(DC)码输入隔离模块、IRIG-B(DC)码差分输出模块、IRIG-B(AC)码硬件输出模块以及IRIG-B(AC)码输入解码模块，其中，所述可编程逻辑器件采用EP2C8T144C8N，所述嵌入式微控制器采用STM32F103RBT6，所述嵌入式微控制器具有按键输入接口和液晶显示输出接口，所述按键输入接口连接嵌入式按键，所述液晶显示输出接口连接嵌入式液晶显示器，上位机与所述外部硬件电路集成串口连接。
进一步地说，IRIG-B(AC)码硬件输出模块包括依次连接的DA转换芯片、低通滤波器、运算放大器和变压器。
进一步地说，IRIG-B(AC)码输入解码模块具有依次连接的隔离变压器、绝对值放大电路、过零比较电路。
进一步地说，IRIG-B(DC)码输入隔离模块具有隔离芯片和隔离电源。
进一步地说，所述可编程逻辑器件通过IO口与所述北斗接收机和所述GPS接收机连接。
进一步地说，所述可编程逻辑器件与所述IRIG-B(AC)码硬件输出模块通过IO口连接。
进一步地说，所述可编程逻辑器件与所述IRIG-B(AC)码输入解码模块之间预留有进行脉冲信号传输的IO口。
进一步地说，所述可编程逻辑器件与所述IRIG-B(DC)码输入隔离模块通过IO口连接。
本实用新型的有益效果是：
1)授时模式的选择上集成北斗与GPS两种、模式切换上采用上位机串口处理与嵌入式按键处理两种方式协同工作；
2)设备功能上集成时间同步码编解码一体化；
3)利用嵌入式微控制器与可编程逻辑器件之间建立独特的协议通道，用于对北斗/GPS/直流码解码/交流码解码/自定义守时五种时间及状态进行显示；
4)在直流码解码硬件设计中，采用隔离方式使得可编程逻辑器件避免击穿问题；
5)在交流码编码模块设计中，使用较为先进的AD转换芯片进行电路设计，从而提升交流码输出的稳定性与精度；
6)在交流码解码模块设计中，使用较为先进的嵌入式微控制器进行电路设计，从而提升交流码解码效率。
附图说明
图1为本实用新型的北斗和GPS双模授时嵌入式时间同步设备的原理框图；
图2为本实用新型的IRIG-B(AC)码输入解码模块的硬件原理图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本实用新型的具体实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的优点及功效。本实用新型也可以其它不同的方式予以实施，即，在不悖离本实用新型所揭示的范畴下，能予不同的修饰与改变。
实施例：一种北斗和GPS双模授时嵌入式时间同步设备，包括可编程逻辑器件1以及分别与所述可编程逻辑器件连接的北斗接收机2、GPS接收机3和嵌入式微控制器4，还设有分别与所述可编程逻辑器件连接的外部硬件电路集成串口5、IRIG-B(DC)码输入隔离模块6、IRIG-B(DC)码差分输出模块7、IRIG-B(AC)码硬件输出模块8以及IRIG-B(AC)码输入解码模块9，如图1所示。其中，所述可编程逻辑器件采用EP2C8T144C8N，所述嵌入式微控制器采用STM32F103RBT6，所述嵌入式微控制器具有按键输入接口和液晶显示输出接口，所述按键输入接口连接嵌入式按键，所述液晶显示输出接口连接嵌入式液晶显示器，上位机与所述外部硬件电路集成串口连接。
IRIG-B(AC)码硬件输出模块包括依次连接的DA转换芯片、低通滤波器、运算放大器和变压器，可编程逻辑器件内部设计最终输出的是交流码的数字信号，通过DA转换芯片及后续处理输出模拟信号，DA转换芯片输出差分信号后，为了防止干扰将信号经过7阶低通滤波器进行滤波处理，由于经过滤波器后的信号还是差分信号，所以要将差分信号经过运算放大器变成单端信号。
IRIG-B(AC)码输入解码模块具有依次连接的隔离变压器、绝对值放大电路、过零比较电路。IRIG-B(AC)码于信道传输后发生变形衰减等现象，在进行解码时肯定需要对其进行硬件处理，隔离变压器是为了将输入的交流信号进行隔直通交处理，绝对值放大电路是用来产生两路等幅反相的交流信号，过零比较电路是为了生成解码所需的频率信号，IRIG-B(AC)码输入解码模块的硬件原理图如图2所示。
IRIG-B(DC)码输入隔离模块具有隔离芯片和隔离电源。
所述可编程逻辑器件通过IO口与所述北斗接收机和所述GPS接收机连接。
所述可编程逻辑器件与所述IRIG-B(AC)码硬件输出模块通过IO口连接。
所述可编程逻辑器件与所述IRIG-B(AC)码输入解码模块之间预留有进行脉冲信号传输的IO口。
所述可编程逻辑器件与所述IRIG-B(DC)码输入隔离模块通过IO口连接。
Claims (8)
1.一种北斗和GPS双模授时嵌入式时间同步设备，其特征在于：包括可编程逻辑器件(1)以及分别与所述可编程逻辑器件连接的北斗接收机(2)、GPS接收机(3)和嵌入式微控制器(4)，还设有分别与所述可编程逻辑器件连接的外部硬件电路集成串口(5)、IRIG-B直流码输入隔离模块(6)、IRIG-B直流码差分输出模块(7)、IRIG-B交流码硬件输出模块(8)以及IRIG-B交流码输入解码模块(9)，其中，所述可编程逻辑器件采用EP2C8T144C8N，所述嵌入式微控制器采用STM32F103RBT6，所述嵌入式微控制器具有按键输入接口和液晶显示输出接口，所述按键输入接口连接嵌入式按键，所述液晶显示输出接口连接嵌入式液晶显示器，上位机与所述外部硬件电路集成串口连接。
2.如权利要求1所述的北斗和GPS双模授时嵌入式时间同步设备，其特征在于：IRIG-B交流码硬件输出模块包括依次连接的DA转换芯片、低通滤波器、运算放大器和变压器。
3.如权利要求1所述的北斗和GPS双模授时嵌入式时间同步设备，其特征在于：IRIG-B交流码输入解码模块具有依次连接的隔离变压器、绝对值放大电路、过零比较电路。
4.如权利要求1所述的北斗和GPS双模授时嵌入式时间同步设备，其特征在于：IRIG-B直流码输入隔离模块具有隔离芯片和隔离电源。
5.如权利要求1所述的北斗和GPS双模授时嵌入式时间 同步设备，其特征在于：所述可编程逻辑器件通过IO口与所述北斗接收机和所述GPS接收机连接。
6.如权利要求1所述的北斗和GPS双模授时嵌入式时间同步设备，其特征在于：所述可编程逻辑器件与所述IRIG-B交流码硬件输出模块通过IO口连接。
7.如权利要求1所述的北斗和GPS双模授时嵌入式时间同步设备，其特征在于：所述可编程逻辑器件与所述IRIG-B交流码输入解码模块之间预留有进行脉冲信号传输的IO口。
8.如权利要求1所述的北斗和GPS双模授时嵌入式时间同步设备，其特征在于：所述可编程逻辑器件与所述IRIG-B直流码输入隔离模块通过IO口连接。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN104808481A (zh) * | 2015-05-14 | 2015-07-29 | 昆山市工业技术研究院有限责任公司 | 北斗和gps双模授时嵌入式时间同步设备和软件设计方法 |
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2015
- 2015-05-14 CN CN201520311349.7U patent/CN204667049U/zh not_active Expired - Fee Related
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