IRIG_B格式时间编码电路的设计

1、IRIG-B 格式时间编码电路的设计周国平1, 邢灿华2(11南京林业大学, 江苏南京210037; 21南京工程学院, 江苏南京211100摘 要:IRIG-B 格式时间码(简称B 码 为国际通用时间格式码, 通常用于对各种需要时间信号设备的时间同步。笔者对IRIG-B 码的格式作了详细介绍, 并给出了系统部分硬件组成和软件编程图。关键词:单片机; IRIG-B 码; GPS; 校时中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1671-5276(200502-0088-03The Design of IRIG -B Serial Time C ode Format CircuitZHO

2、U Guo -ping 1, XING Can -hua 2(11Nanjing Forestry U niversity, JS Nanjing 210037, China;21Nanjing Engineering College, JS Nanjing 211100, ChinaAbstract:IRIG-B serial time code format (B code format is an international time code. It is used to sy n -chronize each equipment of requirement time. This p

3、aper introduces IRIG-B code format and the structure of hardware, and the program of the system is also given.Key words:sing le -chip microcomputer; IRIG-B code; global positioning system; timing1 IRIG -B 格式码的格式与规范IRIG 时间编码序列, 是由美国靶场间仪器组(IRIG 提出来的, 被广泛应用于时间信息传输系统中。IRIG 的编码格式有/A 、B 、D 、E 、G 、H 、C 0七种

4、格式, /C 0码已经废除并由IRIG-H 码代替, 其中IRIG-B 的编码格式应用的最为普遍。近年来, 军事、电力、交通运输、邮电等部门的各种系统对时间统一的要求越来越高, 由于GPS 系统具有定时精度高、全天候、全自动、使用简便等优点, 在许多设备或系统中广泛应用GPS 对时, IRIG-B 作为时间信息传递的一种普遍使用格式, 在时间信息传输得到了广泛应用。IRIG-B 码时间格式说明如下:a 时帧:1. 0s;b 编码数位加权选择件:BCD 、SB 或两者; 1 BCD 码(年时间的二或十进制码 30位, s 、m in 、h 和天、年后重复循环;2 SB 码(天时间纯二进制码 17

5、位, 有s, 每24h 循环。c 码字结构:1 BCD 码:码组从索引1开始, 二进制码元存在两个位置识别符之间(s 是7位; min 是7位; h是6位; 天是10位 , 直到码字结束。位置识别符出现在各组的十进数字之间, 以便提供直观分辨间隔;2 SB 码:码组从索引数80开始, 出现17个二进制码元, 在第9和第10个二进制码元之间, 具有一位置识别符。d 最底有效位:首先出现; e 所用的码元速率:1 100个/s, (基本码元速率 ; 2 10个/s, (位置识别速率 ; 3 1个/s, (帧速率 。f 码元识别:1 对各码元, /准时0参考点即是脉冲前沿; 2 索引标志宽度:2ms

6、, (二进制0或未编码码元; 3 脉冲字宽:5ms, (二进制1 ;4 位置识别符宽度:8ms;5 参考标志 1个/s:两个连续的位置识别符的前沿 。g 分辨率:10ms(未调制 , 1ms(调制波 ; h 载波:1kH z(已调制时 。IRIG-B 码的输出信号可分为直流码(DC 码 和交流码(AC 码 两种, 直流B 码经CPU 控制数据同步, 产生直流电平输出; 而交流B 码输出, 需要进行交流调制, 调制比为3B 1。本文现就# Z ZHD. net. n E Z ournal . cn 5IRIG-B 直流码的编码电路设计加以介绍。直流B 码经过时间修正后的时间码如图1 所示。图1

7、直流B 码示意图2 B 码编码电路的设计方案B 码编码电路的设计主要是将来自GPS 或其它标准时间系统的标准时间转换成B 码所需要的格式, 进行时间的换算及天数的计算, 并由单片机产生对应的脉冲序列输出。为了保证输出时间的准确, 必须保证标准频率产生模块产生的频率与GPS 产生的1PPS(秒脉冲 同步, 这样才能使输出的脉冲信号的前沿时间达到? 1L s 的误差。B 码解码电路的设计功能框图如图2 所示。的关键, 必须保证脉冲的前沿在? 1L s 的误差内。主要完成与标准秒脉冲同步的毫秒信号; c 单片机解码模块:主要由单片机组成。完成标准时间的解码和换算、控制信号的输入处理、标准时间的显示信

8、号处理、按用户格式要求输出标准时间串行输出和B 码电平输出的控制等功能;d 标准时间显示单元:主要完成标准时间的显示、其它功能的显示(如:安全运行天数、经纬度、年、月、日等 及控制信号的键盘输入等;e 输出单元:主要完成标准时间的串行输出和IRIG -B 码输出, 其中输出可以选用RS422、RS485、RS232输出和TTL 电平输出。3 电路设计IRIG-B 码解码电路由以下五个部分构成:标准时间系统、标准频率产生模块、单片机解码模块、图2 IRIG -B 码解码电路图按键输入/显示单元和时间输出部分。电路框图如图2所示。由GPS 标准时间同步钟输出的标准时间信号或由GPS 的OEM 板直

9、接引入串行数据经电平转换输入到单片机的串行输入端以提供系统的标准时间; 用于CPU 中断的1PPS 信号, 主要是完成时间、a 标准时间信号源:该单元由GPS 接收机的OEM 板或标准时间同步钟组成。主要传输标准时间的串行数据和标准1PPS(秒脉冲 信号;b 标准频率产生模块:标准频率是B 码产生M , A pr , 34(2:# 89天数的整定及BCD 码的转换; 另一路1PPS 信号用于对1MHz 信号源的同步, 经过分频电路, 产生1ms 信号的同步脉冲供单片机中断, 以便完成毫秒计数和完成B 码的电平输出; 由P0口输出显示器用于显示标准时间(年月日、时分秒 、经度、纬度、安全运行天数

10、等信息, P1口用于前面板数据输入、波特率选择输入和功能选择按键的信号输入; 输出单元串口输出用于标准时间、经度、纬度及安全运行天数的输出, B 码输出由P1. 6输出TTL 电平信号, 可以选用RS422/RS485/RS23进行电平转换输出。4 程序流程及程序说明a 主要参数在单片机内部RAM 单元的分配如表1所示;表1 时间码存放表单片机内部RAM 分配17H d(百位 1AH 年16H d(低两位 19H 月15H h 18H 日14H min13H s12H ms(高两位11H ms(低两位b 秒中断程序框图:0标准秒中断主要完成时、分、秒和天数的整定, 对时间和天数进行BCD 码的

11、转换。程序框图如图3所示 ;图4 毫秒中断程序框图图3 标准秒中断程序框图c 毫秒中断程序框图:INT 1毫秒中断主要完成毫秒的计数, 并根据毫秒数确定对应位置的B 码, 由此转入输出电平的控制程序, 以确定B 码输出脉冲的宽度。脉冲的宽度主要分为2ms 、5ms 、8ms 三种, 在此要求软件与硬件配合好, 以确保输出的脉冲序列在时间上达到允许的精度。程序框图如图4示。d 主程序框图:主程序主要是对中断设置、设置中断优先级(其中毫秒中断优先 、串行数据的输入与输出、时间信号的显示及键盘输入数据的接收、并根据年月日和时分秒分平年和润年计算相应的天数等工作。程序框图如图5所示。通过以上的设计思想设计的IRIG-B 码设备, 在实际中得到了应用, 实践证明, 软件运行正确, 硬件合理可靠, 达到了时间精度的要求。参考文献:1孙涵芳, 徐爱卿1M CS-51/96系列单片机原理及应用