IRIG-B格式时间码解码接口卡电路设计
发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:1473
关键词：单片机 解码 接口 irig-b格式
一、 irig-b格式码的格式与规范
图 1为 b（dc）码示意图。它是每秒一帧的时间串码，每个码元宽度为10ms，一个时帧周期包括100个码元，为脉宽编码。码元的"准时"参考点是其脉冲前沿，时帧的参考标志由一个位置识别标志和相邻的参考码元组成，其宽度为8ms；每10个码元有一个位置识别标志：p1,p2,p3，…，p9,p0，它们均为8ms宽度；pr为帧参考点；二进制"1"和"0"的脉宽为5ms和2ms。
一个时间格式帧从帧参考标志开始。因此连续两个8ms宽脉冲表明秒的开始，如果从第二个8ms开始对码元进行编码，分别为第0，1，2，…，99个码元。在b码时间格式中含有天、时、分、秒，时序为秒-分-时-天，所占信息位为秒7位、分7位、时6位、天10位，其位置在p0～p5之间。p6～p0包含其他控制信息。其中"秒"信息：第1，2，3，4，6，7，8码元；"分"信息：第10，11，12，13，15，16，17码元；"时"信息：第20，21，22，23，25，26，27码元；第5，14，24码元为索引标志，宽度为2ms。时、分、秒均用bcd码表示，低位在前，高位在后；个位在前，十位在后。
图 1 b（dc）码示意图
二、 b码解码接口卡设计方案
b码解码接口卡功能框图如图2所示。
对b码进行解码就是将b码中所包含的时、分、秒信息提取出来，转换成主计算机能够识别的形式，同时以秒的准时点为参考，生成毫秒信息，一同送入主计算机中。解码的关键在于检测b码中各个码元的高电平宽度，首先要检测连续两个8ms宽的码元出现的位置，然后再检测随后的30个码元脉冲宽度，以确定时、分、秒。这里不检测天的值，天可以直接在主计算机上设置。
检测高电平宽度：将b码送入单片机89c51的int0端，在int0引脚由低电平变为高电平时，启动单片机的内部定时器t0，开始计数；在int0引脚由高变低时（即下降沿），触发int0中断，读取计数器的值，脉冲宽度等于计数值乘以计数周期。
形成毫秒值：将1khz信号接到单片机的int1端，每毫秒产生一次中断。int1中断处理程序完成毫秒计数，当计到1000ms时完成秒加1。
图 2 "b码解码接口卡"功能框图
三、 电路设计
1 电路设计方案1
方案1中，输入输出模块由5片锁存器构成，接口控制简单，如图3所示。
图 3 b码解码接口卡电路 来自时统设备的irig-b（dc）码，为rs422接口信号，经转换后变为ttl电平，送至单片机89c51的int0端。单片机初始化设置中，定时器t0工作在模式1，采用内部时钟。当int0引脚由低到高时，定时器t0开始计时；当int0引脚由高变低时，触发int0中断，执行中断服务程序，计算int0引脚的高电平宽度。根据宽度对b码各脉冲进行解码，形成秒、分、时的bcd码，存入单片机的内部ram中。同时，由频率源产生的12mhz的信号经分频器后，输出1khz信号，送至单片机int1引脚，使1ms产生一次int1中断，执行int1中断处理程序，对毫秒进行计数。毫秒计数到1000时，进行秒加1，毫秒初值在b码的准时点进行赋值。
单片机的p0口经锁存器ⅰ输出地址线a0、a1，以控制两个并行接口芯片8255的输出端。单片机解码和计数输出的毫秒（2字节）、秒（1字节）、分（1字节）、时（1字节）bcd码，在单片机的写指令控制下，分五次送到两片8255的不同端口。各端口经锁存器ⅱ~锁存器ⅵ，将数据锁存。单片机送出一组时间码后，向主计算机发送中断。主计算机响应中断后，依次读取各锁存器的值，即为当前的时统时间。
锁存器ⅱ~ⅵ的数据输出端直接挂在eisa（isa）总线上，其片选信号cs1~cs5通过地址译码产生。
主计算机读时应能保证数据不处于变化中，因此，须将单片机的写信号wr经延时反向后，送到各锁存器的le端，使数据被锁存。主计算机内设一存储单元，存放前一秒的数据。当前读取的数据如果比前一秒多1，则认为时间正确。
为避免板内程序死循环，在该板上设计了看门狗复位电路。在单片机板内程序中，每隔一定时间对p1.6口进行置1。计时器的最高位输出端接至单片机的reset端。在正常情况下，p1.6口总能执行置1操作，不会对单片机复位；但若程序中有死循环，则p1.6口不被置1。当计时器计到最高位输出端为1时，就会对单片机复位。看门狗复位电路采用14位二进制计数器4060，并具备上电复位和手动复位的功能，其振荡
关键词：单片机 解码 接口 irig-b格式
一、 irig-b格式码的格式与规范
图 1为 b（dc）码示意图。它是每秒一帧的时间串码，每个码元宽度为10ms，一个时帧周期包括100个码元，为脉宽编码。码元的"准时"参考点是其脉冲前沿，时帧的参考标志由一个位置识别标志和相邻的参考码元组成，其宽度为8ms；每10个码元有一个位置识别标志：p1,p2,p3，…，p9,p0，它们均为8ms宽度；pr为帧参考点；二进制"1"和"0"的脉宽为5ms和2ms。
一个时间格式帧从帧参考标志开始。因此连续两个8ms宽脉冲表明秒的开始，如果从第二个8ms开始对码元进行编码，分别为第0，1，2，…，99个码元。在b码时间格式中含有天、时、分、秒，时序为秒-分-时-天，所占信息位为秒7位、分7位、时6位、天10位，其位置在p0～p5之间。p6～p0包含其他控制信息。其中"秒"信息：第1，2，3，4，6，7，8码元；"分"信息：第10，11，12，13，15，16，17码元；"时"信息：第20，21，22，23，25，26，27码元；第5，14，24码元为索引标志，宽度为2ms。时、分、秒均用bcd码表示，低位在前，高位在后；个位在前，十位在后。
图 1 b（dc）码示意图
二、 b码解码接口卡设计方案
b码解码接口卡功能框图如图2所示。
对b码进行解码就是将b码中所包含的时、分、秒信息提取出来，转换成主计算机能够识别的形式，同时以秒的准时点为参考，生成毫秒信息，一同送入主计算机中。解码的关键在于检测b码中各个码元的高电平宽度，首先要检测连续两个8ms宽的码元出现的位置，然后再检测随后的30个码元脉冲宽度，以确定时、分、秒。这里不检测天的值，天可以直接在主计算机上设置。
检测高电平宽度：将b码送入单片机89c51的int0端，在int0引脚由低电平变为高电平时，启动单片机的内部定时器t0，开始计数；在int0引脚由高变低时（即下降沿），触发int0中断，读取计数器的值，脉冲宽度等于计数值乘以计数周期。
形成毫秒值：将1khz信号接到单片机的int1端，每毫秒产生一次中断。int1中断处理程序完成毫秒计数，当计到1000ms时完成秒加1。
图 2 "b码解码接口卡"功能框图
三、 电路设计
1 电路设计方案1
方案1中，输入输出模块由5片锁存器构成，接口控制简单，如图3所示。
图 3 b码解码接口卡电路 来自时统设备的irig-b（dc）码，为rs422接口信号，经转换后变为ttl电平，送至单片机89c51的int0端。单片机初始化设置中，定时器t0工作在模式1，采用内部时钟。当int0引脚由低到高时，定时器t0开始计时；当int0引脚由高变低时，触发int0中断，执行中断服务程序，计算int0引脚的高电平宽度。根据宽度对b码各脉冲进行解码，形成秒、分、时的bcd码，存入单片机的内部ram中。同时，由频率源产生的12mhz的信号经分频器后，输出1khz信号，送至单片机int1引脚，使1ms产生一次int1中断，执行int1中断处理程序，对毫秒进行计数。毫秒计数到1000时，进行秒加1，毫秒初值在b码的准时点进行赋值。
单片机的p0口经锁存器ⅰ输出地址线a0、a1，以控制两个并行接口芯片8255的输出端。单片机解码和计数输出的毫秒（2字节）、秒（1字节）、分（1字节）、时（1字节）bcd码，在单片机的写指令控制下，分五次送到两片8255的不同端口。各端口经锁存器ⅱ~锁存器ⅵ，将数据锁存。单片机送出一组时间码后，向主计算机发送中断。主计算机响应中断后，依次读取各锁存器的值，即为当前的时统时间。
锁存器ⅱ~ⅵ的数据输出端直接挂在eisa（isa）总线上，其片选信号cs1~cs5通过地址译码产生。
主计算机读时应能保证数据不处于变化中，因此，须将单片机的写信号wr经延时反向后，送到各锁存器的le端，使数据被锁存。主计算机内设一存储单元，存放前一秒的数据。当前读取的数据如果比前一秒多1，则认为时间正确。
为避免板内程序死循环，在该板上设计了看门狗复位电路。在单片机板内程序中，每隔一定时间对p1.6口进行置1。计时器的最高位输出端接至单片机的reset端。在正常情况下，p1.6口总能执行置1操作，不会对单片机复位；但若程序中有死循环，则p1.6口不被置1。当计时器计到最高位输出端为1时，就会对单片机复位。看门狗复位电路采用14位二进制计数器4060，并具备上电复位和手动复位的功能，其振荡
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