一種irig_b碼解碼接口電路的製作方法
2023-05-07 00:41:11 1
專利名稱：一種irig_b碼解碼接口電路的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電力技術領域，具體涉及一種電力系統的自動化技術。
背景技術：
IRIG時間編碼序列，是由美國靶場間儀器組(IRIG)提出來的，被廣泛應用於時間 信息傳輸系統中。IRIG的編碼格式有「A、B、D、E、G、H、C」七種格式，「C」碼已經廢除並由 IRIG-H碼代替，其中IRIG-B的編碼格式應用的最多最普遍。電力系統對時間統一的要求越 來越高，由於GPS系統具有使用簡便、定時精度高、信號穩定等優點，在許多自動化設備中 得到了廣泛應用，IRIG-B在具體使用的時候，需要經過信號解碼才能還原具體的時間信息。
發明內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種運算實時性好、硬體結構簡單、設計周 期短、功耗低的IRIG_B碼解碼接口電路。解決上述問題的技術方案是本實用新型設有IRIG_B碼信號轉換電路，用於將從GPS模塊輸入的IRIG_B碼信號轉換後輸入到 CPLD晶片的指定引腳；CPLD晶片，用於完成對轉換後的IRIG_B碼信號的解析和計算，提取碼元信息，再 經過鎖存和同步處理，正確地還原出時間信息；RS232晶片，用於將CPLD晶片還原出的時間信息轉成標準的RS232數據輸出。本實用新型可為電網上的保護裝置、故障錄波裝置、繼電保護測試儀等提供GPS 時間數據，提高測量的精度和實時性，由於本實用新型可將IRIG_B碼信號轉換成數字量直 接輸入到這些裝置上使用，所以使傳統的MCU或DSP不用再進行A/D轉換工作，大大減輕了 MCU或DSP的運算負荷。同時因本實用新型採用了 CPLD可編程門陣列作為核心晶片，所以 具有擴展性和運算實時性好、結構簡單、功耗低、適應性強和開發周期短、開發成本低的優 點ο
圖1、本實用新型結構示意圖圖2、本實用新型實施例接收的IRIG_B碼示意圖圖3、本實用新型實施例接口的軟體模塊流程圖圖4、本實用新型實施例電路圖
具體實施方式
本例是基於CPLD的IRIG_B碼的解碼接口，參見圖4電路圖輸入電源:J4的5V和GND ；採用XC95288XL-TQ144的CPLD晶片作主電路；[0016]IRIG_B碼信號轉換電路由D4光電耦合電路(TLP521-1)、J7(HEADER3X2)以及 U2 (Max487ESA)電路組成，用於將從GPS模塊輸入的IRIG_B碼信號轉換後輸入到CPLD晶片 的指定引腳；RIG-B直流碼信號有兩種一種是TTL電平提供，一種是通過422的一對雙絞線輸 入。由J7跳線來選擇，當J7的1和3、2和4跳在一起的時候，對應的B_IN+和B_IN_為 TTL電平的B碼信號；當3和5、4和6跳在一起的時候，對應的是經過U2 (MAX487ESA)晶片 轉換的RS422信號。最後，B+和B-經過D4光電耦合電路轉換後輸入到CPLD晶片的B_0UT 腳；CPLD晶片，用於對D4、U2和J7信號轉換電路輸入的IRIG_B碼信號進行解析、計 算、提取碼元信息，再經過鎖存和同步處理，正確地還原出時間信息從TXDl (105)腳通過光 耦器Dl輸入到U3(RS232)串口輸出晶片；U3串口輸出晶片採用MAX232E，用於將CPLD晶片還原出的時間信息轉成標準的 RS232信號和秒脈衝、分脈衝輸出；同時CPLD晶片還分別通過光耦器D2、D3、D5輸出TTL分脈衝、秒脈衝和開關節點 秒脈衝。RS232串口信號通過跳線，可以設置標準串口連接的方式是交叉或者不交叉。上述CPLD晶片採用高速CHMOS工藝，功耗低，可以與CMOS、TTL電平兼容。參見圖2，IRIG-B碼輸入信號(IRIG_B_IN)幀速率為每秒1幀，可將1幀(Is)分 為10個字，每字為10位，每位的周期均為10ms。每位都以高電平開始，其持續時間分為3 種類型，即2ms (如二進位「0」碼和索引標準)、5!^(如二進位「1」5馬)和8ms(如參考碼元， 即每秒開始的每一字的第一位；位置標誌P0-P9，即每個字的第十位)。第一個字傳送的是 s (秒)信息，第二個字是min(分)信息，第三個字是h(時)信息，第四、五個字是d(從1 月1日開始計算的累積日)信息。由IRIG-B碼得到的信號，上升沿表示是秒脈衝信號，高電平持續2ms後轉為低電 平。當IRIG-B信號中出現幀錯誤，能將發出出錯標誌信號。輸出的RS232串口信號符合RS232串口標準；串口按波特率為9600，1個起始位， 8個數據位，1個停止位設置；按照秒值、分值、時值、天值的順序依次發送。發送順序SHMSDDEVe，其中S 起始字符 S-> 53H-> 01010011H 用一個16進位字符表示小時數，如12表示18時M 用一個16進位字符表示分鐘數，如20表示32分S 用一個16進位字符表示秒數，如30表示48秒DD 用兩個16進位字符表示天數，如31 01表示0x131天，即305天E 結束字符 E- > 45H- > 01000101V:校驗和字符，溢出不考慮e 終止字符 e- > 65H- > 01100101例如輸出的報文如果為53 16 06 03 CE 00 45 ED 65的話，那麼對應的時間為 第206天22時6分3秒。秒脈衝PPS信號J4的PPS和GND對應著秒脈衝信號，脈衝寬度為8ms脈衝PP_OUT信號J4的PP_0UT和GND也對應著一脈衝信號，脈寬8ms。本例RS232晶片輸出端設有選擇電路J5，用於選擇分脈衝輸出信號還是秒脈衝輸 出信號，如圖4所示，通過J5跳線即可選擇這個輸出脈衝信號是秒脈衝還是分脈衝(該圖 上的跳線對應分脈衝輸出信號)。圖3是本解碼接口的軟體的模塊流程圖。晶片程序包括數據接收模塊、解碼模塊和輸出模塊構成，數據接收模塊接收GPS 模塊輸出的IRIG_B直流信號，解碼模塊將IRIG_B直流信號進行校驗並按照規定的格式解 碼，輸出模塊將解碼後的數據形成標準的RS232的信號輸出。
權利要求一種IRIG_B碼解碼接口電路，其特徵在於，設有IRIG_B碼信號轉換電路，用於將從GPS模塊輸入的IRIG_B碼信號轉換後輸入到CPLD晶片的指定引腳；CPLD晶片，用於完成對轉換後的IRIG_B碼信號的解析和計算，提取碼元信息，再經過鎖存和同步處理，正確地還原出時間信息；RS232晶片，用於將CPLD晶片還原出的時間信息轉成標準的RS232數據輸出。
2.根據權利要求1所述的IRIG_B碼解碼接口電路，其特徵在於，所述的IRIG_B碼信號 轉換電路包括TTL電平轉換電路和RS422信號轉換電路。
3.根據權利要求1所述的IRIG_B碼解碼接口電路，其特徵在於，所述的RS232晶片輸 出端設有選擇電路，用於選擇分脈衝輸出信號還是秒脈衝輸出信號。
專利摘要一種IRIG_B碼解碼接口電路，設有IRIG_B碼信號轉換電路，用於將IRIG_B碼信號轉換後輸入到CPLD晶片；CPLD晶片，用於完成對IRIG_B碼信號的解析和計算，提取碼元信息，再經過鎖存和同步處理，還原出時間信息；RS232晶片，用於將CPLD晶片還原出的時間信息轉成標準的RS232數據和秒脈衝、分脈衝信號輸出。本裝置可為電網上的其它裝置提供GPS時間數據，提高測量的精度和實時性，由於可將IRIG_B碼信號轉換成數字量直接輸入到這些裝置上使用，故使傳統的MCU或DSP不用再進行A/D轉換工作，減輕了MCU或DSP的運算負荷。本裝置具有擴展性和運算實時性好、結構簡單、功耗低、適應性強和開發周期短、開發成本低的優點。
文檔編號H03K19/0175GK201674483SQ20102022179
公開日2010年12月15日 申請日期2010年6月2日 優先權日2010年6月2日
發明者滕曉雷 申請人:北京中恆博瑞數字電力科技有限公司