一种用于分布式光纤测温中的高精度同步信号控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于煤矿安全领域，涉及一种用于分布式光纤测温中的高精度同步信号控制系统的设计。
【背景技术】
[0002]利用分布式光纤对煤炭井下进行测温时，系统的测量位置与光纤中实际位置之间的偏差程度，直接影响到异常温度处的确定，如若测量位置与实际位置不符，技术人员在判断煤堆自燃时误将没有异常的位置进行了处理，而原本发生煤堆自燃的位置依然存在，给煤矿井下安全带来重大影响。引起空间定位误差的主要原因来源于时间同步上的误差。如果激光器发送脉冲的时间与采集卡进行采集的时间同步的不好，就会带来数据的遗漏，进而影响空间定位。传统的用于时间同步信号控制的控制器为单片机或DSP，由于其时间精度us量级的，不能满足精度的需求，本实用新型采用FPGA作为控制器，利用其内部的PLL锁相环倍频单元产生高精度的时钟，来减少时间同步上的误差。因此对一种用于分布式光纤测温中的高精度同步信号控制系统的设计是很有必要的。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型针对以往采用单片机或DSP作为主控制芯片，带来的精度不高的缺陷，提供一种用于分布式光纤测温中的高精度同步信号控制系统。利用现场可编程逻辑器件FPGA作为主控制器，搭配合适的外围器件，利用FPGA的PLL锁相环、丰富的I/O 口、内部逻辑、连线资源和并行计算的能力，共同完成高精度同步信号的产生。
[0004]本实用新型采用的技术方案是:
[0005]—种用于分布式光纤测温中的高精度同步信号控制系统，其特征在于利用FPGA产生高精度的同步信号，系统包括外围电路模块和内部设置；外围电路模块由晶振芯片、电源、USB转串口模块、JTAG接口、按键1和按键2组成；内部设置由PLL锁相环倍频单元、计数器1、脉冲发生器、D触发器和计数器2组成；所述晶振芯片、电源、USB转串口模块、JTAG接口、按键1和按键2均与FPGA相连；所述PLL锁相环倍频单元控制脉冲发生器；所述计数器1控制脉冲发生器的脉宽和周期；所述D触发器和计数器2共同控制同步信号的脉宽和周期。
[0006]所述的一种用于分布式光纤测温中的高精度同步信号控制系统，其特征在于，所述晶振芯片为50M有源晶振的SMD 2016芯片。
[0007]所述的一种用于分布式光纤测温中的高精度同步信号控制系统，其特征在于，所述电源为1117-系列的LD0电源芯片。
[0008]所述的一种用于分布式光纤测温中的高精度同步信号控制系统，其特征在于，所述USB转串口模块为PL2303芯片。
[0009]所述的一种用于分布式光纤测温中的高精度同步信号控制系统，其特征在于，所述JTAG接口为10P型号。
[0010]所述的一种用于分布式光纤测温中的高精度同步信号控制系统，其特征在于，所述 FPGA 为 EP4CE6F17C8 型号。
[0011]所述的一种用于分布式光纤测温中的高精度同步信号控制系统，其特征在于，所述按键1和按键2均为按键开关A27。
[0012]与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在:以FPGA为核心处理器，通过PLL锁相环倍频单元对输入的晶振信号进行倍频，产生的高频信号控制脉冲发生器，产生脉冲信号，由计数器1控制脉冲信号的脉宽与周期，当脉冲信号的下降沿到来时，触发D触发器，由计数器2控制同步线号的脉宽与周期，产生的同步信号和脉冲信号经过FPGA的引脚输出。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型的系统结构框图
【具体实施方式】
[0014]如图1所示，系统包括外围电路模块和内部设置；外围电路模块由晶振芯片、电源、USB转串口模块、JTAG接口、按键1和按键2组成；内部设置由PLL锁相环倍频单元、计数器1、脉冲发生器、D触发器和计数器2组成。
[0015]上述的晶振芯片为50M有源晶振，为系统提供外围时钟。
[0016]上述的电源为4路电源，分别提供1.2V, 3.3V, 2.5V, 2.8V电源，所用的芯片分别为1117-1.2，1117-3.3，1117-2.5，1117-2.8四个芯片均为LD0电源芯片，为系统提供稳定可靠的电源。
[0017]上述的USB转串口模块为PL2303芯片，实现PC机与FPGA的通讯，其中的TXD接口与FPGA的G1脚相连，RXD与FPGA的M2脚相连。
[0018]上述的JTAG接口为10P型号，将编译好的程序(.sof)下载到FPGA中。
[0019]上述的按键1为电源开关键，按下此键给整个系统通电，按键2为复位键，按键按下，整个系统复位。
[0020]上述的PLL锁相环倍频单元对外部的时钟信号进行倍频。
[0021]上述的计数器1记录脉冲发生器的脉冲宽度和周期。
[0022]上述的D触发器和计数器2共同完成同步信号的宽度与周期。
[0023]本实用新型的实施步骤包括
[0024](1)根据工程的需要确定合适的精度，本实用新型采用的晶振为50M，要实现精度为Ins的时钟，需要经过PLL锁相环进行200倍倍频，产生所需信号。
[0025](2)对于经过倍频的信号，控制脉冲发生器产生脉冲信号，而计数器1控制此脉宽的宽度与周期，经FPGA的引脚输出。
[0026](3)在脉冲信号的下降沿到来时，触发D触发器，D触发器的输出信号经触发器的非门输出，产生于脉冲信号相反地信号，计数器2控制此同步信号的宽度与周期。同步信号经FPGA的引脚输出。
【主权项】
1.一种用于分布式光纤测温中的高精度同步信号控制系统，其特征在于，是由FPGA控制产生脉冲信号和同步信号，所述晶振芯片、电源、USB转串口模块、JTAG接口、按键1、按键2均与FPGA相连；所述PLL锁相环倍频单元把晶振芯片送来的信号进行倍频，提供脉冲发生器的时钟，所述计数器1控制脉冲发生器的脉宽与周期，所述脉冲发生器产生一定宽度的窄脉冲，所述D触发器的时钟信号CLK和数据信号D均由脉冲发生器提供，所述计数器2控制D触发器输出信号的宽度与周期。2.根据权利要求1所述的一种用于分布式光纤测温中的高精度同步信号控制系统，其特征在于，所述晶振芯片为50M有源晶振的SMD 2016芯片。3.根据权利要求1所述的一种用于分布式光纤测温中的高精度同步信号控制系统，其特征在于，所述电源为1117-系列的LDO电源芯片。4.根据权利要求1所述的一种用于分布式光纤测温中的高精度同步信号控制系统，其特征在于，所述USB转串口模块为PL2303芯片。5.根据权利要求1所述的一种用于分布式光纤测温中的高精度同步信号控制系统，其特征在于，所述JTAG接口为10P型号。6.根据权利要求1所述的一种用于分布式光纤测温中的高精度同步信号控制系统，其特征在于，所述FPGA为EP4CE6F17C8型号。7.根据权利要求1所述的一种用于分布式光纤测温中的高精度同步信号控制系统，其特征在于，所述按键1和按键2均为按键开关A27。
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于分布式光纤测温中的高精度同步信号控制系统，其特征在于利用FPGA产生高精度的同步信号，系统包括外围电路模块和内部设置；外围电路模块由晶振芯片、电源、USB转串口模块、JTAG接口、按键1和按键2组成；内部设置由PLL锁相环倍频单元、计数器1、脉冲发生器、D触发器和计数器2组成；本实用新型的有益效果为：以FPGA为核心处理器，通过PLL锁相环倍频单元对输入的晶振信号进行倍频，产生的高频信号控制脉冲发生器，产生脉冲信号，由计数器1控制脉冲信号的脉宽与周期，当脉冲信号的下降沿到来时，触发D触发器，由计数器2控制同步线号的脉宽与周期，产生的同步信号和脉冲信号经过FPGA的引脚输出，以产生高精度信号。
【IPC分类】H03K3/02
【公开号】CN205051668
【申请号】CN201520848608
【发明人】黄友锐, 凌六一, 唐超礼, 韩涛, 徐善永, 侯潇潇
【申请人】安徽理工大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年10月27日