专利名称：突发事件时刻的精确测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于带有或装有在预选时间或预选时间间隔之后操作任一器件的 装置的时钟技术领域，具,及到只在一个,的时刻或在一端可调节的时间间隔 内动作的使钟表时亥lj与操作相联系的连续运转的机构。
背景技术：
测量某一突发事件发生的精确时刻是顿、电力織门不可缺少的部分，随着
科学技术的不断发展，各行各MWi懂设备提出了更高的要求，要精确测 —突 发事件发生的时亥怀但要求测量出事件的发生起始时亥i偭且还要测量事件的结束
时刻。目前使用的测量突发事件发生的精确时刻设备主要有"P08812电网用GPS 同步钟"，该设备只能测量事件的起始时亥,无法测量事件的機时间及结束时刻， 要想全面了解突发事件全过程以及精确的结束时刻，P08812电网用GPS同步钟无法 完成。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题在于克服上述测量突发事件发生的精确时刻 设备的缺点，提供一种设计合理、结构简单、生产成本低、工作稳定可靠、测量时 间精确的突发事件时刻的精确测量装置。
解决上述技术问题所采用的技术方案是它包括对整机进行控制的单片机系 统；对输入的10MHZ频率信号和标准秒信号进行整形放大的频标^^电路；对输入 的突发事件时亥瞻号进行整形放大的信号整形电路；控制电路，该电路的输入端接 信号整形电路，输出端接单片机系统；分频电路，该电路的输入端接频标整形电路 和控制电路；数据锁存器，该电路的输入端接分频电路、输出端接单片机系统。
本实用新型的控制电路为集成电路U10A的2脚和集成电路U10B的9脚接频 标整形电路，集成电路U10A的14脚接电容C4的一端、15脚接电容C4的另一端并
通过电阻Rll接5V电源正极、3脚接5V电源正极、13脚機成輸U11A输入端1 脚，电阻R11的另一織5V电源正极，集成鹏U10B的6脚接电容C5的一端、7
脚接电容C5的另一端并通过电阻R12接5V电源正极、10脚和11脚接5V电源正极、 5脚接集成鹏U11A输入端2脚，电阻R12的另一端接5V电源正极,集成电路U11A 的输出端3脚接集成电路U12A的2脚，集成电路U12A的3脚接分频电路、1脚和 4脚接5V电源正极、5脚接集成电路U12B的11脚和 锁存器，集成电路U12B 的10脚和12脚接5V电源正极、8脚和13脚接单片机系统。
本实用新型的频标整形电 率，电路和秒信号整形电珞，10MHz的频 率信号由频率整形电路的输入端输入，标准秒信号由秒信号整形电路的输入端输 入，频率整形电路和秒信号整形电路的输出端接分频电路。
本实用新ffll用GPS接收机、OEM板送出的时^t息和标准秒或者采用其它授 时系统产生的时码和标准秒来确定精确的时间，并采用以高稳晶振为频率源组成的 微秒、毫秒计数单元以及标准秒货行同步，实现测量外部突发事件的开始和结束时 刻以及事件持续的全过程，测量时间精度达到1微秒。本实用新型具有设计合理、 结构简单、体积小、生产成本低、工作稳定可靠、测量时间精确靴点，可在顿、
电力等部门推广使用。
图1是本实用新型的电气原理方框图。
图2是本实用新型一个实施例的电子线路原理图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步详细说明，但本实用新型不限于这 些实施例。
图1是本实用新型的电气原理方框图，参见图1。本实用新型是由频标整形电 路、分频电路、,锁存器、信号整形鹏、控制电路、单片,繊接构成。频 标整形电路的输出端接分频电路，信号，电路的输出端^制电路，控制电路的 输出端接分频电路和单片縣统，分频鹏的输出織i^^存器，数据锁存器的 输出端接单片机系统。GPS输出的标准秒(lPPS)10MHz的频率信号舰频标整形电 路、分频电路得到微秒、毫秒和1Hz信号，分频电路的清零是由GPS的秒脉冲(1PPS) 通过整形电路产生的窄脉冲来完成，从而保证本地微秒、毫秒和1Hz与标准时间的 同步。本实用新型平时只输出年月日时分秒等信息。当有外步突发事件发生时，事 件信号通过信号整形电路消除干扰后送控制电路，产生iygl贞存脉冲和单片机系统
中断脉冲，这时计^m读取事件产生的起始时亥,结束时刻，单片机系统将这一时 刻(精确到1微秒)读入内存，并以广播式把事件的时刻从串口发送出去。
在图2中，本实施例的频标整形电路由集成电路U13A、集成电路U14D、三极 管T1、三极管T2、三极管T4、 二极管D1、 二极管D4、电阻R1 电阻R5、电阻RIO、 电阻R14、电阻R15、电容Cl 、电容C6连接构成,集成,U13A的型号为74HC221A， 集成电路U14D的型号为74HC04。 10MHz的频率信号由电容C1的一端输入，电容C1 的另一端M:电阻Rl接三极管Tl的基极和二极管Dl的负极并i!31电阻R2接5V 电源正极，三极管Tl的集电极接三极管T2的基极并鹏电阻R3接5V电源正极， 三极管T2的集电极接分频电路并通过电阻R4接5V电源正极，三极管Tl的皿极、 三极管T2的发射极、二极管D1的正M电阻R5接地。三极管T1、三极管T2、 二 极管D1、电阻R1 电阻R5、电容C1连接成频率整形电路。
标准秒信号由电阻R14的一 入，电阻R14的另一端接三极管T4的基极和 二极管M的负极，三极管T4的集电极接集成电路U14D的输A^并通过电阻R15 接5V电源正极，集成电路U14D的输出端接集成电路U13A的2脚，二极管D4的正 极和三极管T4的皿极接地。集成电路U13A的14脚接电容C6的一端、15脚接电 容C6的另一端并M电阻R10接5V电源正极、13脚接分频电路。集成电路U13A、 集成电路U14D、三极管T4、 二极管D4、电阻RIO、电阻R14、电阻R15、电容C6
连接构成秒信号整形电路。
本实施例的信号整形电路由集成鹏U14A、集成鹏U14B、三极管T3、 二极 管D2、 二极管D3、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C3、位码开关SW-1连接构成， 集成电路U14A和集成电路U14B的型号为74HC04。突发事件时亥瞻号由二极管D2 的负极二极管D3的正极输入，二极管D3的正M1电阻R8接三极管T3的基极和 电容C3的一端并舰电阻R7離码开关SW-1的一端、负极接5V电源正极，位码 开关SW-1的另一端接5V电源正极，二极管D2的正极和电容C3的另一端接地，三 极管T3的集电极接集成电路U14A的输A^并通过电阻R9接5V电源正极，集成电 路U14A的输出端接集成电路U14B的输入端，集成电路U14B的输出端4脚,制 电路。
本实施例的控制鹏由集成鹏U10A、皿鹏U10B、集成顿U11A、 ■ 电路U12A、集成^^U12B、电阻Rll、电阻R12、电容C4、电容C5连接构成，集
成电路U10A和集成电路U10B的型号为74HC221,集成电路U11A的型号为74HC32, 集成电路U12A和集成电路U12B的型号为74HC74A。集成电路U10A的2脚和集成电 路U10B的9脚接集成电路U14B的输出端4脚，,电路U10A的14脚接电容C4 的一端、15脚接电容C4的另一端并鹏电阻Rll接5V电源正极、3脚接5V电源 正极、13脚接集成电路Ul 1A输入端1脚。集成电路U10B的6脚接电容C5的一端、 7脚接电容C5的另一端并通过电阻R12接5V电源正极、10脚和11脚接5V电源正 极、5脚接集成电路U11A输入端2脚。集成电路U11A的输出端3脚接集成电路U12A 的2脚。集成电路U12A的3脚接分频电路、1脚和4脚接5V电源正极、5脚接集 成电路U12B的11脚和i^锁存器。集成电路U12B的10脚和12脚接5V电源正极、 13脚和8脚接单片机系统。
本实施例的分频电路由集成电路U1A 集成电路U5A、集成电路U1B 集成电 路U3B连接构成，集成电路U1A 集成电路U4A、集成电路U1B 集成电路U3B的型 号为74HC390，集成电路U5A的型号为74HC221 。集成电路U1A的1脚接三极管T2 的集电极、4脚接3脚、7脚接集成电路U1B的15脚和集成 U12A的3脚。集 成，路U1B的12脚接13脚、9脚接集成电路U2A的1脚，集成电路U1B的2QA 2QD端通过总线接,锁存器。集成电路U2A的4脚接3脚、7脚驗成电路U2B 的15脚，集成电路U2A的1QA 1QD端舰总线接,锁存器。集成电路U2B的12 脚接13脚、9脚接集成电路U3A的1脚，集成电路U2B的的2QA 2⑧端舰总线 接繊锁存器。集成电路U3A的4脚接3脚、7脚接集成电路U3B的15脚，集成电 路U3A的1QA 1QD M过总线接,锁存器。集成电路U3B的12脚接13脚、9 脚接集成电路U4A的1脚，集成电路U3B的2QA 2QD ^!3i总线接翻锁存器。 集成电路U4A的4脚接3脚、7脚接集成电路U5A的1脚，集成电路U4A的1QA 1QD端通过总线接数据锁存器。集成电路U1A 集成电路U4A的2脚和集成电 路U1B 集成电路U3B的14脚接集成电路U13A的13脚。集成电路U5A的14 ■ 电容C2的一端、15脚接电容C2的另一端并通过电阻R6接5V电源正极、13脚接 数据锁存器。
本实施例的数据锁存器由集成电路U6、集成电路U7、集成电路U8连接构成， 集成电路U6、集成电络U7、集成电路U8的型号为74HC374。,电路U6的1D 4D端皿总线接集成电路U1B的2QA 2QD端、5D 8D ^M总线,成电路U2A
的1QA 1QD端、1Q 8Q通过总线接集成电络U7的1Q 8Q端和集成鹏U8的1Q 8Q端以及单片机系统。集成电路U7的1D 4D端通过总线接集成电路U2B的2QA 2QD端、5D 8D端通过总线接集成电路U3A的1QA 1QD端。集成电路U8的1D 4D 端通过总线接集成电路U3B的2QA 2QD端、5D 8D M过总线接集成电路U4A的 1QA 1QD端。集成电路U6和集成电路U7以及集成电路U8的11脚接集成,U12B 的11脚、l脚接单片机系统。
本实施例的单片机系统由集成电路U9、皿电路U14C、电阻R13、电容C7 电容C9、晶振JZ连接构成，集成电路U9是单片计算机型号为89C52。外部时, 号经电阻R13由集成电路U14C的输入端输入，集成电路U14C的输出端接集成电 路U9的10脚，集成电路U9的12脚接集成电路U5A的13脚、7脚接集成电路U12B 的13脚、13脚接集成电路U12B的8脚、P00 P07繊过总线麟成鹏U8的1Q 8Q端、24脚接集成电路U8的1脚、25脚接集成电路U7的1脚、26脚接集成电 路U6的1脚、18脚和19脚接由电容C8和电容C9以及晶振JZ连接的振荡电路、9 脚接电容C7的一端、11脚串口输出到计Ml或接收设备，电容C7的另一端接5V 电源正极。
本实用新型的工作原理如下
10MHz频率信号由电容Cl输入经电阻Rl到三极管Tl的基极，三极管Tl和三 极管T2对输入的信号进行整形放大输出到集成电路U1A的1脚，经集成电路U1A 集成电路U4A、集成电路U1B 集成鹏U3B组成的分频链和集成鹏U5A单稳整 形后产生1Hz的频率信号送集成电路U9的中断"INT0"。同时外部标准秒信号由电 阻R14输入、经三极管T4和集成电路U14D进行整形放大，到集成电路U13A的2 脚，集成电路U13A对经过整形放大的标准秒信号进行单稳整形，产生窄脉冲信号 分别送集成电路U1A 集成电路U4A的清零端清零来同步分频链，集成电路U1A 集成电路U4A输出端分别送集成电路U6 集成电路U8的输入端1D 8D，集成电 路U6 集成电路U8对输入的信号iM:外部事件的信JJt行锁存。集成电路U6 集 成电路U8锁存的信息从输出端1Q 8Q分别通过单片机U9的P2.4 P2.6位控驗 到集成电路U9的繊总线P00 P07端。突发事件时刻信号由位码开关SW-1选择 信号的输入电平，如果事件为空接点，输入位码开关SW-1拨到QN的位置，如果事 件为脉冲输入，贝U位码开关SW-1拨到OFF的皿。突发*#时刻信号经电阻R8到
三极管T3的基极，经三极管T3放大消除干扰输出到集成电路U14A，经集成电 路U14A和集成电路U14B整型，突发事件的开始时刻前沿脉冲作为集成鹏U10A 触发脉冲、结束时刻后沿脉冲作为集成鹏U10B触发脉冲，两个^m输出的脉冲 信号同时输出到集成电路U11A，集成电路U11A对两个单稳输出的脉冲信号进行 "或"后由集成电路U12A的2脚输出到集成电路U12A的2脚，集成电路U12A的 时钟脉冲信号由集成电路U1A提供，集成电路U12A的5脚输出到集成电路U6 集 成电路U8锁存事件的开始时刻并触发集成电路U12B来产生负脉冲，提供集成电 路U9的中断"INT1"，同时集成电珞U9的P23 P25端来读取锁存的事件发生的 开始时刻，集成电路U9的P16端输出脉冲信号使集成电路U12B复位，这时集成电 路U12A又输出下一个脉冲信号即事件的结束脉冲信号，同样读取事件发生的结束 时刻并使集成电路U12B复位。这样一个突发事件的开始和结束精确时刻就被记录 下来，并通过单片机的串行口发送出去。 一次突发事件的开始时刻和结束时刻完整， 以文件的形式可以保存。
权利要求1、一种突发事件时刻的精确测量装置，其特征在于它包括对整机进行控制的单片机系统；对输入的10MHZ频率信号和标准秒信号进行整形放大的频标整形电路；对输入的突发事件时刻信号进行整形放大的信号整形电路；控制电路，该电路的输入端接信号整形电路，输出端接单片机系统；分频电路，该电路的输入端接频标整形电路和控制电路；数据锁存器，该电路的输入端接分频电路、输出端接单片机系统。
2、 按照权利要求1戶，的突发事件时刻的精确测自置，，征在于所说的 控制电路为集成电路U10A的2脚和集成电路U10B的9脚掛!^示整形电路，集成 电路U10A的14脚接电容C4的一端、15脚接电容C4的另一端并通过电阻Rll接 5V电源正极、3脚接5V电源正极、13脚接集成电路U11A输入端1脚，电阻Rll 的另一端接5V电源正极，集成电路U10B的6脚接电容C5的一端、7脚接电容C5 的另一端并通过电阻R12接5V电源正极、10脚和11脚接5V电源正极、5脚接集 成电路U11A输入端2脚，电阻R12的另一端接5V电源正极，集成电路U11A的输 出端3脚接集成电路U12A的2脚，集成电路U12A的3脚接分频电路、l脚和4脚 接5V电源正极、5脚接集成电路U12B的11脚和 锁存器，集成电路U12B的10 脚和12脚接5V电源正极、8脚和13脚接单片机系统。
3、 按照权利要求1戶腿的突发事件时亥啲精确测體置，辦征在于所说的 频标整形电路包括频率整形电路和秒信号整形电路，ldfe的频率信号由频率整形 电路的输入端输入，标准秒信号由秒信号整形电路的输入端输入，频率整形电路和 秒信号整形电路的输出端接分频电路。
专利摘要一种突发事件时刻的精确测量装置，包括单片机系统、频标整形电路、信号整形电路、输入端接信号整形电路输出端接单片机系统的控制电路、输入端接频标整形电路和控制电路的分频电路、输入端接分频电路输出端接单片机系统的数据锁存器。它采用GPS接收机、OEM板送出的时码信息和标准秒或者采用其它授时系统产生的时码和标准秒来确定精确的时间，并采用以高稳晶振为频率源组成的微秒、毫秒计数单元以及标准秒进行同步，实现测量外部突发事件的开始和结束时刻以及事件持续的全过程，测量时间精度达到1微秒。本实用新型具有设计合理、结构简单、体积小、生产成本低、工作稳定可靠、测量时间精确等优点，可在交通、电力等部门推广使用。
文档编号G04G15/00GK201057548SQ20072003189
公开日2008年5月7日 申请日期2007年5月30日 优先权日2007年5月30日
发明者张志武, 翟慧生, 马红皎 申请人:中国科学院国家授时中心