无线irig-b码解码器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种无线IRIG-B码解码器，是基于RISC结构8位单片机设计出一种简单、可靠、低成本的B码（DC）解码器，包括依次连接的信号转换模块、MCU解码模块和无线数据发送模块，通过标准RS485接口接收差分B码信号，信号经隔离后通过单片机解码程序处理，转换成标准时间码（时分秒形式），再通过无线方式发送给其他设备。此无线IRIC-B码解码器设计简单，所用器件较少，性能稳定，并且能够可靠地提供准确的时间信息，具有低成本、开发周期短等优点，以及C语言编写解码程序在传输协议上具有灵活性，无线通讯接口有较好的安装性和扩展性。
【专利说明】无线IRIG-B码解码器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电子通信领域，特别涉及一种简单、可靠、低成本且方便使用的无线IRIG-B (DC)码解码器。
【背景技术】
[0002]IRIG (Inter Range Instrumentation Group)即祀场仪器组，它是美国祀场司令委员会所属的机构，它制定了 IRIG-B时间码(简称B码)，此标准时间码可以用来校正时间，与时统总站对时，也可以通过时间码对时统设备精确授时。IRIG-B码为设备提供统一时间，在工业控制、电力后其它商业系统中，越来越多用到IRIG-B码的校时设备，如电力系统中经常采用主从式或主备式结构时间同步系统与被授时的继电保护装置之间采用RS485接口标准来传输IRIG-B (DC)码。
[0003]现有的IRIG-B(DC)码解码器大多使用单片机和FPGA芯片联合控制，技术实现复杂，采用FPGA解码芯片来进行解码，制作成本较高。在IRIG-B (DC)码输入时都是非隔离的，无电路保护。而且，都是通过有线方式来进行信号传输的，有线连接方式对IRIG-B码解码器的安装会产生一定的限制，安装灵活性低。
实用新型内容
[0004]本实用新型的主要目的是提供一种简单、可靠、低成本且方便使用的无线IRIG-B(DC)码解码器，旨在对电路进行隔离保护，并能解除IRIG-B (DC)码解码器的有线安装的限制，提高安装灵活性。
[0005]本实用新型提出一种无线IRIG-B码解码器，用于对IRIG-B直流码信号进行解码，包括依次连接的信号转换模块、MCU解码模块和无线数据发送模块，所述信号转换模块包括通信接口、电平转换电路和隔离电路，所述电平转换电路的信号输出端与所述隔离电路的信号输入端连接，所述MCU解码模块包括RISC结构8位单片机，所述RISC结构8位单片机与与所述无线数据发送模块之间通过SPI接口通讯。
[0006]优选地，所述信号转换模块还包括波形整形电路，所述隔离电路的信号输出端与所述波形整形电路的信号输入端连接，所述波形整形电路的信号输出端与所述RISC结构8位单片机的信号输入引脚相连。
[0007]优选地，所述电平转换电路包括RS485电平转换芯片，所述隔离电路由高速光耦合芯片和DC-DC电源隔离器组成，所述波形整形电路包括施密特反相器。
[0008]优选地，所述无线数据发送模块包括无线数传芯片。
[0009]本实用新型无线IRIG-B码解码器的有益效果为:
[0010]1、设有隔离电路，IRIG-B (DC)码数据信号输入后经电平转换电路转换成TTL电平信号，再输出至隔离电路进行电气隔离，通过隔离电路进行电路保护，能避免干扰信号或大能量冲击信号通过导线引入系统损坏后端系统，加强了电路的抗干扰能力，提高安全性能。
[0011]2、MCU解码模块采用RISC结构8位单片机为B码信号提供解码处理，RISC结构8位单片机经过对信号的扑捉，通过软件处理，将信号转换成标准时间格式或需要的自定义时间格式。RISC结构8位单片机具有较大存储空间、有USART串口、有独立片内看门狗定时器等丰富的硬件接口电路，为TQFP-32封装，封装较小，价格较低，性能较好。本实用新型使用单颗低成本mcu控制，所用器件较少，性能稳定，成本低。
[0012]3、设有无线数据发送模块，MCU解码模块将B码信号转换成标准时间格式或需要的自定义时间格式后，通过SPI接口，将解码后的时间信号传递给无线数据发送模块，无线数据发送模块把解码后的时间信号和载波混合调制后，以射频形式将时间信号无线发送出去，通过无线方式将时间信号发送给其他设备。此设计提高了解码器的使用方便性，能解除有线安装对IRIG-B (DC)码解码器的安装位置的限制，具有无线通信优势。
[0013]4、无线信号传输格式规约可以由MCU解码模块通过软件自定义，然后按定义好的规约方式发送无线信号，多个应用接收端可以按同规约接收并解析数据。传输协议可自由编制，提高了通讯协议设计的灵活性，使用效果理想，用途广泛。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型无线IRIG-B码解码器的电路框图；
[0015]图2为本实用新型无线IRIG-B码解码器的信号转换模块的电路图；
[0016]图3为本实用新型无线IRIG-B码解码器的MCU解码模块的电路图；
[0017]图4为本实用新型无线IRIG-B码解码器的无线数据发送模块的电路图。
[0018]本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
【具体实施方式】
[0019]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0020]参照图1至图4，提出本实用新型的无线IRIG-B码解码器的一实施例，该无线IRIG-B码解码器用于对IRIG-B直流码信号进行解码，并把解码后的时间数据无线传输出去，主要用于设置时间和校时类产品，如:用于工业控制校时，农业水利定时灌溉，楼宇自动化定时消息通知，路边或车站时间指示牌，路灯控制校时等。
[0021]该无线IRIG-B码解码器包括依次连接的信号转换模块10、MCU解码模块20和无线数据发送模块30，IRIG-B (DC)码输入信号转换模块10，经信号转换模块10转换成TTL电平信号后传输给MCU解码模块20，再经MCU解码模块20进行解码得出时间数据信号，最后传输给无线数据发送模块30，由无线数据发送模块30将时间数据信号以射频形式无线发送出去。
[0022]该信号转换模块10包括通信接口、电平转换电路、隔离电路和波形整形电路，电平转换电路的信号输出端与隔离电路的信号输入端连接，隔离电路的信号输出端与波形整形电路的信号输入端连接。信号转换模块10是IRIG-B (DC)码信号首先经过的部分，IRIG-B (DC)码数据信号通过通信接口输入至电平转换电路，经电平转换电路转换成TTL电平信号，再输出至隔离电路和波形整形电路，转换成的TTL电平信号经隔离电路和波形整形电路输出至MCU解码模块20中进行解码处理。经电平转换电路转换出的TTL电平信号经隔离电路进行电气隔离，通过隔离电路进行电路保护，能避免干扰信号或大能量冲击信号通过导线引入系统损坏后端系统，加强了电路的抗干扰能力，提高安全性能。信号经波形整形电路进行波形整形，输出更加稳定的方波。
[0023]如图2所示，为信号转换模块10的电路图，其中，电平转换电路包括型号为MAX485的RS485电平转换芯片U6，IRIG-B(DC)码数据信号通过RS485电平转换芯片U6转换成TTL电平信号。隔离电路由型号为HCPL0600的高速光耦合芯片U4和型号为B0505S的DC-DC电源隔离器Ull组成，信号经电平转换后输出到高速光耦合芯片U4进行电气隔离，避免干扰信号或大能量冲击信号通过导线引入系统损坏后端系统，DC-DC电源隔离器Ull的隔离强度达2500V。波形整形电路包括施密特反相器U8，通过施密特反相器U8使输出的方波信号更加稳定。
[0024]MCU解码模块20包括RISC结构8位单片机Ul，波形整形电路的信号输出端与RISC结构8位单片机Ul的信号输入引脚相连，RISC结构8位单片机Ul与与无线数据发送模块30之间通过SPI接口通讯。MCU解码模块20采用RISC结构8位单片机Ul根据IRIG-B(DC)码原理编制程序进行解码处理，RISC结构8位单片机Ul经过对信号的扑捉，通过软件处理，将信号转换成标准时间格式或需要的自定义时间格式，再通过SPI接口，将解码后的时间信号传递给无线数据发送模块30。RISC结构8位单片机Ul具有较大存储空间、有USART串口、可工作于主从模式的SPI串行接口、有独立片内看门狗定时器等丰富的硬件接口电路，为TQFP-32封装，封装较小，价格较低，性能较好。
[0025]如图3所示，为MCU解码模块20电路图，图3中的LED2作为工作状态指示灯，显示当前模块运行状态；单片机Ul的TO2 (INTO)引脚接至信号转换模块10的输出端，当输入信号电平由低变高时(上升沿)产生中断，使用内部定时器TO开始计时。当信号电平由高到低时(下降沿)产生中断，此时定时器停止，并计算计时器时间，引脚PB3和PB4是SPI接口的通讯收发脚，接至无线数据发送模块30作为解码数据的传递接口，单片机Ul通过自定义规约把时间数据通过SPI接口传递出去。
[0026]无线数据发送模块30包括无线数传芯片U2，MCU解码模块20将B码信号转换成标准时间格式或需要的自定义时间格式后，通过SPI接口，将解码后的时间信号传递给无线数据发送模块30，无线数据发送模块30把接收到的时间数据信号调制到载波上，以射频形式将时间数据信号无线发送出去，通过无线方式将时间数据信号发送给其他设备，其它设备可通过无线接收该时间数据，来校对自己的时间或进行其它应用。图4为无线数据发送模块30的电路图，图4中采用型号为nRF905的高性能无线数传芯片U2进行无线发送时间数据，操作简单，可靠性较高，且有较高的性价比。此设计提高了解码器的使用方便性，能解除有线安装对IRIG-B (DC)码解码器的安装位置的限制，具有无线通信优势。
[0027]无线信号传输格式规约可以由MCU解码模块20通过软件自定义，然后按定义好的规约方式发送无线信号，多个应用接收端可以按同规约接收并解析数据。传输协议可自由编制，提高了通讯协议设计的灵活性，使用效果理想，用途广泛。
[0028]此无线IRIC-B码解码器设计简单，所用器件较少，性能稳定，并且能够可靠地提供准确的时间信息。其具有低成本、开发周期短等优点，以及C语言编写解码程序在传输协议上具有灵活性，无线通讯接口有较好的安装性和扩展性。
[0029]以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种无线IRIG-B码解码器，用于对IRIG-B直流码信号进行解码，其特征在于，包括依次连接的信号转换模块、MCU解码模块和无线数据发送模块，所述信号转换模块包括通信接口、电平转换电路和隔离电路，所述电平转换电路的信号输出端与所述隔离电路的信号输入端连接，所述MCU解码模块包括RISC结构8位单片机，所述RISC结构8位单片机与与所述无线数据发送模块之间通过SPI接口通讯。
2.根据权利要求1所述的无线IRIG-B码解码器，其特征在于，所述信号转换模块还包括波形整形电路，所述隔离电路的信号输出端与所述波形整形电路的信号输入端连接，所述波形整形电路的信号输出端与所述RISC结构8位单片机的信号输入引脚相连。
3.根据权利要求2所述的无线IRIG-B码解码器，其特征在于，所述电平转换电路包括RS485电平转换芯片，所述隔离电路由高速光耦合芯片和DC-DC电源隔离器组成，所述波形整形电路包括施密特反相器。
4.根据权利要求1所述的无线IRIG-B码解码器，其特征在于，所述无线数据发送模块包括无线数传芯片。
【文档编号】G04R20/00GK203720556SQ201420021788
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年1月15日 优先权日:2014年1月15日
【发明者】丁丽娜, 陈琦 申请人:绥化学院