时间同步授时模块的制作方法

1.本实用新型涉及电源转换电路技术领域，具体为一种时间同步授时模块。


背景技术：

2.时间同步系统功能上可分为四部分：北斗接收机、天线、电源模块、授时模块。其中，北斗接收机提供时间、定位信息。电源模块将交流输入转换为系统需要的直流输出。天线接收北斗信号放大处理后提供给接收机使用。授时模块具有b码授时、网络授时/定位功能。目前的授时模块的功耗比较高、制造成本高。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种时间同步授时模块，功耗低、授时准确、成本低。
4.为实现上述目的，本实用新型提供了一种技术方案：一种时间同步授时模块，包括授时模块、电源模块，所述电源模块与所述授时模块连接，用于给授时模块供电；
5.所述电源模块包括电磁滤波回路、整流电路、切换电路、整流/滤波电路、pwm控制电路、检测电路；所述电磁滤波回路的输入端接交流电，所述电磁滤波回路的输出端接整流电路的输入端，所述整流电路的输出端接切换电路输入端，所述切换电路的输出端接整流/滤波电路的输入端，所述整流/滤波电路的输出端输出直流电且接所述检测电路的输入端，所述检测电路的输出端接pwm控制电路；
6.所述授时模块包括fpga芯片、b码编码器、单片机、时间同步时钟模块，所述fpga芯片内置b码编码器，所述fpga芯片与接收机连接，所述fpga芯片与单片机连接，所述时间同步时钟模块分别与fpga芯片、单片机连接，所述单片机通过sntp输出接口输出授时信息，所述单片机通过网络输入/输出接口输出定位/工作状态信号；
7.所述时间同步时钟模块包括时钟芯片、第一mos管、第二mos管、第一电容、第二电容、第四电阻、第五电阻、第一电感、晶振，所述第一mos管的s极与第二mos管的d极连接且都接时钟芯片的电源端，所述第一mos管的d极接第一电容的一端，所述第一电容与第四电阻并联，所述第一mos管的g极与fpga芯片连接，所述第二mos管的g极与单片机连接，所述第二mos管的s极接第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端接地，所述时钟芯片的时钟输入端和时钟输出端与晶振的两端连接，所述时钟芯片的另一个电源端还与第二电容的一端、第一电感的一端连接。
8.优选的，所述单片机选用hwd32f429mlqfp144芯片。
9.优选的，所述fpga芯片选用hwd2v1000-4fg256芯片。
10.优选的，所述时钟芯片的输出端分别与单片机、fpga芯片连接。
11.优选的，所述电源模块与授时模块可插拔连接。
12.优选的，所述时间同步时钟模块与fpga芯片可插拔连接。
13.优选的，所述时间同步时钟模块与单片机可插拔连接。
14.优选的，还包括屏蔽型机箱，所述授时模块、电源模块放置于屏蔽型机箱内。
15.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
16.1.本实用新型利用固定的时间同步时钟模块所产生的基准源与外部输入时间或者北斗卫星的授时时间进行对比，可以大大提高授时精度，避免自身时钟不稳定，授时不稳定的情况发生。
17.2、本实用新型采用负载保护、过电压保护、过温度保护大大提高的电源模块的使用寿命，还能避免造成元器件损坏，从而实现电路保护。
18.3.为了更好的提高授时精度，本实用新型还设计了时间同步时钟模块，单片机和fpga可以根据时间同步时钟模块输出的时钟信号，与外部授时信息或北斗发射机发出的北斗卫星的授时信息进行比对，然后进行授时校准，从而输出高精度的授时信息，大大提高授时准确度，其制造成本也低。
19.4、本实用新型的电路结构简单，成本低，安全可靠，可以大范围推广使用。
20.5、本实用新型的时间同步时钟模块采用mos管和滑动变阻器组合设计，通过单片机、fpga芯片、第五电阻(即滑动变阻器)联合控制时间同步时钟模块工作、不工作或休眠，能够大大降低功耗，节约能源。
21.6、本实用新型的电源模块与授时模块可插拔连接，这样的设计可以提高更换器件速度，从而降低维修成本。
22.7、本实用新型的时间同步时钟模块与fpga芯片可插拔连接，时间同步时钟模块与单片机可插拔连接，当时间同步时钟模块损坏时，可以快速更换新的时间同步时钟模块。
23.本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
24.图1为本实用新型的授时模块的原理图；
25.图2为本实用新型的电源模块的原理图。
26.图3为本实用新型的时间同步时钟模块的电路原理图；
27.图4为本实用新型的时间同步系统的原理图。
28.图中：c204、第一电容；c203、第二电容；q602、第一mos管；q603、第二mos管；l102、第一电感；y505、晶振；1、fpga芯片；2、b码编码器；3、单片机；4、sntp输出接口；5、网络输入/输出接口；6、时间同步时钟模块；21、电磁滤波回路；22、整流电路；23、切换电路；24、整流/滤波电路；25、检测电路；26、pwm控制电路；
具体实施方式
29.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是
两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
31.时间同步系统功能上可分为四部分：北斗接收机、天线、电源模块、授时模块，天线接收北斗卫星信号，并进行滤波和低噪放处理后送至接收机；北斗接收机可对天线供电；天线接收空中卫星信号送给北斗接收机中的射频芯片，射频芯片内部经lna(低噪声功率放大器)放大、混频处理后送到中频滤波器，然后通过vga(即视频图形阵列)和agc(自动增益控制)等处理后，向授时模块输出北斗卫星的授时和定位数据。
32.时间同步系统的时间基准源以外部输入时间为优先级，无外部时间源输入时，接收北斗卫星的授时和定位数据。
33.为了更好的提高授时精度，本公开实施例提供了一种时间同步授时模块，参照图1-2所示，包括授时模块、电源模块，电源模块与授时模块连接，用于给授时模块供电，电源模块还可以给时间同步系统的其他模块供电。
34.本实用新型的授时模块具有b码授时、网络授时/定位功能以及内部时钟校准功能。有外部网络授时信息输入时输出外部授时信息，无外部授时信息时输出本身授时信息。
35.如图1所示，授时模块包括fpga芯片1、b码编码器2、单片机3、时间同步时钟模块6，fpga芯片1内置b码编码器2，fpga芯片1与接收机(即北斗接收机)连接，fpga芯片1与单片机3连接，时间同步时钟模块6分别与fpga芯片1、单片机3连接，单片机3通过sntp输出接口4输出授时信息，单片机3通过网络输入/输出接口5输出定位/工作状态信号。
36.在授时模块中，单片机负责实现网络输入/输出处理、sntp输出功能、与接收机通信、输入选择、配合完成b码编码功能；fpga芯片负责实现b(dc)码编码码和状态指示功能。
37.b码编码器将北斗接收机输出的秒脉冲和串口输出的时间信号或外部网络授时信号转换为b码，输出2路b(dc)码。
38.sntp输出接口通过(xs6)10/100/1000mbps自适应网口(sntp协议)输出一路授时信息。
39.网络输入/输出接口处理通过(xs7)10/100/1000mbps自适应网口接收外部授时信息和模式切换指令，同时输出定位信息和时统工作状态信息。
40.本实用新型采用单片机+fpga设计架构，单片机3选用hwd32f429mlqfp144芯片。fpga芯片1选用hwd2v1000-4fg256芯片。
41.为了更好的提高授时精度，本实用新型还设计了时间同步时钟模块6，单片机和fpga可以根据时间同步时钟模块6输出的时钟信号，与外部授时信息或北斗发射机发出的北斗卫星的授时信息进行比对，然后进行授时校准，从而输出高精度的授时信息。
42.时间同步时钟模块6包括时钟芯片u105、第一mos管q602、第二mos管q603、第一电容c204、第二电容c203、第四电阻r4、第五电阻r5、第一电感l102、晶振y505，第一mos管q602的s极与第二mos管q603的d极连接且都接时钟芯片u105的电源端，第一mos管q602的d极接第一电容c204的一端，第一电容c204与第四电阻r4并联，第一mos管q602的g极与fpga芯片1连接，第二mos管q603的g极与单片机3连接，第二mos管q603的s极接第五电阻r5的一端,第五电阻r5的另一端接地,其中，第五电阻r5为滑动变阻器，时钟芯片的时钟输入端和时钟输出端与晶振y505的两端连接，时钟芯片的另一个电源端还与第二电容c203的一端、第一电感l102的一端连接；时钟芯片的输出端分别与单片机3、fpga芯片1连接。
43.时间同步时钟模块6的工作原理：当需要授时模块发出授时信号时，则fpga芯片1控制第一mos管q602导通，时钟芯片u105正常工作，向单片机3、fpga芯片1发出时钟信号；当不需要授时模块发出授时信号时，则fpga芯片1控制第一mos管q602断开，则时钟芯片u105不工作或休眠；当fpga芯片1控制第一mos管q602导通，单片机3控制第二mos管q603导通时，则可以通过第五电阻r5来调节时钟芯片u105工作，从而达到控制时间同步时钟模块6输出的时钟信号的目的。
44.在不需要发出授时信号时，本实用新型可以通过单片机3、fpga芯片1、第五电阻r5联合控制时间同步时钟模块6工作、不工作或休眠，能够大大降低功耗，节约能源。
45.本实用新型的电源模块与授时模块可插拔连接，这样的设计可以提高更换器件速度，从而降低维修成本。
46.本实用新型的时间同步时钟模块6与fpga芯片1可插拔连接，时间同步时钟模块6与单片机3可插拔连接，当时间同步时钟模块6损坏时，可以快速更换新的时间同步时钟模块。
47.工作原理：当有外部授时信息输入时，则外部授时信号通过网络输入/输出接口输出给单片机，再由单片机输出给fpga芯片，由fpga芯片的b码编码器将外部授时信号转换为b码，然后输出给单片机，由单片机将转换为b码后的外部网络授时信号与时间同步时钟模块6输出的时钟进行校准，然后产生标准时间码流的授时信息，通过sntp输出接口输出，从而达到时间同步的目的。
48.当没有外部授时信息输入时，则北斗发射机发出的北斗卫星的授时和定位数据被fpga芯片接收，由fpga芯片的b码编码器将北斗卫星的授时和定位数据转换为b码，然后输出给单片机，由单片机将转换为b码后的北斗卫星的授时数据与时间同步时钟模块6输出的时钟进行校准，然后产生标准时间码流的授时信息，通过sntp输出接口输出，北斗卫星的的定位/工作状态数据由网络输入./输出接口输出。
49.如图2所示，电源模块包括电磁滤波回路21、整流电路22、切换电路23、整流/滤波电路24、pwm控制电路26、检测电路25；电磁滤波回路21的输入端接交流电，电磁滤波回路21的输出端接整流电路22的输入端，整流电路22的输出端接切换电路23输入端，切换电路23的输出端接整流/滤波电路24的输入端，整流/滤波电路24的输出端输出直流电且接检测电路25的输入端，检测电路25的输出端接pwm控制电路26。
50.电源模块工作原理为：交流电输入到电磁滤波回路21后，由电磁滤波回路21抑制电磁干扰，然后再经整流电路将交流电转化为直流电，再由切换电路切换输出给整流/滤波电路24中含有的整流电路或滤波电路，最后输出+5v直流电。
51.+5v直流电经检测电路后通过pwm控制电路26控制电源模块开启或关闭，以实现过负载保护、过电压保护、过温度保护。
52.当检测电路检测电流的功率大于额定输出功率的105％后，则通过pwm控制电路26控制电源模块启动打嗝模式保护，负载异常条件移除后可自动恢复。
53.当检测电路检测电流的电压超过5.75～6.75v后，则通过pwm控制电路26控制电源模块关闭输出。
54.当检测电路检测晶体内部温度超过140℃后，则通过pwm控制电路26控制电源模块关闭输出。
55.本实用新型采用负载保护、过电压保护、过温度保护大大提高的电源模块的使用寿命。
56.本实用新型还包括屏蔽型机箱，所述授时模块、电源模块放置于屏蔽型机箱内，采用屏蔽型机箱的设计，可以大大提高整体的抗干扰能力，从而进一步提高授时精度。
57.在本实用新型的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
58.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
59.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。