關(guān)鍵詞：單片機(jī) 解碼 接口 irig-b格式

一、 irig-b格式碼的格式與規(guī)范

圖 1為 b（dc）碼示意圖。它是每秒一幀的時(shí)間串碼，每個(gè)碼元寬度為10ms，一個(gè)時(shí)幀周期包括100個(gè)碼元，為脈寬編碼。碼元的"準(zhǔn)時(shí)"參考點(diǎn)是其脈沖前沿，時(shí)幀的參考標(biāo)志由一個(gè)位置識(shí)別標(biāo)志和相鄰的參考碼元組成，其寬度為8ms；每10個(gè)碼元有一個(gè)位置識(shí)別標(biāo)志：p1,p2,p3，…，p9,p0，它們均為8ms寬度；pr為幀參考點(diǎn)；二進(jìn)制"1"和"0"的脈寬為5ms和2ms。

一個(gè)時(shí)間格式幀從幀參考標(biāo)志開始。因此連續(xù)兩個(gè)8ms寬脈沖表明秒的開始，如果從第二個(gè)8ms開始對(duì)碼元進(jìn)行編碼，分別為第0，1，2，…，99個(gè)碼元。在b碼時(shí)間格式中含有天、時(shí)、分、秒，時(shí)序?yàn)槊?分-時(shí)-天，所占信息位為秒7位、分7位、時(shí)6位、天10位，其位置在p0～p5之間。p6～p0包含其他控制信息。其中"秒"信息：第1，2，3，4，6，7，8碼元；"分"信息：第10，11，12，13，15，16，17碼元；"時(shí)"信息：第20，21，22，23，25，26，27碼元；第5，14，24碼元為索引標(biāo)志，寬度為2ms。時(shí)、分、秒均用bcd碼表示，低位在前，高位在后；個(gè)位在前，十位在后。

圖 1 b（dc）碼示意圖

二、 b碼解碼接口卡設(shè)計(jì)方案

b碼解碼接口卡功能框圖如圖2所示。

對(duì)b碼進(jìn)行解碼就是將b碼中所包含的時(shí)、分、秒信息提取出來，轉(zhuǎn)換成主計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的形式，同時(shí)以秒的準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)為參考，生成毫秒信息，一同送入主計(jì)算機(jī)中。解碼的關(guān)鍵在于檢測(cè)b碼中各個(gè)碼元的高電平寬度，首先要檢測(cè)連續(xù)兩個(gè)8ms寬的碼元出現(xiàn)的位置，然后再檢測(cè)隨后的30個(gè)碼元脈沖寬度，以確定時(shí)、分、秒。這里不檢測(cè)天的值，天可以直接在主計(jì)算機(jī)上設(shè)置。

檢測(cè)高電平寬度：將b碼送入單片機(jī)89c51的int0端，在int0引腳由低電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，啟動(dòng)單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)器t0，開始計(jì)數(shù)；在int0引腳由高變低時(shí)（即下降沿），觸發(fā)int0中斷，讀取計(jì)數(shù)器的值，脈沖寬度等于計(jì)數(shù)值乘以計(jì)數(shù)周期。

形成毫秒值：將1khz信號(hào)接到單片機(jī)的int1端，每毫秒產(chǎn)生一次中斷。int1中斷處理程序完成毫秒計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)到1000ms時(shí)完成秒加1。

圖 2 "b碼解碼接口卡"功能框圖

三、 電路設(shè)計(jì)

1 電路設(shè)計(jì)方案1

方案1中，輸入輸出模塊由5片鎖存器構(gòu)成，接口控制簡(jiǎn)單，如圖3所示。

圖 3 b碼解碼接口卡電路 來自時(shí)統(tǒng)設(shè)備的irig-b（dc）碼，為rs422接口信號(hào)，經(jīng)轉(zhuǎn)換后變?yōu)閠tl電平，送至單片機(jī)89c51的int0端。單片機(jī)初始化設(shè)置中，定時(shí)器t0工作在模式1，采用內(nèi)部時(shí)鐘。當(dāng)int0引腳由低到高時(shí)，定時(shí)器t0開始計(jì)時(shí)；當(dāng)int0引腳由高變低時(shí)，觸發(fā)int0中斷，執(zhí)行中斷服務(wù)程序，計(jì)算int0引腳的高電平寬度。根據(jù)寬度對(duì)b碼各脈沖進(jìn)行解碼，形成秒、分、時(shí)的bcd碼，存入單片機(jī)的內(nèi)部ram中。同時(shí)，由頻率源產(chǎn)生的12mhz的信號(hào)經(jīng)分頻器后，輸出1khz信號(hào)，送至單片機(jī)int1引腳，使1ms產(chǎn)生一次int1中斷，執(zhí)行int1中斷處理程序，對(duì)毫秒進(jìn)行計(jì)數(shù)。毫秒計(jì)數(shù)到1000時(shí)，進(jìn)行秒加1，毫秒初值在b碼的準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)進(jìn)行賦值。

單片機(jī)的p0口經(jīng)鎖存器ⅰ輸出地址線a0、a1，以控制兩個(gè)并行接口芯片8255的輸出端。單片機(jī)解碼和計(jì)數(shù)輸出的毫秒（2字節(jié)）、秒（1字節(jié)）、分（1字節(jié)）、時(shí)（1字節(jié)）bcd碼，在單片機(jī)的寫指令控制下，分五次送到兩片8255的不同端口。各端口經(jīng)鎖存器ⅱ~鎖存器ⅵ，將數(shù)據(jù)鎖存。單片機(jī)送出一組時(shí)間碼后，向主計(jì)算機(jī)發(fā)送中斷。主計(jì)算機(jī)響應(yīng)中斷后，依次讀取各鎖存器的值，即為當(dāng)前的時(shí)統(tǒng)時(shí)間。

鎖存器ⅱ~ⅵ的數(shù)據(jù)輸出端直接掛在eisa（isa）總線上，其片選信號(hào)cs1~cs5通過地址譯碼產(chǎn)生。

主計(jì)算機(jī)讀時(shí)應(yīng)能保證數(shù)據(jù)不處于變化中，因此，須將單片機(jī)的寫信號(hào)wr經(jīng)延時(shí)反向后，送到各鎖存器的le端，使數(shù)據(jù)被鎖存。主計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)一存儲(chǔ)單元，存放前一秒的數(shù)據(jù)。當(dāng)前讀取的數(shù)據(jù)如果比前一秒多1，則認(rèn)為時(shí)間正確。

為避免板內(nèi)程序死循環(huán)，在該板上設(shè)計(jì)了看門狗復(fù)位電路。在單片機(jī)板內(nèi)程序中，每隔一定時(shí)間對(duì)p1.6口進(jìn)行置1。計(jì)時(shí)器的最高位輸出端接至單片機(jī)的reset端。在正常情況下，p1.6口總能執(zhí)行置1操作，不會(huì)對(duì)單片機(jī)復(fù)位；但若程序中有死循環(huán)，則p1.6口不被置1。當(dāng)計(jì)時(shí)器計(jì)到最高位輸出端為1時(shí)，就會(huì)對(duì)單片機(jī)復(fù)位�？撮T狗復(fù)位電路采用14位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器4060，并具備上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位的功能，其振蕩