專利名稱：高精度數(shù)字移相裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于高精度時(shí)間同步和保持技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到高精度數(shù)字移相設(shè)備或裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代科技的發(fā)展對(duì)時(shí)間和頻率基準(zhǔn)提出了越來越高的要求，如何獲得高精度的時(shí)間以及如何保持精確的時(shí)間同步是實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確度頻率源的關(guān)鍵問題。在航天航空、天文觀測(cè)、飛行器測(cè)控與制導(dǎo)、導(dǎo)航定位等領(lǐng)域，高精度的時(shí)間必不可少。在現(xiàn)代數(shù)字化的通信系統(tǒng)中，高精度的時(shí)間同步是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸?shù)谋Ｕ希呔葦?shù)字移相裝置則是實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步的關(guān)鍵。時(shí)間同步系統(tǒng)中，需要知道各時(shí)鐘與系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘在比對(duì)時(shí)刻的鐘差，并在對(duì)比后對(duì)漂移進(jìn)行參數(shù)修正。而在比對(duì)時(shí)刻把兩鐘鐘面時(shí)間對(duì)齊，則需要有精密的相位微步調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)源的相位。目前大多數(shù)的相位調(diào)節(jié)器采用FPGA/CPLD (現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)技術(shù)對(duì)時(shí)鐘源進(jìn)行分頻得到秒信號(hào)，該方法的移相分辨率往往受到時(shí)鐘源頻率的限制而不能達(dá)到很高的精度。還有一些采用DDS (直接數(shù)字式頻率合成器)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的相位調(diào)節(jié)器，因?yàn)橐苊釪DS 的相位突跳、保證輸出相位穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，當(dāng)移相數(shù)值越大時(shí)移相速度越慢，不能滿足大范圍的相位調(diào)整需求。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于克服上述相位調(diào)節(jié)器的缺點(diǎn)，提供了一種分辨率高、移相范圍寬、體積小、重量輕的高精度數(shù)字移相裝置。解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是它包括對(duì)整機(jī)進(jìn)行控制的單片機(jī)系統(tǒng)； 第一移相電路，該電路與單片機(jī)系統(tǒng)相連；第二移相電路，該電路的輸入端接第一移相電路、并與單片機(jī)系統(tǒng)相連；它還包括串口電路，該電路與單片機(jī)系統(tǒng)相連。本實(shí)用新型的第一移相電路為頻標(biāo)輸入信號(hào)由插座J5的1腳輸入，插座J5的1 腳接集成電路U2的69腳、插座J5的2腳接地，集成電路U2的55腳接Cl的一端、61腳通過R2接C2的一端、22腳和70腳接電源、56腳通過Rl接地、64腳接地，電容Cl和電容C2 的另一端接電源，集成電路U2的DO端口 D7端口通過總線接單片機(jī)系統(tǒng)的集成電路U3 的P27端口 P20端口和第二移相電路的集成電路U4的DO端口 D7端口、14腳 19腳通過總線接單片機(jī)系統(tǒng)的集成電路U3的32腳 37腳，集成電路U2的21腳、71腳、20腳分別接接單片機(jī)系統(tǒng)的集成電路U2的3腳、30腳、31腳，集成電路U2的36腳接第二移相電路的集成電路U4的72腳。上述的集成電路U2的型號(hào)為AD9852ASQ，集成電路U3是單片機(jī)型號(hào)為 STC89C51，U4 的型號(hào)為 EMP7160STC100。本實(shí)用新型的第二移相電路為集成電路U4的5腳和2腳通過總線分別接集成電路U3的2腳和4腳、100腳通過總線接集成電路U3的6腳、98腳 96腳通過總線接單片機(jī)系統(tǒng)的集成電路U3的8腳 10腳、94腳 92腳通過總線接單片機(jī)系統(tǒng)的集成電路U3
3的11腳 13腳、12腳通過總線接單片機(jī)系統(tǒng)的集成電路U3的39腳、10腳 6腳通過總線接單片機(jī)系統(tǒng)的集成電路U3的40腳 44腳，集成電路U3的DO D7端口通過總線接集成電路U2的DO D7端口和單片機(jī)系統(tǒng)的集成電路U3的P27端口 P20端口、72腳接集成電路U2的36腳，插座J6的4腳接單片機(jī)系統(tǒng)的集成電路U3的17腳、5腳接單片機(jī)系統(tǒng)的集成電路U3的洲腳、6腳接單片機(jī)系統(tǒng)的集成電路U3的1腳，集成電路U4的75腳接插座J2的1腳、71腳接插座J3的1腳、70腳通過電阻R3接插座J4的1腳、55腳 52腳分別依次接插座J6的7 10腳、50 47腳分別依次接插座J6的11 14腳，插座J2 插座J4的2腳接地；上述的集成電路U2的型號(hào)為AD9852ASQ，集成電路U3是單片機(jī)型號(hào)為 STC89C51, U4 的型號(hào)為 EMP7160STC100。本實(shí)用新型采用了單片機(jī)系統(tǒng)、兩個(gè)移相電路和串口電路，最小相位分辨率為 6. lps，單次相位調(diào)整量為6. lps，連續(xù)相位調(diào)節(jié)范圍為6. Ips Is。簡(jiǎn)單的串口輸出協(xié)議， 使裝置能夠通過串口自動(dòng)校準(zhǔn)裝置輸出秒信號(hào)的相位、IOMHz信號(hào)的頻率以及該裝置的鐘面，并能通過液晶顯示屏顯示該裝置的鐘面信息和操作狀態(tài)信息。本實(shí)用新型與現(xiàn)有的數(shù)字移相裝置相比，具有分辨率高、運(yùn)行穩(wěn)定、調(diào)節(jié)范圍寬、自動(dòng)化程度高、功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可作為多功能守時(shí)裝置單獨(dú)使用，也可在其他設(shè)備上使用。

圖1是本實(shí)用新型的電氣原理方框圖。圖2是本實(shí)用新型的電子線路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型不限于這些實(shí)施例。圖1給出了本實(shí)用新型的電氣原理框圖，參見圖1。在圖1中，本實(shí)施例的高精度數(shù)字移相裝置由第一移相電路、單片機(jī)系統(tǒng)、第二移相電路、串口電路連接構(gòu)成。第一移相電路與單片機(jī)系統(tǒng)相連、其輸出端接第二移相電路，第二移相電路與單片機(jī)系統(tǒng)相連，單片機(jī)系統(tǒng)與串口電路相連接。頻標(biāo)信號(hào)由第一移相電路輸入，根據(jù)單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)送的控制信號(hào)對(duì)頻標(biāo)輸入信號(hào)進(jìn)行控制和相位調(diào)整，并將相位調(diào)整后的頻標(biāo)信號(hào)輸出到第二移相電路，第二移相電路根據(jù)單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)送的控制信號(hào)將輸出的移相秒與外部秒同步，并對(duì)移相秒進(jìn)行移相操作， 串口電路響應(yīng)外部操作，接收串口發(fā)送的控制信息，并將操作信息發(fā)送給單片機(jī)系統(tǒng)，同時(shí)將單片機(jī)系統(tǒng)和第二移相電路生成的時(shí)間信息通過串口輸出到外部設(shè)備。在圖2中，本實(shí)施例的第一移相電路由集成電路U2、電阻Rl 電阻R2、電容Cl 電容C2以及插座J5連接構(gòu)成，集成電路U2的型號(hào)為AD9852ASQ。頻標(biāo)輸入信號(hào)由插座J5 的1腳輸入，插座J5的1腳接集成電路U2的69腳、插座J5的2腳接地，集成電路U2的55 腳接Cl的一端、61腳通過R2接C2的一端、22腳和70腳接電源、56腳通過Rl接地、64腳接地，電容Cl和電容C2的另一端接電源，集成電路U2的D7端口 DO端口通過總線接單片機(jī)系統(tǒng)和第二移相電路，14腳 19腳通過總線接單片機(jī)系統(tǒng)、21腳、71腳、20腳接單片機(jī)系統(tǒng)、36腳接第二移相電路。[0015]本實(shí)施例的單片機(jī)系統(tǒng)由集成電路U3、電容C8 電容C9、晶體振蕩器Yl連接構(gòu)成，集成電路U3是單片機(jī)型號(hào)為STC89C51。集成電路U3的P27端口 P20端口通過總線接集成電路U2的D7端口 DO端口和第二移相電路、32腳 37腳通過總線接集成電路U2 的14腳 19腳、3腳接集成電路U2的21腳、30腳接集成電路U2的71腳、31腳接集成電路U2的20腳、14腳和15腳接電容C8和電容C9以及晶體振蕩器Yl連接的振蕩電路，四腳和38腳接電源、集成電路U2的2腳、4腳、6腳、8腳 13腳、39腳 44腳通過總線接第二移相電路，集成電路U2的28腳和1腳以及17腳接第二移相電路、5腳和7腳接串口電路。本實(shí)施例的第二移相電路由集成電路U4、電阻R3、電阻R4、插座J2 插座J4、插座J6連接構(gòu)成，集成電路U4的型號(hào)為EMP7160STC100。集成電路U4的5腳和2腳通過總線分別接集成電路U3的2腳和4腳、100腳通過總線接集成電路U3的6腳、98腳 96腳通過總線接集成電路U3的8腳 10腳、94腳 92腳通過總線接集成電路U3的11腳 13 腳、12腳通過總線接集成電路U3的39腳、10腳 6腳通過總線接集成電路U3的40腳 44腳，集成電路U3的DO D7端口通過總線接集成電路U2的DO D7端口和集成電路U3 的P27 P20端口、72腳接集成電路U2的36腳，插座J6的4腳接集成電路U3的17腳、5 腳接集成電路U3的觀腳、6腳接集成電路U3的1腳。集成電路U4的75腳接插座J2的1 腳、71腳接插座J3的1腳、70腳通過電阻R3接插座J4的1腳、55腳 52腳分別依次接插座J6的7 10腳、50 47腳分別依次接插座J6的11 14腳。插座J2 插座J4的2 腳接地。移相頻標(biāo)信號(hào)由插座J3的1腳輸出，移相秒信號(hào)由插座J4的1腳輸出。插座J6 為液晶顯示器接口，顯示鐘面和操作信息，由集成電路U3對(duì)液晶顯示器進(jìn)行讀寫操作。本實(shí)施例的串口電路由集成電路Ul、電容C3 電容C7、插座Jl連接構(gòu)成，集成電路Ul的型號(hào)為MAX232。集成電路Ul的11腳接集成電路U3的7腳、12腳接集成電路U3 的5腳、1腳和3腳接電容C3的兩端、4腳和5腳接電容C4的兩端、16腳接電容C5和電容 C7的一端以及電源、2腳接電容C5的另一端、15腳接電容C6的一端和電容C7的另一端以及接地、6腳接電容C6的另一端、14腳接插座Jl的2腳、13腳接插座Jl的3腳，插座Jl的 1腳接地，插座Jl用于外接計(jì)算機(jī)或其它設(shè)備。外部設(shè)備發(fā)送的控制信息通過插座Jl的3 腳接入集成電路Ul的13腳，經(jīng)集成電路Ul電平轉(zhuǎn)換，由集成電路Ul的12腳輸出到集成電路U3的5腳。本實(shí)用新型的工作原理如下當(dāng)裝置運(yùn)行時(shí)，整形過的IOMHz外部頻標(biāo)信號(hào)從插座J5的1腳輸入到集成電路U2 的69腳，集成電路U2對(duì)輸入的IOMHz時(shí)鐘10倍頻后作為內(nèi)部時(shí)鐘。集成電路U2接收集成電路U3通過地址總線發(fā)送過來的數(shù)據(jù)和地址，修改內(nèi)部14bit相位偏移寄存器的值來實(shí)現(xiàn)最小分辨率為6. Ips的相位調(diào)節(jié)，并將調(diào)節(jié)過的信號(hào)經(jīng)內(nèi)部高速比較器調(diào)整為IOMHz的方波信號(hào)，由36腳輸出到集成電路U4的72腳。外部設(shè)備發(fā)送的控制信息通過插座Jl的3腳接入集成電路Ul的13腳，經(jīng)集成電路Ul電平轉(zhuǎn)換，通過集成電路Ul的12腳輸出到集成電路U3的5腳。集成電路U3對(duì)接收到的控制信息進(jìn)行提取，處理后轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的相位調(diào)整量或者時(shí)間調(diào)整信息，通過數(shù)據(jù)總線DO D7和地址總線AO A5分別發(fā)送到集成電路U2和集成電路U4。集成電路U4以 75腳輸入的外部秒信號(hào)的上升沿作為同步的起始時(shí)刻，對(duì)從72腳輸入的時(shí)鐘信號(hào)以計(jì)數(shù)的方式進(jìn)行分頻。當(dāng)集成電路U4內(nèi)部計(jì)數(shù)器計(jì)到某個(gè)閾值時(shí)輸出寬度為 ομ S的秒信號(hào)，這個(gè)閥值根據(jù)需要可以通過總線輸入到集成電路U3，被集成電路U3更改，從而實(shí)現(xiàn)輸出的本地IPPS信號(hào)相對(duì)外部秒做正負(fù)1秒以內(nèi)任意時(shí)間的移動(dòng)。生成的移相秒信號(hào)由集成電路U4的70腳通過R3輸出到插座J4的1腳，移相頻率信號(hào)由71腳輸出到插座J3的1腳。 集成電路U3生成鐘面信息由7腳向外發(fā)送，經(jīng)集成電路Ul進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，通過RS232通訊接口插座Jl連接至外接計(jì)算機(jī)或者其他的設(shè)備上。
權(quán)利要求1.一種高精度數(shù)字移相裝置，其特征在于它包括對(duì)整機(jī)進(jìn)行控制的單片機(jī)系統(tǒng)；第一移相電路，該電路與單片機(jī)系統(tǒng)相連；第二移相電路，該電路的輸入端接第一移相電路、并與單片機(jī)系統(tǒng)相連；它還包括串口電路，該電路與單片機(jī)系統(tǒng)相連。
2.按照權(quán)利要求1所述的高精度數(shù)字移相裝置，其特征在于所說的第一移相電路為 頻標(biāo)輸入信號(hào)由插座J5的1腳輸入，插座J5的1腳接集成電路U2的69腳、插座J5的2腳接地，集成電路U2的55腳接Cl的一端、61腳通過R2接C2的一端、22腳和70腳接電源、 56腳通過Rl接地、64腳接地，電容Cl和電容C2的另一端接電源，集成電路U2的DO端口 D7端口通過總線接單片機(jī)系統(tǒng)的集成電路U3的P27端口 P20端口和第二移相電路的集成電路U4的DO端口 D7端口、14腳 19腳通過總線接單片機(jī)系統(tǒng)的集成電路U3的32 腳 37腳，集成電路U2的21腳、71腳、20腳分別接接單片機(jī)系統(tǒng)的集成電路U2的3腳、 30腳、31腳，集成電路U2的36腳接第二移相電路的集成電路U4的72腳；上述的集成電路U2的型號(hào)為AD9852ASQ，集成電路U3是單片機(jī)型號(hào)為STC89C51，U4的型號(hào)為 EMP7160STC100。
3.按照權(quán)利要求1所述的高精度數(shù)字移相裝置，其特征在于所說的第二移相電路為 集成電路U4的5腳和2腳通過總線分別接集成電路U3的2腳和4腳、100腳通過總線接集成電路U3的6腳、98腳 96腳通過總線接單片機(jī)系統(tǒng)的集成電路U3的8腳 10腳、94 腳 92腳通過總線接單片機(jī)系統(tǒng)的集成電路U3的11腳 13腳、12腳通過總線接單片機(jī)系統(tǒng)的集成電路U3的39腳、10腳 6腳通過總線接單片機(jī)系統(tǒng)的集成電路U3的40腳 44腳，集成電路U3的DO D7端口通過總線接集成電路U2的DO D7端口和單片機(jī)系統(tǒng)的集成電路U3的P27端口 P20端口、72腳接集成電路U2的36腳，插座J6的4腳接單片機(jī)系統(tǒng)的集成電路U3的17腳、5腳接單片機(jī)系統(tǒng)的集成電路U3的觀腳、6腳接單片機(jī)系統(tǒng)的集成電路U3的1腳，集成電路U4的75腳接插座J2的1腳、71腳接插座J3的1腳、70 腳通過電阻R3接插座J4的1腳、55腳 52腳分別依次接插座J6的7 10腳、50 47 腳分別依次接插座J6的11 14腳，插座J2 插座J4的2腳接地；上述的集成電路U2的型號(hào)為AD9852ASQ，集成電路U3是單片機(jī)型號(hào)為STC89C51，集成電路U4的型號(hào)為EMP7160STC100。
專利摘要一種高精度數(shù)字移相裝置，它包括對(duì)整機(jī)進(jìn)行控制的單片機(jī)系統(tǒng)；第一移相電路，該電路與單片機(jī)系統(tǒng)相連；第二移相電路，該電路的輸入端接第一移相電路、并與單片機(jī)系統(tǒng)相連；它還包括串口電路，該電路與單片機(jī)系統(tǒng)相連。本實(shí)用新型采用了單片機(jī)系統(tǒng)、兩個(gè)移相電路和串口電路，最小相位分辨率為6.1ps，單次相位調(diào)整量為6.1ps，連續(xù)相位調(diào)節(jié)范圍為6.1ps～1s。本實(shí)用新型與現(xiàn)有的數(shù)字移相裝置相比具有分辨率高、運(yùn)行穩(wěn)定、調(diào)節(jié)范圍寬、自動(dòng)化程度高、功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可作為多功能守時(shí)裝置單獨(dú)使用或在其他設(shè)備上使用。
文檔編號(hào)G04G7/00GK202196277SQ20112030651
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者胡永輝, 邢燕 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院國(guó)家授時(shí)中心