本文關鍵詞：新一代的GPS-B碼解碼授時系統(tǒng)設計

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【摘要】：在電力系統(tǒng)中,統(tǒng)一的高精度時鐘對于獲取發(fā)電機組運行過程中的運行狀態(tài)信息非常重要。調度自動化系統(tǒng)、微機繼電保護裝置、故障錄波器、事件順序記錄裝置、遠動裝置、計算機數據交換網、雷電定位系統(tǒng)等系統(tǒng)設備對時間的精確度要求較高,這些系統(tǒng)設備會實時的記錄并存儲各自所控制的儀器設備的各項運行參數,并繪制出趨勢曲線(包括實時曲線和歷史曲線),通過分析系統(tǒng)記錄的趨勢曲線,可以判斷事故發(fā)生的前后順序,從而對事故產生的原因進行科學的分析,這對于減少事故隱患、提高系統(tǒng)設備的穩(wěn)定性具有重要的作用。 目前國內外主要的授時方式有5種,分別為短波授時、長波授時、衛(wèi)星授時、IRIG-B碼授時、網絡授時,而衛(wèi)星授時和IRIG-B碼授時兩種授時方式在實際中應用又最為廣泛,這兩種授時方式已成為當今電力系統(tǒng)的主流授時方式。 本文針對電力系統(tǒng)各種系統(tǒng)和自動化裝置對統(tǒng)一授時的實際需求,設計了一種新型的多源授時系統(tǒng),該系統(tǒng)模塊可同時接受GPS衛(wèi)星信號及IRIG-B碼信號,兩種信號互為備用,工作時,模塊既可以跟蹤GPS衛(wèi)星獲取精確的時間、位置信息,也可以接收IRIG-B碼信號獲取時間信息,解析后通過CAN和串口隔離向外輸出,可滿足多種環(huán)境的需求。由于該系統(tǒng)模塊采用基于單片機的方法設計,可靠性高,反應速度快,成本低,有比較強的現(xiàn)實意義。 本文針對GPS衛(wèi)星信號及IRIG-B碼信號各自的特點,對信號解調的原理、方法及實現(xiàn)進行了詳細的闡述,并提出了一種新的方法來解決兩種信號的共存問題,該方法利用了兩種信號的特點,通過同一單片機的不同功能區(qū)分別捕獲處理信號,使得系統(tǒng)的集成度更高,更簡單可靠,該方法主要采用軟件實現(xiàn),降低了實現(xiàn)成本。GPS時間信號來自于GPS信號接收機,該接收機通過衛(wèi)星天線接收來自GPS衛(wèi)星的信號,經過解析后利用RS-232通信協(xié)議向外發(fā)送信息,可以利用單片機的串行接收引腳接收該GPS信息,然后由單片機解析出其中的時間信息；IRIG-B時間格式碼來自于標準的IRIG-B碼時鐘源,B碼時鐘源發(fā)送的IRIG-B時間格式碼遵循RS-422通信協(xié)議。由于IRIG-B為一系列脈寬為10ms的脈沖組成,頻率較低,可通過利用單片機的輸入捕獲功能引腳捕獲脈沖的方法完成對IRIG-B碼的信息的采集,然后再通過單片機解析出其中的時間信息。系統(tǒng)分別采用CAN通信協(xié)議、RS-232通信協(xié)議、RS-485通信協(xié)議三種通信協(xié)議向外輸出,可滿足大部分系統(tǒng)設備的需求。 本文提出的時間碼解碼技術,方法簡單,成本較低,開發(fā)操作簡單,具有很好的推廣價值,同時該解碼技術對于其它方式的授時系統(tǒng)的設計也具有一定的參考價值。
【關鍵詞】：GPS信號 IRIG-B時間碼 GPS授時 多源
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM73;P228.4
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 符號說明12-13
• 第一章 綜述13-16
• 1.1 相關背景介紹13
• 1.2 國內外統(tǒng)一授時的發(fā)展現(xiàn)狀13
• 1.3 目前主要的授時方式13-16
• 第二章 GPS格式碼及其解碼原理16-19
• 2.1 GPS簡介16
• 2.2 GPS格式碼的介紹16-18
• 2.2.1 GPS接收機16-17
• 2.2.2 GPS格式碼結構17-18
• 2.3 GPS解碼原理18-19
• 第三章 IRIG-B格式碼及其在授時系統(tǒng)中的應用19-24
• 3.1 IRIG時間碼19
• 3.2 IRIG-B時間格式碼19-22
• 3.2.1 IRIG-B時間格式碼組成20-22
• 3.3 IRIG-B時間格式碼在授時系統(tǒng)中的應用22-24
• 3.3.1 IRIG-B時間格式碼的特點22
• 3.3.2 IRIG-B時間格式碼在授時系統(tǒng)中的應用22-24
• 第四章 新一代的GPS-B碼解碼授時系統(tǒng)的設計24-49
• 4.1 前言24
• 4.2 硬件系統(tǒng)總體設計24-25
• 4.3 電源電路的設計25
• 4.4 輸入單元電路的設計25-27
• 4.4.1 GPS時間碼接收電路25-26
• 4.4.2 IRIG-B時間格式碼輸入電路26-27
• 4.5 解碼單元電路的設計27-30
• 4.5.1 解碼電路工作原理29-30
• 4.5.2 鍵盤及液晶顯示部分30
• 4.6 時鐘保持電路30
• 4.7 通信接口單元電路的設計30-35
• 4.7.1 RS232通信單元電路設計31
• 4.7.2 RS485通信單元電路設計31-32
• 4.7.3 CAN通信單元電路設計32-34
• 4.7.4 PPS秒脈沖及分鐘脈沖輸出單元電路的設計34-35
• 4.7.5 報警信號輸出單元電路的設計35
• 4.8 系統(tǒng)軟件設計35-49
• 4.8.1 主程序35-36
• 4.8.2 解碼程序36-42
• 4.8.3 通信接口程序42-44
• 4.8.4 中斷程序44-45
• 4.8.5 PC機數據接收部分設計45-49
• 第五章 結論與展望49-52
• 5.1 論文總結49-50
• 5.2 下一步工作50-52
• 參考文獻52-55
• 致謝55-56
• 附錄56-57
• 學位論文評閱及答辯情況表57

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本文編號：721820