一种电话报时授时服务器

本发明涉及一种电话信号和时间信息处理装置。

背景技术：

电话报时通过电话网络为用户提供语音报时信号，用户可以拨打国内各大城市的117语音报时台获取时间服务，具有获取时间方便快捷、不受接收装置和地域的限制等优点，用户可根据语音报时信号完成本地对时，此外语音报时在坑道、地下工事等无法通过无线电和互联网获取时间的场合具有较好的应用前景。

电话授时作为一种有线授时方式，可以通过电话网络将时间信息传播给用户，具有较广的传播范围，由于授时信号仅在电话线和电话网络内传输，受外界干扰较小，此外电话授时接收设备只要连接电话线就可获取时间，接收设备简单。基于以上优点，电话授时在无线授时信号受遮挡或干扰的场合，可以更好的为用户提供时间服务，其应用也可随电话网的覆盖范围扩展至国民经济各领域。

目前国内各大城市的117语音报时台可以为用户提供报时服务，而没有授时功能，电话授时服务器可以为用户提供授时服务，而没有报时功能，将电话报时与授时功能结合在一起，既可以为用户提供语音报时，又可以为用户提供1pps、时码等时间信息，扩大了电话时间服务的应用范围，为更多用户提供了便利。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种电话报时授时服务器，将电话报时和电话授时功能集成在一台服务器内，更好的利用电话网络传输提供时间服务，电话报时和授时用户均可通过拨打服务器的电话号码获取时间。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电话报时授时服务器，包括时钟电路、时间信息处理电路、主控电路、da/ad转换电路、语音录放处理电路和电话模块。

所述的时钟电路将时钟信号整型后送至主控电路，为主控电路提供工作时钟；所述的时间信息处理电路接收外部时间信号，将时间信号进行电平转换后送至主控电路提供时间源；所述的主控电路根据时间源产生控制信号控制语音录放处理电路发送语音报时信号，通过da/ad转换电路将时间源数字信号转换为授时模拟信号，语音报时信号和授时模拟信号被送入电话模块，电话模块将两种信号传输至用户端。

所述的时钟电路包含晶振和整型电路，将晶振输出正弦波频率信号整型成方波信号发送至主控单元，为主控单元提供系统工作时钟。

所述的外部时间信号包括时码和1pps信号。

所述的主控电路在用户申请一次时间服务时先后发送电话报时和电话授时两种时间信号。

所述的主控电路根据时间源结合工作时钟建立本地时间，并通过时钟的内部计时完成本地时间保持。

本发明的有益效果是：兼容电话报时与电话授时功能，用户通过拨打一个号码即可以获取语音报时和电话授时两种信号，既能满足单独报时或授时用户的需求，又能满足同时需要报时授时用户的需求，增加了电话时间服务设备的功能，节省了成本，并可以促进电话授时技术的推广和应用。

附图说明

图1是本发明一种电话报时授时服务器的结构框图；

图2是本发明所设计电话报时授时服务器的电路原理图；

图3是本发明所设计电话报时授时服务器的主程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

本发明提供的一种电话报时授时服务器，包括时钟电路、时间信息处理电路、主控电路、da/ad转换电路、语音录放处理电路和电话模块。

所述的时钟电路将时钟信号整型后送至主控电路，为主控电路提供工作时钟，同时也作为服务器的频率源。所述的时间信息处理电路接收外部时码和1pps等时间信号，将时间信号进行电平转换后送至主控电路，为服务器提供时间源。所述的主控电路接收时间信息处理电路输送的时间信号，结合时钟电路产生的时钟信号建立本地时间，并产生电话报时控制信号和电话授时信号。通过da/ad转换电路将时间源数字信号转换为模拟信号，发送至电话模块。所述的语音录放处理电路将录制包含时间的语音信号并存储于电路中，在主控电路的控制下根据用户申请时刻将报时语音信号发送至电话模块。所述的电话模块将语音录放处理电路产生的报时信号和da/ad转换电路输入的授时信号依次耦合到电话线上完成时间信号的传输，此外还将实现振铃检测、摘机、挂机等功能。

所述的主控电路在用户申请一次时间服务时可以先后发送电话报时和电话授时两种时间信号。

所述的主控电路根据时间源结合时钟电路建立本地时间，并可以通过时钟的内部计时完成本地时间保持。

如图1所示，本发明的实施例包括时钟电路、时间信息处理电路、主控电路、da/ad转换电路、语音录放处理电路、电话模块等部分。

所述的时钟电路包含晶振和整型电路，将晶振输出正弦波频率信号整型成方波信号发送至主控单元，为主控单元提供系统工作时钟。所述的时间信息处理电路包括1pps处理电路和时码处理电路，分别接收外部输入的1pps和时码信号，并对信号进行电平转换后送至主控电路。

所述的主控电路接收时间信息处理电路输出的1pps和时码信号，结合时钟电路输入的频率信号，建立本地时间，在用户申请时间时，先控制语音录放处理单元发送语音信号，再发送电话授时信号至da/ad转换电路，最终完成电话报时和授时信号的发送，主控电路由fpga和arm组成。

所述的da/ad转换电路接收主控电路发送的电话授时数字信号，将数字信号转换为模拟信号发送至电话模块，此外还将接收用户端传输的模拟信号，将模拟信号转换为数字信号传输至主控电路。所述的语音录放处理电路预先录制包含年月日十分秒等时间的语音信号并存储于芯片的存储器上，在用户拨打电话时，在主控电路的控制下将本地存储的语音信号发送至电话模块。

所述的电话模块将语音录放处理电路发送的报时语音信号和da/ad转换电路传输的授时模拟信号耦合到电话线上，同时通过电话网络接收来自用户端的模拟信号，并将信号传输至da/ad转换电路完成信道时延测量，此外电话模块将在主控电路的控制下完成振铃检测、摘机、挂机等操作。

如图2所示，电话报时授时服务器的时钟电路由10mhz晶振101和比较器芯片102组成，时间信息处理电路由1pps信号处理芯片105和时码处理芯片108组成，主控电路由fpga芯片103和arm芯片109组成，语音录放处理电路由语音录放芯片106和放大器芯片107组成。电话报时授时服务器由10mhz晶振101、比较器芯片102、1pps信号处理芯片105、时码处理芯片108、fpga芯片103、arm芯片109、语音录放芯片106、放大器芯片107、da/ad转换芯片104、电话模块110组成。10mhz晶振的型号为jkoc36a，比较器芯片的型号为max961，1pps信号处理芯片的型号为74sz04，时码处理芯片的型号为max3232，fpga芯片的型号为ep3c25e144i7，arm芯片的型号为stm32f103ze，语音录放芯片的型号为isd4004，放大器芯片的型号为lm386，da/ad转换芯片的型号为tlv320aic23，电话模块的型号为ec8513。

10mhz高稳晶振101采用晶科源通公司的jkoc36a，通过p4引脚将10mhz频率送至比较器芯片102的p1引脚，比较器芯片102采用max961，max961将晶振输入的正弦波信号整型为方波信号，通过p6引脚连接fpga，将整型后的频率信号送至fpga作为工作时钟。

1pps信号处理芯片105采用74sz04，通过p2引脚接收外部输入的1pps信号，信号经74sz04芯片滤波反向后由p4引脚输出至fpga，时码处理芯片108采用max3232，max3232通过p13引脚接收外部输入的时码信号，并将rs232电平信号转换为ttl电平信号，再通过p11引脚输入至arm，与外部输入的1pps信号组成时间源。

语音录放芯片106采用isd公司的isd4004，片内的存储器可以存储多达16分钟1200段语音信号，通过p1～p3、p25、p28等引脚与arm连接，arm接收到报时申请时，通过spi总线控制存储器内的语音信号通过p13引脚对外发送。放大器芯片107采用lm386，它通过p3引脚与语音芯片连接，接收语音报时信号，将语音信号放大后通过p5引脚发送至电话模块。

da/ad转换芯片104采用ti公司的音频芯片tlv320aic23，可以在8khz～96khz的低频范围内进行采样，本发明选用8khz频率完成信号ad与da的转换，tlv320aic23通过p3～p7引脚与fpga连接，完成芯片的配置和数字授时信号的传输，它通过p12与p20与电话模块相连，完成模拟信号的输出与输入。

电话模块110采用恩柏康公司的ec8513，通过p29引脚先后接收放大器芯片输出的语音报时信号和da/ad转换芯片输出的授时模拟信号，并通过p13和p14引脚将两种信号耦合至电话信道，通过p16引脚将电话信道输入的模拟信号送至da/ad转换芯片完成模拟信号的发送。电话模块通过串口与arm相连，通过p5接收arm指令，通过p4引脚对指令进行应答，从而完成振铃检测、摘机、挂机等功能。

如图3所示，本发明实施例的电话报时授时服务器工作步骤如下：

1.系统初始化

系统初始化主要包括arm对串口参数的设置，以及fpga对da/ad转换芯片的设置，对串口的设置主要包括对时码接收、调试、电话模块通信等3个串口的波特率、数据位、校验位的设置，时码接收和调试串口波特率为15200，电话通信串口波特率为9600，数据位和校验位为默认值，fpga对da/ad转换芯片的配置包括：

1)左线输入通道音量控制：写151到地址0x00，默认输入音量控制，增益0db；

2)左线输出音量控制：写1273到地址0x02，减弱左线输出音量，增益-10db；

3)模拟音频路径控制：写2074到地址0x04，不使能测音，开启dac线输入；

4)数字音频路径控制：写2566到地址0x05，不是能dac衰减和重音控制；

5)数字音频接口格式：写3679到地址0x07，关闭dac左右互换，数据格式设置dsp格式，输入长度设置为16bit；

6)采样率控制：写4096到地址0x08，采样率设置为8khz，时钟设正常模式；

7)复位接口：写7680到地址0x15，复位寄存器。

2.时间建立

时间建立是指主控电路通过接收外部时间信息结合时钟信号建立本地时间，arm读取外部时码信息，通过对时码信息连续性的判断完成校验，解析出年月日时分秒，并将年月日时分秒转换为秒值，fpga接收外部1pps信号，并结合时钟信号进行秒值计数建立本地时间，在失去外部时间源的情况下依然可以通过工作时钟保持本地时间。

3.振铃检测

本地时间建立完成后，电话模块将通过检测振铃的方式等待用户端拨号，如果检测到振铃，arm发送指令“at+vls＝1”至电话模块，响应用户端拨号申请并摘机，为向用户端发送时间信息做好准备，若没有到振铃，继续等待。

4.电话报时

在电话报时之前先对语音报时的时间信息进行录音，并存储在片内存储器中，isd4004可以存储对应16位地址空间的语音，选取对应低5位地址的空间进行存储，录音地址如表1所示。arm接收到振铃信号后摘机，根据摘机时刻的本地时间依次访问录音地址表的对应空间输出语音报时信号，输出完毕后arm向isd4004发送“stop”指令停止语音报时，并不挂断电话，继续进行电话授时。

表1录音地址表

5.电话授时

电话授时包含时延测量和时码传输两部分，为了使收发两端实现更精确的时间同步，时码传输之前需要进行时延测量，本发明采用pn码测量收发时延，由fpga产生码速率为1.023khz的pn码，再用2khz的正弦波对其进行ask调制，调制后的信号带宽为0.977khz～3.023khz，符合电话信道的带宽要求，调制后的信号送至da/ad转换芯片后被转换为模拟信号，经电话模块发送用户端，用户端收到信号后回发同样的时延测量信号至服务器，服务器发送和接收时延测量信号时间一半即为电话信道的时延。

测量完时延后，将包含年月日时分秒的时码和时延传输至用户端，用户端解析时码输出时间信息，解析时延输出1pps信号，时码传输采用码速率为250hz的(31,11,11)bch编码，采用载波信号分别为1khz和2khz的fsk调制方式对bch码进行调制，时码传输信号也是由fpga产生后送至da/ad转换芯片，再经电话模块传输至用户端。

6.挂机

时码传输完成后意味着电话报时和电话授时的结束，arm向电话模块发送挂机指令“ath”结束报时授时过程，若用户端没有收到报时或授时信号，将重新拨号，再次发起报时授时申请。