专利名称：电话时码接收机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于同步时间接收装置的结构改进，涉及电子电路和电话信号接收技术领域。
时间同步技术在科学研究、国民经济建设、国防建设中具有广泛应用。如电信、广播电视、测绘、电力、工业生产过程控制、交通运输、航天发射、卫星定位、导航等许多领域和行业都与时间同步技术的应用密不可分。目前接收标准时间信息主要是通过无线电长波、短波和微波来完成，使用专门的接收与测量比对设备，需由有专门知识和经验的技术人员进行操作。随着电信事业和计算机技术的发展，美国、加拿大、日本最近先后研制出专用或通用的电话线路传递同步时间信息的系统。该系统能满足一定精密要求，且操作简单、价格经济、运行成本低。但迄今未见有详细的技术资料公开。
本实用新型的目的就是提供一种电话时码接收机，使其能与电话时码主控机构成电话授时系统，完成电话授时功能。
本实用新型的技术方案是按以下要求实现的，所设计的电话时码接收机的组成有单片(计算)机、高稳定度晶体振荡器、频率合成器、数码显示器、功能键和按键拨号盘电路、调制解调器(MODEM)及所需电源电路；其特征在于，高稳定度晶体振荡器与频率合成器中的分频器连接，分频器所产生的100KHz和1PPS(Periods PerSecond，每秒的周期数)信号与单片机的输入端口连接，频率合成器中的压控振荡器所产生的11.0592MHz信号与单片机时钟端连接，并将各功能键和按键拨号盘电路与单片机输入端口连接，同时把数码显示器与单片机输出端口连接，将调制解调器的数据口与单片机的数据输入输出口连接，调制解调器的通信器口能与电话线连接，并在单片机内设置有应答/时码接收程序。所述的功能键可以有调时(功能)键、传输路径时延显示(功能)键和复位(功能)键。所述的数码显示器可以采用LED数码管，平时为数字时钟钟面，显示时、分、秒，在电话拨号时可显示所拨号码。本实用新型接收机的操作通过功能键和按键拨号盘进行，如电话号码拨号与重拨，钟面时刻调整等各种功能。
本实用新型所设计的电话时码接收机的核心为，单片机通过所设置的“应答/时码接收”程序对机内设置的各部件之间的管理与合理调配使用。所述的单片机可以选择AT89C2051型单片机，它能与MCS51系列单片机高度兼容，当然也可采用80C31单片机与74LS373地址锁存器及2K×8位可擦除程序存储器2716构成的最简系统。所述的调制解调器是电话线路上远程数据通信的工具，能将较小幅度的数字脉冲信号转化为能在电话线路上远距离通信的较大幅度的音频信号；可以选用目前市场上各种数传波特率的调制解调器，只需在接口电路上采取相应的软件设计。
所述的频率合成器可以选择具有100KHz、1PPS和11.0592MHz输出的各种结构，比较好的结构为接有高稳定度晶体振荡器的分频器电路将输入的标准频率分频后能输出100KHz、1PPS和200KHz信号；其中200KHz输出分二路，一路经鉴相器电路和低通滤波器电路后进入压控振荡器，由压控振荡器产生的11.0592MHz信号输出送至单片机，11.0592MHz信号另分一路进入双模数分频器电路；分频器200KHz信号输出的另一路进入相位累加器电路，该电路将累加的溢出信号送入双模数分频器，该分频器根据溢出信号将11.0592MHz信号进行程序分频后输出200KHz信号送入鉴相器进行鉴相。
所述的晶体振荡器的选择直接影响着接收机的性能指标，因为接收机每次接收标准时码校准本机数字时钟后，本机时钟的准确性要靠晶振器来保持，且频率合成器输出信号的精度也由晶振器决定，所以晶振器的选择应视用户对同步时间的精度要求来确定。由于晶振器的价格与其性能成正比，性能优良的晶振可比接收机本身的价格高十多倍，就一般用户而言，选择频率稳定度为10-6/秒量级的石英晶振器就可以满足其精度要求。由于商品晶振器的标准频率通常为整数，故可以选择1MHz、2MHz、5MHz或10MHz的晶振器。所述晶振器的设置可以在机内，也可以在机外，还可以在机内外都设置；机内设置是将晶振器固定设置在接收机内与分频器连接，所产生的标准频率称为内标频，机外设置是在机壳上设置有晶振器连接端口，机外设置晶振器所产生的标准频率称为外标频。比较好的设置方案为在接收机内固定设置有石英晶振器与分频器电路连接，并在机壳上设置有外标频连接端口，同时在内标频和外标频与分频器连接线路上设置有内标频/外标频切换开关；外标频连接端口的设置是为了给用户有更高精度要求时提供方便使用。
在单片机应用中，为了保证通讯中收发数据传输率的准确性，只能靠调整单片机时钟的频率来保证数据所需标准波特率，结果必然使单片机时钟频率不为整数。而本实用新型接收机的标准时间数字钟是由单片机模拟实现，为保证数字钟有足够的准确性，其时基信号频率选为整数(100KHz)，且商品晶振器的频率一般也为整数，所以本实用新型在频率合成器中采用有小数分频锁相的频率合成方法，这些在本领域的专业技术人员都能完成。
本实用新型所设计的电话时码接收机与国家授时中心的电话授时主控机构成电话授时系统，采用双工通信方式。只要在任何有电话网线的地方连接本接收机，用接收机拨打主控机的电话号码，或由主控机拨打接收机的电话号码，电话接通后主控机向接收机发送信号；接收机收到后向主控机回送应答信号，主控机收到应答信号后，测算出电话线路上的信号传输时延，向接收机发出修正线路传输时延后的标准时间信息码；接收机收到标准时间码后，校核本机的时钟，使本机时钟走时与标准时间保持同步；主控机与接收机之间校时结束后，挂机使线路恢复到正常。
由上述可以看出，本实用新型所设计的电话时码接收机完成了国内长久未能解决的难题，实现了电话授时自动校准操作过程，可广泛应用于科研、经济建设和国防建设中，其操作简单、价格经济、运行成本低，本实用新型具有电路结构简单、性能可靠、制作成本低的优点。
附
图1为本实用新型所设计电话时码接收机结构原理框图，图中虚线框内为频率合成器；附图2为本实用新型电话时码接收机中频率合成器的电路原理图；附图3为本实用新型电话时码接收机中单片机的电路连接示意图；附图4为本实用新型接收机中设置的“应答/时码接收”程序的主程序流程图。
以下结合附图举例说明本实用新型的具体实施和工作原理。
按附图1结构制作电话时码接收机，附图2为其中频率合成器电路结构的一种实例，附图3为其中单片机连接结构的一种实例，并将按附图4主程序流程编制的“应答/时码接收”程序固化于单片机内，当然还需要配制整个电路所需的电源电路，即可完成制作。
其中频率合成器的电路参见附图2，图中外标频为外置标频连接端口，内标频为内设石英晶振器，二线路能分别输入5MHz的标准频率，到达内标频/外标频切换开关K1，5MHz信号进入集成电路U9(74LS122)单稳多谐振荡器进行信号整形，整形后的标频信号由Q端输出，进入由U10和U11(74LS90)组成的分频器，经分频后分别输出1MHz、200KHz和100KHz的频率信号；其中1MHz信号一路进入U11继续分频，另一路进入U15和U16用于选通；200KHz信号一路进入U11继续分频，另一路进入U15选通；100KHz信号一路经U15选通后送至单片机，另一路送入由U12、U13和U14(74LS390双十进制分频器)构成的六级级联分频器，经六级10分频后输出1PPS信号，1PPS信号经U16选通后送至单片机做模拟时钟的秒进位信号。由U15和U16(74LS74双D触发器)构成脉冲选通器，其中U15使用D1和D2，U16使用D1，三个D触发器时钟输入端CK均输入1MHz信号，D输入端分别输入200KHz、100KHz、1PPS信号，目的是对输入信号用1MHz信号选通，消除级联分频附加的时延和触发噪声。经选通后由U15输出的200KHz信号分二路，一路送入U17(MC4044)鉴相器的R端，另一路送入相位累加器的U23和U24。鉴相器(U17)对输入的二路200KHz信号(一路来自U15，另一路来自双模数分频器)进行鉴相，鉴相后的误差电压送至T1(CA3140运算放大器)，由T1与其周围电阻电容元件构成的低通滤波器进行滤波后，送入U18(74LS628电压控制振荡器)的FC端，由U18输出11.0592MHz信号经U3D(非门)送至单片机，做为单片机数据传输所需频率。U17--U27及T1构成小数分频锁相环频率合成器，输入频率200KHz，输出频率11.0592MHz，程序分频为F.N＝11.0592MHz/200KHz＝55.296是一小数，式中N为程序分频比整数部分，F为程序分频比小数部分。U18输出的11.0592MHz信号另一路送入U19用于选通，U19双JK触发器74LS112的作用是为了消除N.F分频所产生的触发噪声，用11.0592MHz信号对程序分频后的200KHz信号进行选通，经选通后输出的200KHz信号送至鉴相器U17。U18输出的11.0592MHz信号的再一路送入U21的CP端，由U20、U21、和U22共同构成÷55/56双模程序分频器，其中U20为四输入与或非门74LS54，U21和U22为十进制同步加/减计数器74LS190。U23--U27组成相位累加器，其中U25、U26、U27为MC14560十进制全加器，U23、U24为六D触发器，用于相位累加，相位累加器以输入的200KHz为周期进行小数和余数的相加，累加的溢出脉冲信号经过U3C和N1(或非门)送至双模数程序分频器。双模分频器在对输入的11.0592MHz信号进行程序分频时，累加器有溢出信号时程序分频比为÷56，无溢出信号时程序分频比为÷55，经程序分频后的200KHz信号由U19选通后送至鉴相器U17的V端。
本实用新型制作实例中单片机与各部件连接结构参见附图3，单片机采用AT89C2051，由频率合成器送来的11.0592MHz信号接入时钟端(XTAL1)，100KHz信号接入P3.4端，1PPS信号接入P3.3端；P3.7用于秒输出接口，P1.6连接调时键(S1)，P1.7联结时延数值显示键(S2)，RST连接复位键(S3)；P1.0--P1.5用于连接拨号键盘与显示电路，P3.0--P3.2经U6连接调制解调器，P3.5连接有数字间隔符显示电路。其中键盘采用标准电话按键拨号盘方式排列，采取描扫工作方式，P1.0--P1.2控制键盘行，P1.3经U1(74LS164移位寄存器)扩展键盘列，P1.4输出移位脉冲。其中显示器由L1--L6六只LT546RF七段数码管、P1--P6六只晶体管9015以及U1和U2组成；采用动态扫描方式显示，六位七段形码共用U2扩展并接，由P1.5提供字形码移位脉冲；位码扫描与键盘共用U1，经六只三极管驱动，字形显示编码由P1.3逐位输入U2。其中U6(ICL232)为TTL电平与RS--232电平转换器。
按上述要求，发明人制作出一台电话时码接收机样机，经测试同步精度为0.31±0.8ms，准确度为-10～+25ms/天。
权利要求1.一种电话时码接收机，其组成有单片机、高稳定度晶体振荡器、频率合成器、数码显示器、功能键和按键拨号盘电路、调制解调器及电源电路；其特征在于，高稳定度晶体振荡器与频率合成器中的分频器连接，分频器所产生的100KHz和1PPS信号与单片机的输入端口连接，频率合成器中压控振荡器所产生的11.0592MHz信号与单片机时钟端连接，并将各功能键和按键拨号盘电路与单片机输入端口连接，同时将数码显示器与单片机输出端口连接，将调制解调器的数据口与单片机的数据输入输出口连接，调制解调器的通信口可与电话线连接，并在单片机内设置有应答/时码接收程序。
2.根据权利要求1所述的接收机，其特征在于，所述频率合成器的结构为分频器电路将输入的标准频率分频后输出100KHz、1PPS和200KHz信号；其中200KHz信号输出分二路，一路经鉴相器和低通滤波器电路后进入压控振荡器，由压控振荡器产生的11.0592MHz信号输出送至单片机，11.0592MHz信号另分一路进入双模数分频器电路；200KHz信号的另一路进入相位累加器电路，该电路将累加的溢出信号送入双模数分频器电路，该分频器电路根据溢出信号将11.0592MHz信号进行程序分频后输出200KHz信号送入鉴相器进行鉴相。
3.根据权利要求2所述的接收机，其特征在于，在接收机内固定设置有内标频晶振器与分频器电路连接，并在机壳上设置有外标频连接端口，同时在内标频和外标频与分频器连接线路上设置有切换开关。
4.根据权利要求3所述的接收机，其特征在于，所述的功能键为调时键、时延显示键和复位键。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的接收机，其特征在于，由鉴相器、低通滤波器、压控振荡器、双模数分频器和相位累加器构成小数分频锁相环频率合成器，其输入频率为200KHz，输出频率为11.0592MHz，双模数分频器中程序分频比为÷55/56。
专利摘要一种电话时码接收机,其特点是把频率合成器所产生的100KHz、1PPS和11.0592MHz信号送入单片机,在单片机上连接有显示器、功能键和按键拨号盘电路及调制解调器,并设置有应答/时码接收程序,其能与电话时码主控机构成电话授时系统,完成电话授时功能;可广泛用于科研、经济、国防建设各行业的时间比对,操作简单、价格经济、运行成本低,具有结构简单、制作成本低、性能可靠的优点。
文档编号H04M11/00GK2385478SQ9923494
公开日2000年6月28日 申请日期1999年9月10日 优先权日1999年9月10日
发明者和康元, 柯熙政, 刘长虹 申请人:中国科学院陕西天文台