摘 要 文章介绍了一种用于各系统时间同步的国际上通用的时间格式码——IRIG-B码。IRIG-B格式时间码解码装置，将标准时统设备送来的IRIG-B（DC）码，解码出年、月、日、时、分、秒等精确的时间信息，通过串口输出，传送到不同的设备上，从而实现设备间的时间同步，同时输出标准秒脉冲信息。本文给出以MCS-51单片机为核心的钢水取样器“B码解码装置”的硬件电路设计和软件程序设计说明。 关键词 IRIG-B码；单片机；解码；秒脉冲；串口
0 引言
将分布于不同地域的各种系统中的时间统一于一个标准时间或者与标准时间之差限定在某一范围之内，我们称之为时间同步。当前，时间同步在很多行业领域中都起着至关重要的作用。比如在航空航天、交通运输以及电力系统等领域，要求时间同步的精度要达到微秒甚至纳秒级，各系统才能正常高效地运作。
为满足各行业对时间同步的高精度要求，很多商家都研制出了基于GPS 的对时装置，GPS即
全球定位系统（GPS）是目前比较完善的全球共享的高精度时间发布系统。这些装置接收来自GPS成官宝的标准时间信息，解码并转换为各种时间格式码提供给不同的系统对时之用， 如DCF77格式码、BJT格式码、IRIG-B 格式码等，这些格式码各有优缺点。而IRIG-B 保温碗码作为一种国际通用的时间编码， 对时精确，简化了对时回路，并包含完整的绝对时标信息，因此得到了广泛的应用。
1 IRIG-B时间码的格式
IRIG（Inter Range Instrumentation Group）码，是美国靶场司令委员会制定的一种时间标准，其包含4 种并行二进制时间码格式和6 种串行二进制时间码格式，而IRIG-B 时间码格式是其中最常用的一种。IRIG-B码包含有秒、分钟、小时、一年中的第几天、年份、二进制的秒计日等时间信息，且发送频率为每秒一次，因此其中还隐含着标准的秒脉冲信息。
图1 IRIG-B（DC）码示意图
图1是 IRIG-B（DC）码的示意图。它是一种采用脉宽编码方式编码的串行时间码，每秒发送一帧，一帧包括100个码元。每个码元都是由总宽度为10ms的脉冲组成，其中由高电平
所占宽度的不同代表着不同的码型，即：二进制的”0”、”1”和位置识别标志。二进制”0”的脉宽为2ms，二进制”1”的脉宽为5ms，位置识别标志的脉宽为8ms。每10个码元就会有一个位置识别标志，因此，在一帧数据内共有10个位置识别标志，即：P1，P2，P3，…，P9，P0，另外还有一个帧参考标志码元PR，脉宽也为8ms。一帧数据中包含三大部分信息：第一部分按顺序分别为秒、分、时、天、年等信息，第二部分为控制功能位，第三部分是用二进制的秒来表示的一天中的时间信息，此部分计时信息每24小时循环1次。
码元的”准时”参考点是其脉冲前沿，一帧数据从帧参考标志PR码元开始，而其前一个码元正是上一个帧周期中的最后一个位置识别标志P0码元。因此当连续出现两个8ms脉宽的码元时，在这两个码元之后的下一个码元即为当前一帧数据中秒的开始。从参考码元无热胆饮水机PR开始对码元进行编码，即从第0号码元开始依次至第99号码元，共计100个码元。在一帧数据的第一部分信息中，秒、分、时、天、年的位置在位置识别标志P0～P6之间，均用BCD码表示，低位在前，高位在后；依次占用的码元为秒7位即第1，2，3，4，6，7，8号码元、分7位即第10，11，12米勒板，13，15，16，17号码元、时6位即第20，21，22，23，25，26，27号码元、天10位即第30，31，32，33，35，36，37，38，40，41号码元、年8位即第50，51，52，53，55，56，57，58号码元，其中每段信息中均有一个脉宽为2ms的索引
标志，依次为第5，14，24，34，44，54号码元。第二部分信息即一些控制功能位，位于位置识别标志P6～P8之间。第三部分信息即二进制秒计日信息位于位置识别标志P8～P0之间，占据第80～97码元，共计17位。
2 IRIG-B时间码解码装置设计原理
对IRIG-B格式时间码进行解码就是利用MCS-51系列单片机及其外围电路接收来自时统设备的IRIG-B码，根据IRIG-B码的数据格式，解读出其中所包含的各种时间信息，通过程序设计将其转换为其它各种不同的时间格式码，以供不同的设备对时之用。另外，根据IRIG-B码的发送频率为每秒一次，并参考PR码元的上升沿，可以形成一路标准秒脉冲信息，与串口信息同时输出。解码的关键在于对IRIG-B码中各个码元的脉宽进行检测，以确定码头，并对码元开始计数，然后依次检测随后的98个码元脉冲宽度，以确定秒、分、时、天、年、二进制秒计日等信息。
3 硬件电路设计
图3 解码装置原理框图
来自时统设备的IRIG-Bbbzs（DC）码，多为RS422/RS485接口信号，经75176集成块转换为TTL电平。为避免将一些外部干扰信号带入CPU，需经过7404反相器去干扰整形，即去掉TTL电平信号中的一些可能存在的毛刺波形，同时增加信号的驱动能力，提高了信号在传输过程中的抗干扰性。将去扰整形后的TTL电平信号送至单片机89C2051的INT0端。
IRIG-B时间码经过单片机的处理后，解码出各种时间信息，通过TXD引脚送入MAX232芯片，转为RS232电平信号后送到串口输出端子，供给需进行时间同步的各类装置设备对时使用。另外，根据IRIG-B时间码的参考帧标志信息，由单片机P1.5引脚输入一路秒脉冲对时信息。为提高输出秒脉冲信息的抗干扰性及增加驱动能力，将其经光耦TLP521隔离后送至输出端口。秒脉冲采用静态空接点的方式输出，可通过短接块完成有源输出和无源输出两种方式之间的切换。
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