一种超低功耗自守时环境监测模块的设计

装备在使用、运输、贮存等条件下,所处环境对其状态和寿命具有明显影响;为实现对装备的使用、运输、贮存环境参数的连续、长时监测,以为其全寿命周期健康管理提供原始数据,设计了一种超低功耗自守时环境监测模块;给出了环境监测模块的系统架构以及基本功能单元,主要包括存储电路、主控电路、授时电路、传感器电路和电源电路;环境监测模块实现-40~60℃温度、0~100%湿度、0.3~1.1 bar压力以及-16~+16 g振动等环境监测数据的采集,并进行本地数据缓存,数据采集周期可灵活设置,采集后存储在本地的数据通过网络接口对外传输,传输速率可达100 MB/s;环境监测模块可通过北斗系统进行授时,并在本地实时时钟支持下自主守时;系统上包括网口在内的外设电路可在主控电路的控制下实现上电和下电操作;在低功耗模式下,主控电路可通过定时唤醒和加速度传感器的外部中断唤醒。

应用GPS接收板研制高精度自守时时钟

GPS卫星同步时钟广泛用作广播电视、电力等系统的同步时钟及车站、机场等公共场所的时间显示。为此,介绍了Jupiter21GPS接收板及其提供的时间信息,并应用ATMega64L微控制器对这些信息进行处理,不断校正自守时时间,研制出高精度自守时时钟,给出了基本的硬件构成及软件功能。实际运行结果表明,该GPS卫星同步时钟完全能满足应用要求。

高精度PCI授时板卡的设计与实现

针对普通计算机自身时间频率稳定性较差、准确度较低的问题,提出一种利用外部硬件授时板卡同步计算机时间的设计方案。首先,将国际通用的美国靶场仪器组B型时间码(IRIG-B)或全球定位系统(GPS)信号接收机输出的时间信息作为参考时钟源来同步授时板卡的本地时钟;其次,利用参考时钟源准时秒脉冲和板卡上晶振频率在时间误差上互补的特点,对多个连续秒脉冲间的晶振计数脉冲计数值进行动态平均,周期性求取晶振的实际频率;最后,利用分频模块结合晶振实际频率产生1 k Hz的外设部件互连(PCI)总线中断信号来将计算机时间同步到毫秒级。实际测试结果表明,当外部参考时钟源有效时,授时板卡本地时钟授时误差约为250 ns,利用晶振实际频率产生的PCI中断信号频率误差比直接利用晶振标称频率产生的PCI中断信号频率误差小40 Hz以上;当外部参考时钟源失效时,利用晶振实际频率产生的本地时钟自守时误差比利用晶振标称频率产生的本地时钟自守时误差小约20μs/min。利用晶振实际频率的设计方案相比直接利用晶振标称频率的设计方案能够有效减小计算机时间同步误差。

基于FPGA的槽波触发记录仪设计

为了满足煤矿井下槽波物探的高稳定性和高准确性,设计了基于FPGA的槽波触发记录仪。该设计以FPGA处理器为核心,以数字锁相环AD9548为时钟同步器件,结合卡尔曼滤波温度漂移算法及数据处理程序,完成了高自守时能力的槽波触发记录仪设计。该设计在丢失GPS信号的情况下,可连续工作24h,误差小于20μs。自守时能力强,稳定度高,完全省去了长时间工作需要多次进行时间同步环节。