GPS时钟系统(GPS同步时钟)技术方案

      2.同步脉冲发生电路

　　P3.2和P3.3是1PPM(1 PULSE PER MINUTE)和1PPH(1 PULSE PER HOUR)脉冲的选通信号输出端(为禁止发送1PPS脉冲,这两个控制端在平时均置为低)。以产生1PPM脉冲为例：当由串行口0读入UTC时间信息，并判断其为某一分钟的59秒时刻之后，CPU将P3.2置高,从而在整分时刻发送一个脉冲。当再一次读入时间信息，并判断其为整分时刻时，重又将P3.2置低,以禁止发出脉冲。依次循环，即可得到精确的1PPM脉冲信号。采用同样的方法，也可以产生1PPH的脉冲信号。

　　由于静态空节点方式控制端与信号通道隔离较好，耐压高，所以GPS时钟系统（GPS同步时钟）将同步脉冲信号作为一个开关量以静态空节点方式输出。

　　3.RS-232/485接口

　　GPS 时钟系统（GPS同步时钟）具有RS232与RS485两个通信接口，以满足不同的通信系统的要求。通过这两个接口，同步时钟可以输出每秒一次包括年、月、日、时、分、秒在内的完整UTC时间信息，也可以作为通信下位机在需要的时候为处于上位机的电网自动化装置提供准确的时间信息。

　　4.CAN总线接口

　　CAN（Controller Area Network）总线是重要的现场总线之一，目前在电力系统的一些领域（如变电站综合自动化系统）中也有重要应用。因而在设计GPS时钟系统（GPS同步时钟）时，配置了CAN总线接口。GPS时钟系统（GPS同步时钟）采用PHILIPS公司生产的SJA1000作为CAN协议控制器，PCA82C250作为SJA1000与物理总线的接口。在整分或整时时，DS80C320可直接将标识符和数据通过地址/数据总线送入 SJA1000的发送缓冲区，然后置位命令寄存器CMR中的发送请求位TR，启动CAN核心模块读取发送缓冲区中的数据，按CAN协议封装成一完整CAN 信息帧通过收发器发往总线。也可在电网自动化装置要求时响应外部中断，将单片机发送缓存中的GPS数据以CAN协议向外输出。

　　四、软件设计

　　GPS 时钟系统（GPS同步时钟）的软件由主程序和接收/发送中断子程序组成。在主程序中进行系统的初始化，包括对SUPERSTAR GPS OEM板、两个串行通信口、内置可编程看门狗、定时器等的初始化。程序每秒产生一次串行通信口0的中断，读取UTC时间数据，并将之转化为北京时间，以 BCD码格式通过串行通信口1发出。在中断子程序中，还将对时间信息进行判断，在每分钟的59秒时刻和每小时的59分59秒时刻产生1PPM和1PPH信号的选通信号，在整时或整分时刻，则禁止发出选通信号。

　　GPS时钟系统（GPS同步时钟）也可响应电网自动化装置发来的校时命令，将当时的准确时间信息发送出去。为此只需在程序中增加一个串行通信口1的中断子程序，使之按照一定的通信协议，为电网自动化装置提供实时时间信息。

　　五、结束语

　　本文所介绍的基于DS80C320的GPS时钟发生器（GPS同步时钟）已用于实际的变电站综合自动化系统中。调试和运行的结果表明，该时钟装置为整个系统提供了精确的时间信息，具有较高的可靠性、准确性和实用性。在电力系统事故分析、故障定位、相位测量等等方面，该同步时钟装置都具有非常广泛的运用前景。