CN103001632A - 基于cpld的gps同步采样电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于CPLD的GPS同步采样电路，包括主控芯片CPLD、高精度晶振和GPS控制器；主控芯片CPLD的输入端分别于高精度晶振和GPS控制器秒脉冲输出端PPS连接，主控芯片CPLD的输出端连接各终端设备。本发明采用CPLD实现电力系统中各终端设备间的高精度同步采样，将全球定位系统作为各个终端设备共同时间基准，每隔一秒对通过高精度晶振输出的采样脉冲进行同步锁定，从而使得输出给各终端设备的采样脉冲保持了与GPS时间同步，将采样脉冲的时间误差控制在一秒钟内产生的误差，大大提高了同步采样的精确度。
Description
技术领域
本发明涉及全球定位系统，尤其涉及到定位系统中的同步采样电路。
背景技术
GPS全球定位系统是美国发射运行的卫星系统，由三部分构成：太空卫星部分、地面管制部分以及用户终端。太空卫星部分包含了27颗能持续发送地理位置海拔高度和时间信号的卫星，每个卫星均持续着发射载有卫星轨道数据及时间的无线电波，供地球上的各种终端来应用。地面管制部分是为了追踪及控制上述卫星运转，所设置的地面管制站，地面管制站中设置GPS控制器，主要负责修正与维护每个卫星能保持正常运转的各项参数数据，以确保每个卫星都能提供正确的讯息给用户终端来接收。用户终端追踪所有的 GPS卫星，并实时地计算出终端所在位置的坐标、移动速度及时间。为了获得地面上的定位坐标，GPS系统至少需要4个卫星信号，其中三个用来确定GPS接收器的纬度、经度和海拔高度，第四个则提供同步校正时间。
随着电力系统的发展，对监控系统异地高精度采样的要求也越来越高。目前电力系统中所能监控的各个终端设备均是在内部时钟控制下独立完成，对于异地需要同步采样的终端设备来说，由于各个终端设备内部采用的晶振频率有误差，因此导致其内部时钟周期产生误差，造成各终端设备间难以实现高精度的同步采样。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种能够实现电力系统中各终端设备间高精度同步采样的电路。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是。
基于CPLD的GPS同步采样电路，包括主控芯片CPLD、高精度晶振和GPS控制器，所述主控芯片CPLD的输入端分别与高精度晶振和GPS控制器秒脉冲输出端PPS连接，主控芯片CPLD控制高精度晶振分频后产生所需采样频率的采样脉冲，主控芯片CPLD通过GPS控制器秒脉冲输出端输出的秒脉冲对采样脉冲进行同步锁定，并将同步后的采用脉冲输出给各终端设备，实现与GPS时间同步采样脉冲。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是。
本发明采用CPLD实现电力系统中各终端设备间的高精度同步采样，将全球定位系统作为各个终端设备共同时间基准，每隔一秒对通过高精度晶振输出的采样脉冲进行同步锁定，从而使得输出给各终端设备的采样脉冲保持了与GPS时间同步；解决了现有采样脉冲不同步，各个终端设备由于各自采样脉冲存在的时间累积误差而出现采样误差越来越大问题。本发明的应用，将采样脉冲的时间误差控制在一秒钟内产生的误差，大大提高了同步采样的精确度。
附图说明
图1为本发明原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
基于CPLD的GPS同步采样电路，其电路原理框图如图1所示。包括主控芯片CPLD、高精度晶振和GPS控制器，主控芯片CPLD的输入端分别于高精度晶振和GPS控制器秒脉冲输出端PPS连接，主控芯片CPLD控制高精度晶振分频后产生所需采样频率的采样脉冲，通过GPS控制器秒脉冲输出端（PPS）输出的秒脉冲对采样脉冲进行同步锁定，并将同步后的采用脉冲输出给各终端设备，从而使得各个终端设备接收的采样脉冲保持与GPS时间同步。
本发明的工作过程如下所述：
由高精度晶振输出的高频率脉冲信号A进入主控芯片CPLD内部，通过分频器产生所需频率的采样脉冲B=A/N，这时的采样脉冲B与GPS时间是不同步的，而且采样脉冲B与实际要求的采样频率B'之间存在误差Δ/s，且Δ会随着时间t的增加不断增大为t*Δ，尽管高精度晶振产生Δ很小，长时间的累积误差也会超出误差允许的范围。
由GPS控制器输出的秒脉冲PPS信号进入主控芯片CPLD内部，通过控制电路控制分频器输出的采样脉冲与PPS秒脉冲信号同步，产生与GPS时间同步的采样脉冲B，此时的采样脉冲B与实际要求的采样频率B'之间存在误差Δ/s，经过1秒后，PPS秒脉冲信号重新同步分频器输出的采样脉冲信号，使得误差Δ不会随时间增大，高精度晶振产生Δ很小,满足采样脉冲精度的要求。
当然，本发明的主控芯片CPLD对晶振输出的频率进行同步锁定时，还可以根据实际要求，以GPS控制器输出的秒脉冲为基准，设定同步采样脉冲的采样周期。
Claims (1)
1.基于CPLD的GPS同步采样电路，其特征在于：包括主控芯片CPLD、高精度晶振和GPS控制器，所述主控芯片CPLD的输入端分别与高精度晶振和GPS控制器秒脉冲输出端PPS连接，主控芯片CPLD控制高精度晶振分频后产生所需采样频率的采样脉冲，主控芯片CPLD通过GPS控制器秒脉冲输出端输出的秒脉冲对采样脉冲进行同步锁定，并将同步后的采用脉冲输出给各终端设备，实现与GPS时间同步采样脉冲。
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