摘要：依据ATmega8单片机规划出一种简略、牢靠、低成本的H码(DC)解码器。经过规范RS485接口接纳差分H码信号，信号经阻隔后经过单片机解码程序处理，转化成规范时刻码(时分方法)经过无线方法发送给其他设备。此规划增强了解码器的运用方便性以及时刻数据及通讯协议规划的灵活性，在实践运用中取得了满足的作用。
导言
在工业操控、电力和其他商业体系中，IRIG-H码的校时设备在体系时钟精度要求不高的场合十分适用，可利用其解码设备占用资源少、效率高的优势为其他设备供给一致校时。本文经过ATmega8单片机，依据IRIG-H码编制程序进行解码处理，转化出常用的规范时刻格局。因为IRIG-H码每分钟一帧，低速和低数据量很合适无线通讯运用。可经过无线方法发送时刻数据，其他设备可经过无线接纳其数据，校对自己的时刻或进行其他运用。
1 体系原理剖析
IRIG(Intcr Range Instrumentation Group)即靶场仪器组，它是美国靶场司令委员会所属的组织，它拟定了IRIG-H时刻码(简称H码)，此规范时刻码可以用来校对时刻，与时统总站对时，也可以经过时刻码对时统设备精确授时。IRIG-H以分钟为最小单位，可运用在路灯操控、农业灌溉、智能楼宇等方面。
IRIG时刻码规范有两大类：一类是并行时刻码格局;另一类是串行时刻码。并行格局因为传输间隔较近，因而没有串行格局运用广泛。串行时刻码共有6种格局，即IRIG-A、B、D、E、G、H。它们的首要差别是时刻码的帧速率不同，其间H码格局首要参数如表1所列。
IRIG-H码每个脉冲对应一个码元，每一个码元占用1 s的时刻，依据脉冲中高电平时刻不同，共分3种码元，如图1所示。码元信息“0”和码元信息“1”所对应码元的高电平分别为0.2 s和0.5 s，P码元的方位码元对应高电平时刻为0.8 s，用于编解码的定位。
H码传送方法为一分钟一帧，H码的一帧时刻信息如图2所示。可以看出每帧包含60个码元，其间P0、PR、P1、P2、P3、P4、P5为方位辨认标志，参阅码元PR后到下一帧的方位辨认码元P0共60个码元，每个码元都对应相应的码元计数从0～59，可见方位码元PR后边是分、时等时刻信息，因而PR码元是重要的基准参阅码元。方位P1～P4中含有分一时一天的信息，P5可用来增加操控信息。
在解码时，若接连检测到两个方位码可知一帧开端。P0后1～9码元为无信息码元;第10～13码元表明分的个位，15～17码元表明分的十位，共7个码元;第20～23码元表明时信息个位，25、26两个码元表明时信息十位，共6个码元;第30～33、35～38、40～41各运用4个码元来表明天数的个位和十位，运用2个码元来表明天数的百位，共运用10个码元。将每年的1月1日定为第1天，全年共365天(闰年为366天)。后接操控位信息，第50～59共10个码元。其间14、24、34等码元为索引标志。一般运用只需检测到P4即可，以上时刻信息选用二进制数表明十进制的编码，即十进制时刻信息每一位十进制数用二进制数编码，表明次第由低到高，个位在前十位在后。
2 体系概述
无线IRIG-H码解码器可分为3部分：①信号转化模块;②MCU解码模块;③无线发送模块。H码解码器体系功用框图如图3所示。
信号转化模块是IRIG-H(DC)码数据首要经过的部分，信号输入后经过RS485电平转化电路转化成TTL电平，然后信号经阻隔电路和波形整形电路输出至MCU解码部分。
MCU解码模块首要为B码信号供给解码处理，经过对信号的捕捉，经过软件处理，转化成规范时刻格局，当然也可转化为需求的自界说时刻格局。转化完结后，经过SPI接口，将解码后信号传递给无线发送模块。
无线发送模块首要是把时刻信号和载波混合调制后，以射频方法发送出去，传输格局规约可以由MCU解码模块经过软件自界说，然后按界说好的规约发送无线信号，多个运用接纳端可以按同规约接纳并解析数据。
3 硬件电路规划方案
3.1 信号转化部分
IRIG-H输入接口如图4所示，H码DC信号经过U6芯片完结RS485电平转化成TTL电平;信号经电平转化后输出到高速光隔U4进行电气阻隔，防止搅扰信号或大能量冲击信号经过导线引进体系损坏后端体系;U11为电源DC—DC阻隔器，阻隔强度达2 500 V;最终信号经过施密特反相器U8输出愈加安稳的方波。
3.2 MCU解码模块电路图
MCU解码模块中运用了Atmel公司的ATmega8芯片，它是功用较好的RISC结构的8位单片机，有8 KB的内部可编程Flash存储器，两个串行USART口，可作业于主从形式的SPI串行接口，独立片内看门狗定时器，以及10位ADC等丰厚强壮的硬件接口电路;封装较小为TQFP-32封装，价格较低，选用低功耗CMOS工艺出产功用较好。综上所述功用其很合适做本规划主控芯片。
ATmega 8原理图如图5所示，运用外部7.372 8 MHz晶振，运用内部定时器T0作为检测码元计时。图5中LED2作为作业状况指示灯，显现当时模块运转状况;单片机PD2(INT0)引脚接至信号转化模块的输出，当输入信号电平由低变高时(上升沿)发生中止，运用内部定时器T0开端计时。当信号电子由高到低时(下降沿)发生中止，此刻定时器中止，并核算计时器时刻，依照图1即可解码出B码码元信息对应的数据。引脚PB3和PB4是SPI接口的通讯收发脚，接至无线发送模块作为解码数据的传递接口，单片机经过自界说规约把时刻数据经过SPI接口传递出去。
4 无线发射部分线路图
无线发射部分选用nRF905无线芯片，它是NORDIC公司出品的低于1 GHz无线数传芯片，首要作业于433 MHz、868 MHz和915 MHz的ISM频段。芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功用模块，输出功率和通讯频道可经过程序进行装备，十分合适于低功耗、低成本的体系规划。这儿选用SPI接口和ATmega 8主控芯片通讯，运用433 MHz通讯，nRF905接纳届时刻数据后，调制到载波上，经过天线发送无线数据。此部分操作简略，牢靠性较高，且有较高的性价比。无线传输部分电路如图6所示。
5 体系软件规划
在单片机软件规划中，界说三个字节数组Time[3]寄存时刻信息数据，即“分”、“时”、“天”。满1分钟后，中止接纳全时刻信息，并进行译码转化，完结转化后置时刻发送标志为1，在主循环中查询是否有时刻发送标志置1，如果是则经过SPI接口发送数据给无线模块部分进行无线发送。因为IRIG-H码每分钟一帧，所以无线发送部分有满足的时刻进行无线通讯协议处理，如主机无线发送播送包给设备，则接纳设备回来承认帧，以确保通讯牢靠。软件主流程图如图7所示。中止处理流程图如图8所示。
结语
此无线IR%&&&&&%-H码解码器规划简略，所用器材较少，功用安稳，而且可以牢靠地供给精确的时刻信息。其具有成本低、开发周期短等长处，C言语编写解码程序在传输协议上具有灵活性，无线通讯接口有较好的可安装性和可扩展性。
