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　　【摘 要】 广播电视节目都是经过延时才进行传输的，如果延时没达到同步则会导致信号失帧、音频和视频信号出现不同步的情况，这便需要精确的时钟同步系统来进行时间控制。本文从时钟设计原理出发，深入研究了时钟同步发生器的设计原理，实现了硬件、通信和芯片电路的设计，为广播电视技术维护人员在进行时钟的同步设备选型、维修和系统设计时提供了一定价值的参考。

　　【关键词】 同步  发生器  硬件  通信

　　1 背景

　　应总局第62号令的要求，关于广播、电视是否安全播出的数据都是以秒为单位来统计的，说明每一秒钟对于安全播出来说都非常重要的。所以，节目的信号同步问题是保证安全播出有关责任单位必须考虑到的一个重要环节。广播、电视通信的传输设备必须依赖于同步时钟来进行有效的信号传输，作为广播电视技术人员不应该仅仅只了解设备如何操作，还应该要弄清设备的内部构造和设计原理。因此，本文依照同步系统发生器的设计原理，设计了同步发生器的硬件电路，其中包括：主控芯片的单片机系统、时钟系统、通信电路及显示电路这四个关键部分的设计，并制作了设计的电路的实物，进行了相关的测试，很好的实现了文章研究的目的。

　　2 系统设计

　　2.1 单片机电路

　　选择STC系列的单片机来作为控制设备的核心，其可以完全兼容8051系列的单片机，电路的内部主要是有一个反向的可控放大器，该放大器的输入端是XTAL1，输出端是XTAL2，在 XTAL1和XTAL2上进行晶振和电容外接便构成了振荡器，电容C1、C2 的典型值即为30pF±10pF，振荡器频率是取决于晶振的频率，但必须小于元器件所能允许的最高频率。复位电路采用的是上电复位的方式。

　　2.2 时钟电路

　　该设计选择DS1302来作为时钟的控制电路，其具有双电源引脚（主电源及备用电源均有），同时，还具备对备用的电源进行直流电流充电的能力（即备用电源为超级电容器或者锂电池等可充电的电源）。该芯片的内部有一个实时的时钟日历，能够完成对秒、分、时、星期及年、月、日、进行计时，能够自动调整当月的天数，还具有闰年补偿的功能。芯片工作的电压为2.5V-5.5V，用户可以通过设置来实现12小时或24小时制的格式。芯片内部含有一个31×8bit的RAM寄存器，是用于存放临时性的数据，如果DS1302不断电，数据将保存永久。DS1302采用三线的SPI通信协议与CPU进行通讯，它能够一次传送一个或者多个字节的实时时钟数据或者RAM数据。其内部的结构如图1所示。

　　DS1302电路模块由电源、芯片DS1302和晶振三个部分组成，如图2所示：DS1302外接晶振的典型值为32768Hz。电源分为主电源及备用电源两个部分，主电源通常是接入的系统电源，典型值为+5V。备用电源通常接入2.7V-3.5V电源，在本设计中选择普通的3V纽扣式电池作为备用电源，备用电源的作用，即，当主电源断电时，备用电源负责继续供电给DS1302，来保证DS1302中的数据不会丢失。

　　2.3 通信电路

　　除了经常用到的DB25接口之外，还有一种九芯的（DB9）RS-232接口也是很设计中很常见的。单片机与电脑的电平方式是不同的，二者之间的通信需要电平转换。常用的转换芯片是MAX232，它有2个发送器（TTL电平转换成RS232电平），2个接收器（RS232电平转换成TTL电平）。

　　2.4 显示电路

　　现如今，常用的显示电路多为数码管或液晶的。数码管的特性为：单色性好、亮度高、高频特性优良、发光响应时间短（通常小于 0.1us）、体积小、重量轻、寿命长、抗冲击能力强、编程操作简单、工作温度跨度大、适应面广泛。液晶显示模块的特性是：功耗小、显示直观、显示内容丰富（可显示字母、数字、图像等）、更换操作容易、携带方便等等优点。但是液晶模块本身的速度较慢，数据的每次传输都大致需要几十微秒到几毫秒的时间，若采用间接的控制方式进行访问，则需要每次传送的数据访问两次LCM，这将占用非常多的时间，使CPU变得繁忙，甚至影响到CPU处理其它数据的速度。基于此，该设计考虑采用数码管进行显示。

　　2.5 时钟模块程序设计

　　该设计选择其中一个模块按照“标准晶振”的频率工作，将其作为参考源，其它时钟模块对其校时。参考源的主程序的流程图如图 3所示。图3中，设备启动后将自行加载时钟程序，对定时器进行初始化操作，完成后整理时钟自身的资源，并且查验上位机是否具备信息，若没有则返回上一步再次进行时钟的资源的整理，如有上位信息就继续对信息进行处理，并且查询是否到达数据时间，如果到数据时间则对数据进行处理，否则返回到时钟资源整理这一环节。

　　3 结语

　　通过以上原理，广播电视时钟同步发生器的设计得以实现，为广播电视技术维护人员在进行时钟的同步设备选型、维修和系统设计时提供了一定的帮助。