一种多通道时间间隔测量系统

技术领域

本发明涉及时间间隔测量技术领域，具体涉及一种多通道时间间隔测量系统。

背景技术

在测量时间间隔信号时，有些场合需要测试多对时间间隔，比如说一主多从时，每个从机都要测试其与主机之间的同步精度，且最好是在相同时间段内，这样对整个时间同步系统的性能就有比较合理的判断依据。市场上一般的时间间隔测试仪都只支持一组时间间隔信号，在这种场合下需要多台这样的设备；或者就是支持固定的多组时间间隔信号，但这样的设备成本就相对很高。

2018.11.02公开的一件公开号为CN208044314U，名称为“一种多通道时间间隔测量系统”的专利，该专利公开了一种多通道时间间隔测量系统，包括单片机核心控制单元、接口BNC、恒温晶振、SPI串行接口及系统总线，还包括时间间隔测试单元；所述接口BNC与时间间隔测试单元的输入端相连，时间间隔测试单元的输出端通过SPI总线与单片机核心控制单元相连；所述时间间隔测试单元由FPGA模块与至少1个的TDC模块组成，所述FPGA模块的第二输出端与TDC模块的第二输入端相连，所述FPGA模块的第一输出端、TDC模块的第一输出端与单片机核心控制单元通过SPI总线相连。该发明具有多功能、多通道、大量程的时间间隔测量技术效果，但其电路结构复杂，在实际操作中较为不便。

目前时间间隔测量系统中，还存在以下问题：

1.市场上一般的时间间隔测试仪都只支持一组时间间隔信号，在这种场合下需要多台这样的设备；

2.可测试多组时间间隔信号的仪器操作较为复杂，切无法随时根据实际需要对测量数量进行配置。

基于上述情况，本发明提出了一种多通道时间间隔测量系统，可有效解决以上问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多通道时间间隔测量系统。本发明的多通道时间间隔测量系统结构简单，使用方便，通过标频板、测量子板、主通讯板和上位机的配合设置，实现了一次测试多组时间间隔信号；既保证了这些多路标频的一致性，从而保证了对应测试设备的测试性能的一致性，又减少了需要购买铷钟的数量，节约了成本。

本发明通过下述技术方案实现：

一种多通道时间间隔测量系统，包括：

标频板，用于输出标准频率信号的部件；

测量子板，包括第一时间输入信号口和第二时间输入信号口，所述测量子板数量为至少两个；

主通讯板，用于将各测量子板的数据实时传送给上位机的部件；

上位机，用于显示、统计及存储数据的部件；

其中，所述标频板与所述测量子板均为电连接，所述测量子板均与主通讯板通过SPI总线连接，所述主通讯板与上位机通过网口连接。

本发明的目的在于提供一种多通道时间间隔测量系统。本发明的多通道时间间隔测量系统结构简单，使用方便，通过标频板、测量子板、主通讯板和上位机的配合设置，实现了一次测试多组时间间隔信号；既保证了这些多路标频的一致性，从而保证了对应测试设备的测试性能的一致性，又减少了需要购买铷钟的数量，节约了成本。

优选的，所述标频板包括时钟信号分配电路，用于将一路时钟信号分配到各测量子板中，该时钟分配电路包括晶振，用于产生标准频率信号的部件；

第一时钟缓冲器U1，用于将一路标准频率信号分成多路标准频率信号，包括第一时钟输入信号口CLKIN、第一输出使能控制信号口OE、第一工作电压口VDD、第一接地口VSS、第一输出时钟信号口1Y0、第二输出时钟信号口1Y1、第三输出时钟信号口1Y2和第四输出时钟信号口1Y3；

第一滤波电路，包括第一电阻R1和第一电容C1、电源电压VCC和接地端GND；

其中，所述第一时钟输入信号口CLKIN与晶振电连接，所述第一电阻R1一端与电源电压VCC电连接，另一端与第一输出使能控制信号口OE电连接，所述第一工作电压口VDD与电源电压VCC电连接，所述第一接地口VSS与接地端GND电连接，所述第一电容C1一端与电源电压VCC电连接，另一端与接地端GND电连接。

优选的，包括第二时钟缓冲器U2，所述第二时钟缓冲器U2包括第二时钟输入信号口CLKIN、第二输出使能控制信号口OE、第二工作电压口VDD、第二接地口VSS、第五输出时钟信号口1Y0、第六输出时钟信号口1Y1、第七输出时钟信号口1Y2和第八输出时钟信号口1Y3；

第二滤波电路，包括第二电阻R2和第二电容C2；

其中，所述第二时钟输入信号口CLKIN与第一输出时钟信号口1Y0电连接，所述第二电阻R2一端与电源电压VCC电连接，另一端与第二输出使能控制信号口OE电连接，所述第二工作电压口VDD与电源电压VCC电连接，所述第二接地口VSS与接地端GND电连接，所述第二电容C2一端与电源电压VCC电连接，另一端与接地端GND电连接。

优选的，包括第三时钟缓冲器U3，所述第三时钟缓冲器U3包括第三时钟输入信号口CLKIN、第三输出使能控制信号口OE、第三工作电压口VDD、第三接地口VSS、第九输出时钟信号口1Y0、第十输出时钟信号口1Y1、第十一输出时钟信号口1Y2和第十二输出时钟信号口1Y3；

第三滤波电路，包括第三电阻R3和第三电容C3；

其中，所述第三时钟输入信号口CLKIN与第二输出时钟信号口1Y1电连接，所述第三电阻R3一端与电源电压VCC电连接，另一端与第三输出使能控制信号口OE电连接，所述第三工作电压口VDD与电源电压VCC电连接，所述第三接地口VSS与接地端GND电连接，所述第三电容C3一端与电源电压VCC电连接，另一端与接地端GND电连接。

优选的，包括第四时钟缓冲器U4，所述第四时钟缓冲器U4包括第四时钟输入信号口CLKIN、第四输出使能控制信号口OE、第四工作电压口VDD、第四接地口VSS、第十三输出时钟信号口1Y0、第十四输出时钟信号口1Y1、第十五输出时钟信号口1Y2和第十六输出时钟信号口1Y3；

第四滤波电路，包括第四电阻R4和第四电容C4；

其中，所述第四时钟输入信号口CLKIN与第三输出时钟信号口1Y2电连接，所述第四电阻R4一端与电源电压VCC电连接，另一端与第四输出使能控制信号口OE电连接，所述第四工作电压口VDD与电源电压VCC电连接，所述第四接地口VSS与接地端GND电连接，所述第四电容C4一端与电源电压VCC电连接，另一端与接地端GND电连接。

优选的，所述晶振为铷钟。

优选的，所述电源电压VCC为3.3V。

优选的，所述第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4阻值均为1000Ω。

优选的，所述第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4电容值均为100nF。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本发明的多通道时间间隔测量系统结构简单，使用方便，通过标频板、测量子板、主通讯板和上位机的配合设置，实现了一次测试多组时间间隔信号；既保证了这些多路标频的一致性，从而保证了对应测试设备的测试性能的一致性，又减少了需要购买铷钟的数量，节约了成本。

1.用户可根据实际需求设置测量子板的数量，无需再单组进行测试，操作方便简单，提高了工作效率；

2.每个测试子板可插拔且能用到另外的同类型设备里，方便用户在各种应用场合里随机切换。

附图说明

图1为本发明的电路示意框图(图中省略了多个测量子板)；

图2为本发明所述时钟分配电路的电路原理图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本发明中所述上位机、测量子板和主通讯板等技术特征(本发明的组成单元/元件)，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制得，其具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明的创新点所在，对于本领域技术人员来说，是可以理解的，本发明专利不做进一步具体展开详述。

实施例1：

如图1至2所示，本发明提供了一种多通道时间间隔测量系统，包括：

标频板100，用于输出标准频率信号的部件；

测量子板200，包括第一时间输入信号口201和第二时间输入信号口202，所述测量子板200数量为至少两个；第一时间输入信号口201和第二时间输入信号口202可以测试这两路时间信号的间隔。

主通讯板300，用于将各测量子板200的数据实时传送给上位机400的部件；这些数据可以在上位机上进行显示、统计及存储。

上位机400，用于显示、统计及存储数据的部件；上位机通常是指可以直接发出操控命令的计算机或其他常用技术手段。

其中，所述标频板100与所述测量子板200均为高频信号连接，所述测量子板200均与主通讯板300通过SPI总线连接，所述主通讯板300与上位机400通过网口连接。

实施例2：

如图1至2所示，本发明提供了一种多通道时间间隔测量系统，包括：

标频板100，用于输出标准频率信号的部件；

测量子板200，包括第一时间输入信号口201和第二时间输入信号口202，所述测量子板200数量为至少两个；第一时间输入信号口201和第二时间输入信号口202可以测试这两路时间信号的间隔。

主通讯板300，用于将各测量子板200的数据实时传送给上位机400的部件；这些数据可以在上位机上进行显示、统计及存储。

上位机400，用于显示、统计及存储数据的部件；上位机通常是指可以直接发出操控命令的计算机或其他常用技术手段。

其中，所述标频板100与所述测量子板200均为高频信号连接，所述测量子板200均与主通讯板300通过SPI总线连接，所述主通讯板300与上位机400通过网口连接。

进一步地，在另一个实施例中，所述标频板100包括时钟信号分配电路，用于将一路时钟信号分配到各测量子板200中，该时钟分配电路包括晶振，用于产生标准频率信号的部件；

第一时钟缓冲器U11，用于将一路标准频率信号分成多路标准频率信号，包括第一时钟输入信号口CLKIN 11、第一输出使能控制信号口OE 12、第一工作电压口VDD 13、第一接地口VSS 14、第一输出时钟信号口1Y0 15、第二输出时钟信号口1Y1 16、第三输出时钟信号口1Y2 17和第四输出时钟信号口1Y3 18；第一输出时钟信号口1Y0 15、第二输出时钟信号口1Y1 16、第三输出时钟信号口1Y2 17和第四输出时钟信号口1Y3 18均外接不同的测量子板200。

第一滤波电路2，包括第一电阻R1 21和第一电容C1 22、电源电压VCC 23和接地端GND 24；

其中，所述第一时钟输入信号口CLKIN 11与晶振电连接，所述第一电阻R1 21一端与电源电压VCC 23电连接，另一端与第一输出使能控制信号口OE 12电连接，所述第一工作电压口VDD 13与电源电压VCC 23电连接，所述第一接地口VSS 13与接地端GND 24电连接，所述第一电容C1 22一端与电源电压VCC 23电连接，另一端与接地端GND 24电连接。

进一步地，在另一个实施例中，包括第二时钟缓冲器U2 3，所述第二时钟缓冲器U23包括第二时钟输入信号口CLKIN 31、第二输出使能控制信号口OE 32、第二工作电压口VDD33、第二接地口VSS 34、第五输出时钟信号口1Y0 35、第六输出时钟信号口1Y1 36、第七输出时钟信号口1Y2 37和第八输出时钟信号口1Y3 38；

第二滤波电路4，包括第二电阻R2 41和第二电容C2 42；

其中，所述第二时钟输入信号口CLKIN 31与第一输出时钟信号口1Y0 15电连接，所述第二电阻R2 41一端与电源电压VCC 23电连接，另一端与第二输出使能控制信号口OE32电连接，所述第二工作电压口VDD 33与电源电压VCC 23电连接，所述第二接地口VSS 34与接地端GND 24电连接，所述第二电容C2 42一端与电源电压VCC 23电连接，另一端与接地端GND 24电连接。

由于以上结构，第五输出时钟信号口1Y0 35、第六输出时钟信号口1Y1 36、第七输出时钟信号口1Y2 37和第八输出时钟信号口1Y3 38均可外接不同的测量子板200，本发明可外接测量子板的数量从4个变为了7个。

进一步地，在另一个实施例中，包括第三时钟缓冲器U3 5，所述第三时钟缓冲器U35包括第三时钟输入信号口CLKIN 51、第三输出使能控制信号口OE 52、第三工作电压口VDD53、第三接地口VSS 54、第九输出时钟信号口1Y0 55、第十输出时钟信号口1Y1 56、第十一输出时钟信号口1Y2 57和第十二输出时钟信号口1Y3 58；

第三滤波电路6，包括第三电阻R3 61和第三电容C3 62；

其中，所述第三时钟输入信号口CLKIN 51与第二输出时钟信号口1Y1 16电连接，所述第三电阻R3 61一端与电源电压VCC 23电连接，另一端与第三输出使能控制信号口OE52电连接，所述第三工作电压口VDD 53与电源电压VCC 23电连接，所述第三接地口VSS 53与接地端GND 24电连接，所述第三电容C3 62一端与电源电压VCC 23电连接，另一端与接地端GND 24电连接。

由于以上结构，第九输出时钟信号口1Y0 55、第十输出时钟信号口1Y1 56、第十一输出时钟信号口1Y2 57和第十二输出时钟信号口1Y3 58均可外接不同的测量子板200，本发明可外接测量子板200的数量从7个变为了10个。

进一步地，在另一个实施例中，包括第四时钟缓冲器U4 7，所述第四时钟缓冲器U47包括第四时钟输入信号口CLKIN 71、第四输出使能控制信号口OE 72、第四工作电压口VDD73、第四接地口VSS 74、第十三输出时钟信号口1Y0 75、第十四输出时钟信号口1Y1 76、第十五输出时钟信号口1Y2 77和第十六输出时钟信号口1Y3 78；

第四滤波电路8，包括第四电阻R4 81和第四电容C4 82；

其中，所述第四时钟输入信号口CLKIN 71与第三输出时钟信号口1Y2 17电连接，所述第四电阻R4 81一端与电源电压VCC 23电连接，另一端与第四输出使能控制信号口OE72电连接，所述第四工作电压口VDD 73与电源电压VCC 23电连接，所述第四接地口VSS 74与接地端GND 24电连接，所述第四电容C4 82一端与电源电压VCC 23电连接，另一端与接地端GND 24电连接。

由于以上结构，第十三输出时钟信号口1Y0 75、第十四输出时钟信号口1Y1 76、第十五输出时钟信号口1Y2 77和第十六输出时钟信号口1Y3 78均可外接不同的测量子板200，本发明可外接测量子板200的数量从10个变为了13个。

进一步地，在另一个实施例中，所述晶振为铷钟。

进一步地，在另一个实施例中，所述电源电压VCC 23为3.3V。

进一步地，在另一个实施例中，所述第一电阻R1 21、第二电阻R2 41、第三电阻R361、第四电阻R4 81阻值均为1000Ω。

进一步地，在另一个实施例中，所述第一电容C1 22、第二电容C2 42、第三电容C362、第四电容C4 82电容值均为100nF。

本发明一个实施例的工作原理如下：

一种多通道时间间隔测量系统，标频板100输出多路标频信号给各个测量子板200，各个测量子板200上均设有两路时间输入信号，可以测试这两路时间信号的间隔，测试子板200和主通讯板300通过SPI总线进行通讯，将测试得到的时间间隔信息实时传送给主通讯板300。主通讯板300可以和上位机400通过网口相连，将各子板的数据实时传送给上位机400，这些数据可以在上位机400上进行显示、统计及存储。

依据本发明的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本发明的多通道时间间隔测量系统，并且能够产生本发明所记载的积极效果。

如无特殊说明，本发明中，若有术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此本发明中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。

除非另有明确的规定和限定，本发明中，若有术语“设置”、“相连”及“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。