【正文】 .............................. 22 致謝 .............................................................................................................................. 23 附錄 .............................................................................................................................. 24 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第一章 緒論 選題意義和論文任務(wù) 隨著科技的飛速進(jìn)步，我國(guó)電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)快速發(fā)展，為了做到統(tǒng)內(nèi) 部統(tǒng)一的管理和調(diào)度，整個(gè)系統(tǒng)對(duì)時(shí)間的統(tǒng)一性要求越來(lái)越高，同時(shí)對(duì)時(shí)間的同步精度要求也越來(lái)越高?？紤]到接受 GPS 信號(hào)的問(wèn)題上，本系統(tǒng)將加入一個(gè) DS1302時(shí)鐘芯片用來(lái)解決 GPS 信號(hào)中斷或者信號(hào)強(qiáng)度太低導(dǎo)致讀取不到數(shù)據(jù)的問(wèn)題?；?GPS的精確電子日歷設(shè)計(jì) 基于 GPS 的精確電子日歷設(shè)計(jì) 摘 要 隨著時(shí)代的發(fā)展，生活節(jié)奏的加快，人們的時(shí)間觀念愈來(lái)愈強(qiáng)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)數(shù)字時(shí)鐘具有良好的應(yīng)用前景。 最后，本文描述了 GPS 高精度時(shí)鐘在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過(guò)程中 可能出現(xiàn)的問(wèn)題及其調(diào)試過(guò)程，并對(duì)該模塊實(shí)際應(yīng)用上的展望?；ヂ?lián)網(wǎng)領(lǐng)域在世界各地分布著成千上萬(wàn)的服務(wù)器，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、大型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器系統(tǒng)、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都需要統(tǒng)一的高精度時(shí)間以便管理。用戶接收機(jī)為了解擴(kuò)頻接收信號(hào)，必須產(chǎn)生與信號(hào)中擴(kuò)頻偽碼相同的本機(jī)偽碼因具有較強(qiáng)的保密性，此外利用 P碼良好的相關(guān)特性還可增強(qiáng)用戶接收機(jī)抗電子干擾的能力。 GPS時(shí)鐘可廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)、通訊、交通管理及國(guó)防等需要對(duì)時(shí)、計(jì)時(shí)、守時(shí)的相關(guān)領(lǐng)域 [2]。 論文結(jié)構(gòu) 第一章，詳細(xì)論述了 GPS 高精度時(shí)鐘的優(yōu)越性，同時(shí)探討了 GPS 的應(yīng)用前景，進(jìn)而提出了本論文的研究任務(wù)。 AT89C52 有 40個(gè)引腳， 32個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2 個(gè)外中斷口， 3個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2 個(gè)全雙工串行通信口， 2個(gè)讀寫口線， AT89C52 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程 ,但不可以在線編程 (S系列的才支持在線編程 )。不同的語(yǔ)句中傳送的信息不同，由于“ $GPGGA”語(yǔ)句數(shù)據(jù)格式輸出的第一位數(shù)據(jù)就是所需要的時(shí)間數(shù)據(jù)，利于單片機(jī)對(duì)時(shí)間信息的接 收處理 ,因此本接收機(jī)授時(shí)系統(tǒng)采用“ $GPGGA” “ $GPRMC”格式輸出時(shí)間數(shù)據(jù) [7]。當(dāng) Vcc2 大于基于 GPS的高精度時(shí)鐘設(shè)計(jì) 6 Vcc1+ 時(shí)， Vcc2 給 DS1302 供電。只有在 SCLK 為低電平時(shí)，才能將 RST置為高電平。在GPS 接收端無(wú)數(shù)據(jù)輸出時(shí)，即無(wú) GPS 信號(hào)或信號(hào)強(qiáng)度太弱時(shí)，采用 DS1302 時(shí)鐘芯片進(jìn)行計(jì)時(shí)。 圖 LCD1602 和單片機(jī) AT89C52 的連接 LCD1602 中 VDD 為電源正極， VSS 為電源接地端， VEE 為 液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高 。 圖 DS1302 和 52 單片機(jī)的連接 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 第三章 GPS 高精度時(shí)鐘的軟件分析設(shè)計(jì) GPS 授時(shí)系統(tǒng)的同步利用方式 脈沖同步方式 脈沖同步方式，即同步時(shí)鐘每隔一定的時(shí)間間隔輸出一個(gè)精確的同步脈沖。 1PPS(秒脈沖，即： pulse per second 脈沖 /秒 )輸出，是一個(gè)電平信號(hào)，一般以方波形式輸出，高電平 (也有較少數(shù)為低電平的 )表示有秒脈沖輸出，其持續(xù)時(shí)間很短，一般在毫秒量級(jí)上，其電平信號(hào)為 +5V，持續(xù)時(shí)間為毫秒級(jí)，低電平 (也有較少數(shù)為高電平的 )表示沒(méi)有信號(hào)輸出。按串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)的不同， ASCII 碼有 RS232C、RS422/485 等方式， IRIGB 碼有 TTL 直流電平碼輸出、 1kHZ 正弦波調(diào)制碼輸出、MANCHESTER 調(diào)制碼輸出等方式。目前電力系統(tǒng)中的許多進(jìn)口裝置均使用 IRIGB 時(shí)間碼獲取時(shí)間信息，因此 IRIGB碼制串行輸出也應(yīng)作為 GPS 同步時(shí)鐘輸出的一種可選形式。 OEM板每隔 1s自動(dòng)輸出觀測(cè)數(shù)據(jù)幀和位置數(shù)據(jù)幀一次，但輸出的格式 是多種多樣的，因此必須先給 OEM板發(fā)送指令來(lái)控制其輸出數(shù)據(jù)格式。 初始化 發(fā)送字節(jié) 發(fā)送完否 接受字符 循環(huán)判斷是否為 $GPGGA 字符 循環(huán) 6 次接收數(shù)據(jù)并存取 是否 24 指向儲(chǔ)存單元 左邊開(kāi)始取數(shù)據(jù) 送出一位顯示 延時(shí) 指向下一個(gè)單元 讀完 6 位 位控信號(hào)右移一位 N 圖 授時(shí)程序流程圖 N N Y Y 基于 GPS的高精度時(shí)鐘設(shè)計(jì) 14 LCD1602 的顯示操作 LCD 有四種基本操作，具體如表 所示。 RS 清 0 等待 RW 置 1等待 E 置 1 等待 讀入狀態(tài)字等待 E 清 0 等待 RW 清 0 等待 結(jié)束 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 圖 LCD 初始化流程圖 GPS 高精度時(shí)鐘主要程序、流程圖及注釋 主程序流程圖 本系統(tǒng)主程序流程圖如下圖 所示。//寫指令顯示模式設(shè)置 write_(0x0c)。 TMOD=0x20。//中斷允許控制寄存器 } 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 按鍵檢測(cè)流程 按鍵檢測(cè)流程圖如下圖 所示。//時(shí)鐘信號(hào) SCLK=0。//位或操作 SCLK=1。//向 DS1302 寫地址操作 dat=get_a_byte_from_ds1302()。//向 DS1302 寫數(shù)據(jù) SCLK=0。 LCDEN=0。 } void write(uchar add,uchar date)//數(shù)據(jù)寫入并顯示操作 { uchar shi,ge。 GPS 和單片機(jī)的通信 本系統(tǒng)采用了單片機(jī)的 (RXD)、 (TXD)端口，要注意這兩個(gè)端口是否正常接收發(fā)送數(shù)據(jù)。時(shí)鐘準(zhǔn)不準(zhǔn)靠的是我們常說(shuō)的晶振， 大多數(shù) 是石英晶體諧振器，標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是 （除高精度原子鐘外）。 基于 GPS的高精度時(shí)鐘設(shè)計(jì) 22 參考文獻(xiàn) [1]楊寧 .單片機(jī)與控制技術(shù) [M]．第一版．北京航空航天大學(xué)出版社， 20xx 年 [2]樓然苗，李光飛 .51 系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例 .北京航空航天大學(xué)出版社， 20xx 年 [3]閹石．?dāng)?shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)．高等教育出版社， 20xx 年 [4]謝嘉奎 .電子線路．高等教育出版社 ， 20xx 年 [5]賴麟文 .8051 單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用 .科學(xué)出版社， 20xx 年 [6]高峰 .單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)．科學(xué)出版社， 20xx 年 [7]劉為 ,董德存 .基于 GPS技術(shù)的分布式授時(shí)同步時(shí)鐘 .微型電腦應(yīng)用 ,20xx年 [8]Tammy Noergaard,馬洪兵 ,古源濤譯 .嵌入式系統(tǒng)硬件與軟件架構(gòu) .北京人民郵電出版社 ,20xx年 [9]Weiss M,Zhang V,Nelson variations in some GPS timing receivers. Proceedings of the 1997 IEEE International Frequency Control Symposium, 1997 [10]周強(qiáng) ,叢海波 ,吳希杰 .利用 GPS實(shí)現(xiàn)高精度時(shí)鐘 .信息技術(shù)與信息化 ,20xx年 [11]夏雙林 .GPS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間同步時(shí)鐘的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [碩士學(xué)位論文 ].湖北武漢華中科技大學(xué) ,20xx年 [12]Ganssle,Jack G. The Challenges of Real Time Programming. Embedded Systems Programming, July 1998 [13]文馬艷 ,謝楠 ,田靜華 .GPS高精度 水電站授時(shí)系統(tǒng) .浙江水利水電?？茖W(xué)校學(xué)報(bào) ,20xx年 [14]謝瑞和 .串行技術(shù)大全 (第 1版 ). 北京清華大學(xué)出版社 ,20xx年 [15]張麗伊 .GPS衛(wèi)星時(shí)鐘同步系統(tǒng)在綜自變電站中的應(yīng)用 .科技信息 ,20xx年 [16]殷科生 .基于高精度 GPS時(shí)鐘的新型故障錄波裝置 .制造業(yè)自動(dòng)化 , 20xx年 [17]熊志昂 ,李紅瑞 ,賴順香 .GPS技術(shù)與工程應(yīng)用 [M]．北京國(guó)防工業(yè)出版社， 20xx年 [18]Ganssle, Jack G. The Art of Designing Embedded Systems. Newnes,1999 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 致 謝 在我進(jìn)行此畢業(yè)論文撰寫的過(guò)程中，我的導(dǎo)師韓秀榮老師我極大的幫助。 sbit DIO=P3^7。 sbit s1=P0^0。 uchar num1,num4,s1num,s2num,s3num,s4num,wday,mday,month,flag,alflag。 //緯度 unsigned char WD_a=39。 //秒 unsigned char speed[7]={}。39。 0：緩存數(shù)據(jù)無(wú)效。$39。 //逗號(hào)計(jì)數(shù)加 1 byte_count=0。 case 3: buf_full|=0x04。G39。A39。){ if(cmd[4]==39。){ //GPGSA 當(dāng)前衛(wèi)星信息 cmd_number=3。){ if(cmd[4]==39。 GPGGA switch(seg_count){ case 2: //緯度處理 if(byte_count9){ WD[byte_count]=tmp。 case 7: //定位使用的衛(wèi)星數(shù) if(byte_count2){ use_sat[byte_count]=tmp。 3) 天空中的衛(wèi)星總數(shù)， 00 至 12。 5) 衛(wèi)星仰角， OO 至 90 度。 case 9: //高度處理 if(byte_count6){ high[byte_count]=tmp。 case 3: //緯度方向處理 if(byte_count1){ WD_a=tmp。){ cmd_number=4。 seg_count=0。){ //GPGSV 可見(jiàn)衛(wèi)星信息 cmd_number=2。 mode=2。P39。 case 4: buf_full|=0x08。 case 39。 //命令類型清空 mode=1。 //命令類型存儲(chǔ)數(shù)組 //顯示需要的變量 unsigned char dsp_count。 //串口中斷需要的變量 unsigned char seg_count。 //高度 \\ unsigned char angle[5]。 //緯度方向 unsigned char date_y[2]={}。 char miao,shi,fen,yearl,yearh。 sbit s3=P0^2。 sbit BEEP=P2^0。 首先，我要感謝我的指導(dǎo)老師韓老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求。 為了使時(shí)鐘具有較高的準(zhǔn)確度，需要 讓晶振工作在接近準(zhǔn)確值的溫度范圍內(nèi) 或者 用外圍電路去根據(jù)環(huán)境溫度去補(bǔ) 償溫度偏差給晶振帶來(lái)的誤差 ，即溫度補(bǔ)償。 程序運(yùn)行 判斷單片機(jī)程序是否正常運(yùn)行最直觀的方法是使用示波器。//取出 data 數(shù)據(jù)的十位數(shù) ge=date%10。//通過(guò)單片機(jī) P1 口和 1602 連接 RS=1。 } LCD16