【正文】 .............................. 22 致謝 .............................................................................................................................. 23 附錄 .............................................................................................................................. 24 浙江理工大學本科畢業(yè)設計（論文） 1 第一章 緒論 選題意義和論文任務 隨著科技的飛速進步，我國電力系統(tǒng)自動化技術快速發(fā)展，為了做到統(tǒng)內 部統(tǒng)一的管理和調度，整個系統(tǒng)對時間的統(tǒng)一性要求越來越高，同時對時間的同步精度要求也越來越高?？紤]到接受 GPS 信號的問題上，本系統(tǒng)將加入一個 DS1302時鐘芯片用來解決 GPS 信號中斷或者信號強度太低導致讀取不到數(shù)據(jù)的問題?；?GPS的精確電子日歷設計 基于 GPS 的精確電子日歷設計 摘 要 隨著時代的發(fā)展，生活節(jié)奏的加快，人們的時間觀念愈來愈強，設計開發(fā)數(shù)字時鐘具有良好的應用前景。 最后，本文描述了 GPS 高精度時鐘在設計和實現(xiàn)過程中 可能出現(xiàn)的問題及其調試過程，并對該模塊實際應用上的展望?；ヂ?lián)網(wǎng)領域在世界各地分布著成千上萬的服務器，計算機監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、大型網(wǎng)絡服務器系統(tǒng)、移動通信網(wǎng)絡系統(tǒng)都需要統(tǒng)一的高精度時間以便管理。用戶接收機為了解擴頻接收信號，必須產(chǎn)生與信號中擴頻偽碼相同的本機偽碼因具有較強的保密性，此外利用 P碼良好的相關特性還可增強用戶接收機抗電子干擾的能力。 GPS時鐘可廣泛應用于電力系統(tǒng)、通訊、交通管理及國防等需要對時、計時、守時的相關領域 [2]。 論文結構 第一章，詳細論述了 GPS 高精度時鐘的優(yōu)越性，同時探討了 GPS 的應用前景，進而提出了本論文的研究任務。 AT89C52 有 40個引腳， 32個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時內含 2 個外中斷口， 3個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口， 2個讀寫口線， AT89C52 可以按照常規(guī)方法進行編程 ,但不可以在線編程 (S系列的才支持在線編程 )。不同的語句中傳送的信息不同，由于“ $GPGGA”語句數(shù)據(jù)格式輸出的第一位數(shù)據(jù)就是所需要的時間數(shù)據(jù)，利于單片機對時間信息的接 收處理 ,因此本接收機授時系統(tǒng)采用“ $GPGGA” “ $GPRMC”格式輸出時間數(shù)據(jù) [7]。當 Vcc2 大于基于 GPS的高精度時鐘設計 6 Vcc1+ 時， Vcc2 給 DS1302 供電。只有在 SCLK 為低電平時，才能將 RST置為高電平。在GPS 接收端無數(shù)據(jù)輸出時，即無 GPS 信號或信號強度太弱時，采用 DS1302 時鐘芯片進行計時。 圖 LCD1602 和單片機 AT89C52 的連接 LCD1602 中 VDD 為電源正極， VSS 為電源接地端， VEE 為 液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高 。 圖 DS1302 和 52 單片機的連接 浙江理工大學本科畢業(yè)設計（論文） 11 第三章 GPS 高精度時鐘的軟件分析設計 GPS 授時系統(tǒng)的同步利用方式 脈沖同步方式 脈沖同步方式，即同步時鐘每隔一定的時間間隔輸出一個精確的同步脈沖。 1PPS(秒脈沖，即： pulse per second 脈沖 /秒 )輸出，是一個電平信號，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)時間很短，一般在毫秒量級上，其電平信號為 +5V，持續(xù)時間為毫秒級，低電平 (也有較少數(shù)為高電平的 )表示沒有信號輸出。按串行通信接口標準的不同， ASCII 碼有 RS232C、RS422/485 等方式， IRIGB 碼有 TTL 直流電平碼輸出、 1kHZ 正弦波調制碼輸出、MANCHESTER 調制碼輸出等方式。目前電力系統(tǒng)中的許多進口裝置均使用 IRIGB 時間碼獲取時間信息，因此 IRIGB碼制串行輸出也應作為 GPS 同步時鐘輸出的一種可選形式。 OEM板每隔 1s自動輸出觀測數(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 指向儲存單元 左邊開始取數(shù)據(jù) 送出一位顯示 延時 指向下一個單元 讀完 6 位 位控信號右移一位 N 圖 授時程序流程圖 N N Y Y 基于 GPS的高精度時鐘設計 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 結束 浙江理工大學本科畢業(yè)設計（論文） 15 圖 LCD 初始化流程圖 GPS 高精度時鐘主要程序、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。//寫指令顯示模式設置 write_(0x0c)。 TMOD=0x20。//中斷允許控制寄存器 } 浙江理工大學本科畢業(yè)設計（論文） 17 按鍵檢測流程 按鍵檢測流程圖如下圖 所示。//時鐘信號 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 和單片機的通信 本系統(tǒng)采用了單片機的 (RXD)、 (TXD)端口，要注意這兩個端口是否正常接收發(fā)送數(shù)據(jù)。時鐘準不準靠的是我們常說的晶振， 大多數(shù) 是石英晶體諧振器，標準應該是 （除高精度原子鐘外）。 基于 GPS的高精度時鐘設計 22 參考文獻 [1]楊寧 .單片機與控制技術 [M]．第一版．北京航空航天大學出版社， 20xx 年 [2]樓然苗，李光飛 .51 系列單片機設計實例 .北京航空航天大學出版社， 20xx 年 [3]閹石．數(shù)字電子技術基礎．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 單片機嵌入式系統(tǒng)應用 .科學出版社， 20xx 年 [6]高峰 .單片機微型計算機原理與接口技術．科學出版社， 20xx 年 [7]劉為 ,董德存 .基于 GPS技術的分布式授時同步時鐘 .微型電腦應用 ,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 .北京人民郵電出版社 ,20xx年 [9]Weiss M,Zhang V,Nelson variations in some GPS timing receivers. 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Newnes,1999 浙江理工大學本科畢業(yè)設計（論文） 23 致 謝 在我進行此畢業(yè)論文撰寫的過程中，我的導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)無效。$39。 //逗號計數(shù)加 1 byte_count=0。 case 3: buf_full|=0x04。G39。A39。){ if(cmd[4]==39。){ //GPGSA 當前衛(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，我要感謝我的指導老師韓老師的悉心指導和嚴格要求。 為了使時鐘具有較高的準確度，需要 讓晶振工作在接近準確值的溫度范圍內 或者 用外圍電路去根據(jù)環(huán)境溫度去補 償溫度偏差給晶振帶來的誤差 ，即溫度補償。 程序運行 判斷單片機程序是否正常運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。//通過單片機 P1 口和 1602 連接 RS=1。 } LCD16