【正文】 INUTE 0xC0 define WRITE_ALHOUR 0xC2 define WRITE_ALARM 0xC4 define READ_SECOND 0x81 define READ_MINUTE 0x83 define READ_HOUR 0x85 define READ_MDAY 0x87 define READ_MONTH 0x89 define READ_WDAY 0x8B define READ_YEAR 0x8D define READ_ALMINUTE 0xC1 define READ_ALHOUR 0xC3 define READ_ALARM 0xC5 define WRITE_PROTECT 0x8E sbit SCLK=P3^6。 uint ytemp,year。 //分 unsigned char time_m[2]={}。 //1：整句接收完成，相 應(yīng)數(shù)據(jù)有效。: seg_count++。 //接收字符放入類(lèi)型緩存 if(byte_count=4){ //如果類(lèi)型數(shù)據(jù)接收完畢，判斷類(lèi)型 if(cmd[0]==39。S39。M39。 } break。 6) 衛(wèi)星方位角， OOO 至 359 度。 } break。 byte_count=0。 seg_count=0。 //GPRMC 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 break。 //接收命令模式 byte_count=0。 //逗號(hào)計(jì)數(shù)器 unsigned char byte_count。 //年 unsigned char date_m[2]={}。 sbit s4=P0^3。本論文的選題和撰寫(xiě)都是在韓老師的指導(dǎo)下完成的。編程使得某引腳（如 循）環(huán)取反，可通過(guò)示波器觀察到此引腳一定頻率的方波信號(hào)。//RS 為 0 時(shí)是數(shù)據(jù)操作 LCDEN=0。 return dat。 for(i=0。//串行口控制寄存器 TH1 = 0xFd。 因?yàn)?GPS 接收端的數(shù)據(jù)傳輸是類(lèi)似于網(wǎng)絡(luò)中帶有包頭的數(shù)據(jù)包傳輸，所以要對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行包頭判斷，在確定下數(shù)據(jù)頭之后，還需要有一個(gè)逗號(hào)計(jì)數(shù)器。然后 0EM板將輸出相應(yīng)格式的數(shù)據(jù)，單片機(jī)對(duì)接收的信息進(jìn)行判浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 斷，如果是“ $GPGGA” ,則接收下面的 6個(gè) ASCII碼并存儲(chǔ)在單片機(jī)的 RAM里；如果不是“ $GPGGA”，則繼續(xù)判斷，直到是“ $GPGGA”。自動(dòng)裝置在接收到對(duì)時(shí)信號(hào)后，通過(guò)軟件校正內(nèi)部時(shí)鐘。 根據(jù)脈沖輸出接口的不同，同步脈沖分為有源 TTL 電平輸出、無(wú)源空接點(diǎn)輸出、固態(tài)繼電器輸出等。在鍵盤(pán)模塊中添加上拉電阻，上拉電阻可以保證在沒(méi)有按鍵輸入時(shí)，進(jìn)入單片機(jī)四個(gè) I/O 口的按鍵狀態(tài)均為高電平，防止干擾產(chǎn)生；當(dāng)有按鍵按下時(shí)，相應(yīng)的端口線(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)為低電平，總體框架如下圖 所示。 RST 是復(fù)位 /片選線(xiàn) ，通過(guò)把 RST 輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的 數(shù)據(jù)傳送 。 圖 AT89C52 的最小系統(tǒng) 基于 GPS的高精度時(shí)鐘設(shè)計(jì) 4 GPS 接收模塊 GPS 模塊就是集成了 RF 射頻芯片、基帶芯片和核心 CPU，并加上相關(guān)外圍電路而組成的一個(gè)集成電路。從處理器上大體可分為兩大類(lèi)型，一種是 FPGA型，一種是單片機(jī)型。 GPS能為用戶(hù)提供連續(xù)、實(shí)時(shí)的位置、三維速度和精密時(shí)間。 由于單片機(jī)價(jià)格的低成本、高性能，在自動(dòng)控制產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。GPS receiver module。本系統(tǒng)采用 AT89C52 作為主控制器，為了防止 GPS 無(wú)信號(hào)或者信號(hào)弱照成無(wú)數(shù)據(jù)輸出，附加了時(shí)鐘芯片 DS1302 充當(dāng)?shù)诙r(shí)鐘源，加入按鍵電 路用來(lái)設(shè)定時(shí)間值以及鬧鐘值，顯示方面采用 LCD1602 顯示時(shí)間。 第五章，描述了本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及調(diào)試過(guò)程。 DS1302是 DS1202的升級(jí)產(chǎn)品，與 DS1202兼容，但增加了主電源 /后備電源雙電源引腳，同時(shí)提 供了對(duì)后備電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力 ,下圖 DS1302的引腳圖 。 液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富 、不需要外加驅(qū)動(dòng)電 路 等 優(yōu) 點(diǎn) ， 是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的顯示器件 ，下圖 LCD1602的引腳圖 。 電路連接如下圖 28所示， 4個(gè)上拉電阻可以保證在沒(méi)有按鍵輸入時(shí)，進(jìn)入單片機(jī)四個(gè) I/O 口的按鍵狀態(tài)均為高電平，防止干擾產(chǎn)生；當(dāng)有按鍵按下時(shí)，相應(yīng)的端口線(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)為低電平。 有時(shí)在沒(méi)有收到衛(wèi)星信號(hào)或?qū)Ш浇鉄o(wú)效的情況下 (即沒(méi)有收到 UTC的校正數(shù)據(jù) )， OEM板通過(guò)開(kāi)發(fā)工具板也能向外發(fā)送秒脈沖，但此時(shí)秒脈沖為 GPS OEM 內(nèi)部未改正鐘差、鐘漂的原始時(shí)鐘的時(shí)間，其上升沿的時(shí)刻不準(zhǔn)確、不穩(wěn)定，誤差較大，無(wú)實(shí)用價(jià)值。 IRIGB TTL 直流電平碼的分辨率為 10ms，不加調(diào)制解調(diào)，使用方便，但只適于近距離傳輸。如下圖 所示為讀入狀態(tài)字流程圖。 altp=0。i8。 CE=0。//RS 為 0 時(shí)是地址操作 LCDEN=0。//寫(xiě)地址操作， 0x80 為第一行 write_(0x80+0x40+add)。 在科技飛速發(fā)展的今天，人們對(duì)各類(lèi)產(chǎn)品的性能要求也是日益提高，對(duì)時(shí)間的精確度也不例外。 sbit BLA=P2^4。 //GPS 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)組 unsigned char JD[10]={}。 //使用的衛(wèi)星數(shù) unsigned char total_sat[3]={}。 volatile unsigned char high_num,speed_num。: switch(cmd_number){ case 1: buf_full|=0x01。G39。 seg_count=0。 seg_count=0。 } break。 /********************************************************************$GPGSV,3,1,12,16,65,013,43,06,48,143,03,42,167,23,39,323,49*74 1) 天空中收到訊號(hào)的衛(wèi)星總數(shù)。 基于 GPS的高精度時(shí)鐘設(shè)計(jì) 28 speed_num=0。 } else if(cmd[4]==39。G39。 case 2: buf_full|=0x02。 tmp=P3^0。39。39。 sbit RW=P2^2。在了解國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀后，從線(xiàn)路、體積和價(jià)格方面考慮，選取 AT89C52 單片機(jī)為控制核心，通過(guò)外圍元件實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 DS1307 構(gòu)成了一個(gè)具有實(shí)時(shí)時(shí)間與日歷顯示、按鍵 調(diào)時(shí)、鬧鈴定時(shí)功能的數(shù)字時(shí)鐘，采用液晶 LCD1602 作為顯示器，并且在精確度方面上加入了 GPS授時(shí)模塊。//寫(xiě)數(shù)據(jù)操作 write_date(0x30+ge)。 LCDEN=1。 CE=1。1。 blaflag=0。可采用查詢(xún)方式：先讀入狀態(tài)字，再判斷忙標(biāo)志，最后寫(xiě)命令字。所以本文認(rèn)為，在裝置硬件資源豐富的前提下可以考慮兩種方案同時(shí)結(jié)合使用，即是將脈沖校時(shí)和串口校時(shí)結(jié)合起來(lái)的綜合校時(shí)方案。 串行同步方式 串行同步方 式是時(shí)鐘以串行數(shù)據(jù)流的方式輸出時(shí)間信息 ,各種自動(dòng)裝置接收每秒一次的串行時(shí)間信息獲得時(shí)間同步。 X1 和 X2是振蕩源，外接 晶振。 硬件設(shè)計(jì)總體思路 在整個(gè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)中，采用 AT89C52 作為主處理芯片。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第二章 GPS 高精度時(shí)鐘的硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)主要芯片選型 微處理器 AT89C52 AT89C52 是 51系列單片機(jī)的一個(gè)型號(hào)，它是 ATMEL 公司生產(chǎn)的。隨著 GPS的發(fā)展，其授時(shí)功能已日益被人們所關(guān)注。LCD1602。然而傳統(tǒng)的時(shí)間服務(wù)方式越來(lái)越難以滿(mǎn)足現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)實(shí)踐對(duì)時(shí)間的要求。 GPS時(shí)鐘具有工作穩(wěn)定、時(shí)間精度高、安全可靠、無(wú)需人工校時(shí)維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于廣播電視系統(tǒng)的時(shí)間授時(shí)、同步鎖定及車(chē)站、碼頭、機(jī)場(chǎng)、賓館及戶(hù)外廣場(chǎng)等場(chǎng)合的時(shí)間顯 示。 目前，市場(chǎng)上基于 GPS的同步時(shí)鐘系統(tǒng)種類(lèi)非常多，但擴(kuò)展的內(nèi)容和接口各有不 同，各個(gè)時(shí)鐘系統(tǒng)所用的中心處理模塊也各有特色。其將通用的微處理器和 Flash 存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash 存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。當(dāng) Vcc2 小于 Vcc1 時(shí)， DS1302 由 Vcc1 供電。 本系統(tǒng)在顯示時(shí)間的基礎(chǔ)上加入鬧鐘模塊，并且設(shè)置 4 個(gè)功能按鈕可以對(duì)當(dāng)前的時(shí)間進(jìn)行設(shè)置并且修改鬧鐘時(shí)間。監(jiān)控裝置在接收到同步脈沖后進(jìn)行對(duì)時(shí)，消除裝置內(nèi)部時(shí)鐘的走時(shí)誤差。 （ 1） RS232/422/485 串行接口輸出 同步時(shí)鐘通過(guò) RS232/422/485 串行口在整秒、整分或整時(shí)，輸出一次時(shí)間信息。接收數(shù)據(jù)需要設(shè)定單片機(jī)的波特率，使其與 GPS OEM板的傳輸波特率一致。 主程序流程圖 上電 延時(shí) 20ms 功能設(shè)置 延時(shí) 37us 顯示狀態(tài)設(shè)置 清屏 延時(shí) 輸入方式設(shè)置 返回 開(kāi)始 初始化 有 GPS信號(hào)？ 截取 GPS 時(shí)間數(shù)據(jù) LCD1602 顯示 設(shè)置鬧鐘時(shí)間 是否到鬧鈴時(shí)間？ 從 DS1302 讀數(shù)據(jù) Y Y N N 鬧鈴操作 單片機(jī)處理 基于 GPS的高精度時(shí)鐘設(shè)計(jì) 16 在開(kāi)始的初始化中，需要對(duì)各芯片進(jìn)行初始化，初始化完成后要判斷 GPS 接收端有沒(méi)有數(shù)據(jù)輸出（有沒(méi)有 GPS 信號(hào)），即單片機(jī)有沒(méi)有數(shù)據(jù)讀入。//設(shè)置定時(shí)器模式 PCON = 0x00。 datt=1。//從 DS1302 讀數(shù)據(jù) SCLK=1。 } void write_date(uchar date) //LCD1602 寫(xiě)數(shù)據(jù)設(shè)置 { P1=date。 GPS 模塊和單片機(jī)的波特率，中斷等設(shè)定要一樣才能進(jìn)行數(shù)據(jù)之間的通信。在這里，我要感謝在這些在我畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中指導(dǎo)和幫助過(guò)我的人。 sbit s2=P0^1。39。 //定位型式 1 = 未定位， 2 = 二維定位， 3 = 三維定位。: cmd_number=0。 //GPGSA break。){ //GPGGA GPS 定位信息 cmd_number=1。 mode=2。 } break。 4) 衛(wèi)星編號(hào)， 01 至 32。 } break。C39。V39。){ if(cmd[1]==39。 break。 基于 GPS的高精度時(shí)鐘設(shè)計(jì) 26 unsigned char cmd[5]。 //速度 \\ 節(jié)＝海里 /小時(shí) ,相當(dāng)于unsigned char high[8]={}。 uchar timecount。 sbit CE=P3^5。晶 振 其實(shí)在電子時(shí)鐘系統(tǒng)里面就是一個(gè)時(shí)鐘源，它有兩個(gè)重要指標(biāo)，一個(gè)是穩(wěn)定度，一個(gè)是準(zhǔn)確度 ， 準(zhǔn)確度指的是與標(biāo)稱(chēng)值的偏差，穩(wěn)定度值得是隨著外部因素的變化而產(chǎn)生的變化量。 shi=date/10。 CE=0。 SCLK=0。 圖 按鍵檢測(cè)流程圖 其中按鍵 1 為校準(zhǔn)當(dāng)前時(shí)間的功能切換按鍵，按鍵 2為對(duì)應(yīng)的數(shù)值加 1 的功能按鍵，按鍵 3為對(duì)應(yīng)的數(shù)值減 1按鍵，按鍵 4 為設(shè)置鬧鐘時(shí)間的功能切換按鍵， 通過(guò)這 4 個(gè)按鍵可以對(duì)時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn)并且設(shè)定鬧鐘時(shí)間。//顯示光標(biāo)開(kāi)及光標(biāo)設(shè)置 write_(0x06)。 表 LCD 與單片機(jī)之間 的 四種基本操作 狀態(tài) RS R/W 操作 狀態(tài) 1 0 0 寫(xiě)命令操作 (初始化，光標(biāo)定位等 ) 狀態(tài) 2 0 1 讀狀態(tài)操作 (讀 忙標(biāo)志位 ) 狀態(tài) 3 1 0 寫(xiě)數(shù)據(jù)操作 (要顯示內(nèi)容 ) 狀態(tài) 4 1 1 讀數(shù)據(jù)操作 (可以把顯示存儲(chǔ)區(qū)中的數(shù)據(jù)反 讀出來(lái) ) 讀狀態(tài)操作 執(zhí)行讀狀態(tài)字操作，如表 所示須滿(mǎn)足 RS=0、 R/W=1。 IRIGB 信號(hào)有 TTL 直流電平碼和 1kHZ 正弦波調(diào)制 碼兩種形式。高電平上升沿為 1PPS 輸出的精確時(shí)刻。 LCD1602 有