基于GPS15xL-W塔鐘控制系統的研究

3 軟件設計
系統軟件設計采用模塊式，設計包括：初始化模塊，串口中斷接收模塊，數據處理模塊，顯示模塊，鍵盤(pán)處理模塊，走時(shí)模塊。圖5為主程序流程圖。系統初始化模塊包括串口初始化、液晶顯示初始化。串行中斷接收GPS_OEM板的“$ GPRMC”語(yǔ)句。每當正確接收到“$ GPR MC”語(yǔ)句就更新一次顯示，同時(shí)送出塔鐘走時(shí)的控制信號。

單片機上電復位，通過(guò)串行接口RXD與GPS15XL-W接收機通訊，獲取衛星數據；另一方面步進(jìn)電機的指針快速走時(shí)，若查詢(xún)到按鍵1按下，則此時(shí)的位置為塔鐘的走時(shí)基準點(diǎn)。若查詢(xún)到按鍵2按下，則指針快速走到當前時(shí)刻，繼而正常走時(shí)。單片機通過(guò)P1口與塔鐘控制系統通訊實(shí)現塔鐘校時(shí)。單片機接收GPS接收機發(fā)來(lái)的數據信息，從中篩選出所需要的時(shí)間信息。傳送時(shí)間信息的指令是$GPRMC，是命令頭，其ASCII碼是24，47，50，52，4D，43，2C。緊隨命令頭的是UTC時(shí)間，hhmmss(時(shí)分秒)格式。
此外，單片機接收到的時(shí)間數據為UTC時(shí)間(格林威治時(shí)間)，UTC時(shí)間與世界各地的時(shí)間有時(shí)差，例如，UTC時(shí)間比北京時(shí)間晚8 h，因此，將接收到的UTC時(shí)間加上8 h，即為北京時(shí)間。在對小時(shí)加8的時(shí)候，要注意對日期的影響，因為日期涉及到閏年等問(wèn)題。
步進(jìn)電機每獲得一個(gè)脈沖指針轉過(guò)1．8°，但是塔鐘轉盤(pán)一圈360°，秒針走過(guò)一小格，即6°，但是連續給步進(jìn)電機三個(gè)脈沖，指針只能走5．4°，因此，為了減小誤差，給步進(jìn)電機發(fā)送脈沖的時(shí)序為3—4—3，即單片機按三個(gè)脈沖、四個(gè)脈沖和三個(gè)脈沖給步進(jìn)電機發(fā)送脈沖，塔鐘指針走過(guò)5．4°、7．2°和5．4°，照此循環(huán)發(fā)送，所以每三秒鐘就可以消除指針轉動(dòng)的誤差。
因此，在軟件設計中，首先判斷當前的時(shí)刻的秒值與三相除所得余數，余數為0和2，則發(fā)送3個(gè)脈沖，若余數為1，則發(fā)送4個(gè)脈沖，以此類(lèi)推。秒針每轉過(guò)一圈為一分，即分針走過(guò)一小格；分針每轉過(guò)一圈為一小時(shí)，即帶動(dòng)時(shí)針走一大格。塔鐘按上述情況走時(shí)。GPS時(shí)間信息每秒鐘校正一次塔鐘走時(shí)，從而保證塔鐘走時(shí)的高精度。

4 結論
因采用了GPS作為塔鐘走時(shí)的標準時(shí)鐘源，解決了塔鐘走時(shí)不準確的問(wèn)題，控制系統硬件設計簡(jiǎn)單，抗干擾性強，系統運行穩定可靠，具有很好的實(shí)用性。