基于GPS的高精度無(wú)誤差倒計時(shí)牌的設計

1 引言

gps是global positioning system的簡(jiǎn)稱(chēng)，是利用導航衛星進(jìn)行測時(shí)和測距的全球定位系統。它具有精度高、全天候和全球覆蓋能力。將gps應用于時(shí)鐘倒計時(shí)系統中能實(shí)現高精度時(shí)間顯示功能?；趃ps的高精度、倒計時(shí)牌是衛星測時(shí)技術(shù)、計算機技術(shù)及通信技術(shù)三者的有機結合。從功能模塊上看，整個(gè)系統分為gps測時(shí)接收系統和時(shí)鐘顯示系統。它主要完成以下功能：
定時(shí)接收gps衛星發(fā)送的數據并進(jìn)行識別和緩存；
對gps測時(shí)數據進(jìn)行格式轉換，以使編碼格式適于接收；
在給定時(shí)間內刷新ds12c887型時(shí)鐘的時(shí)間；
讀ds12c887時(shí)間，進(jìn)行倒計時(shí)換算并顯示。

2 硬件設計

基于gps的高精度倒計時(shí)牌的硬件結構較為簡(jiǎn)單，包括控制模塊和顯示模塊，如圖1所示。

2.1 控制模塊

89c51型單片機是整個(gè)控制系統的核心，完成對串行口控制器的初始化和數據讀寫(xiě)，還要對接收的各種數據進(jìn)行識別、轉儲及顯示。

由于日本光電公司gsv－15型oem gps接收板傳輸的數據以串行方式輸出一幀10位、波特率為4800bit，mcs－51型單片機串口輸入輸出格式匹配，所以利用單片機串行口直接從oem接收數據。

ds12c887具有提供較高精度年、月、日、時(shí)、分、秒時(shí)間的功能，對其校準后，在掉電情況下，10年之內仍能準確的進(jìn)行計時(shí)，并且能與單片機直接相連。

2.2 顯示模塊

本系統利用74hc595實(shí)現串行方式控制數碼管顯示，占用口線(xiàn)少，硬件結構簡(jiǎn)單。74hc595型串/并轉換移位寄存器具有鎖存和3態(tài)輸出功能。14腳（ser）為串行輸入端；12腳（rclr）為移位時(shí)鐘端，上升沿將14腳數據移入寄存器；11腳（srclr）為鎖存時(shí)鐘端，上升沿鎖存數據；8腳（e）為3態(tài)輸出控制端，接低電平時(shí)輸出數據。

單片機輸出數據和移位時(shí)鐘，在時(shí)鐘上升沿時(shí)將數據移入74hc595。p1.0輸出數據，在移位脈沖上升沿到來(lái)時(shí)數據移出。p1.1輸出移位脈沖。p1.2輸出鎖存脈沖。數據出現在并行輸出端上經(jīng)74hc07驅動(dòng)數碼管顯示，由于數據已被鎖存，在傳送下一組數據時(shí)，前一組數據的內容不變，以此方式進(jìn)行數據的傳送和顯示。由于在控制模塊中已用單片機的串行口接收oem板內容，所以在顯示模塊軟件中要將p1.0、p1.1、p1.2定義為模擬的串行口。這樣，p1.0、p1.2、p1.3就可作為串行口使用。

3 軟件設計

3.1 主程序

包括對單片機自身機制的設置串行口的初始化等，如圖2所示。

3.4 倒計時(shí)子程序

以計算從現在到2006年1月1日為例，單片機讀ds12c887的時(shí)間單元，并將其存放在以69h為起始的單元中。先讀取月份，利用查表的方法計算其下月份到預定時(shí)間的天數。然后再利用查表方式判斷其月份是31天、30天，28天或29天，然后將查表得到的天數減去讀取日期，這樣將二個(gè)天數相加就得到實(shí)際天數。進(jìn)行時(shí)、分、秒的計算時(shí)，首先把2006年1月1日0點(diǎn)0時(shí)0分0秒轉化為2006年12月31日23點(diǎn)59時(shí)60秒，這樣直接利用時(shí)、分、秒相減就得到相差的時(shí)、分、秒。倒計時(shí)流程如圖5所示。

4 結束語(yǔ)

本文所述的基于gps的高精度、無(wú)誤差倒計時(shí)牌經(jīng)調試運行和參數整定后，運行穩定可靠，連續長(cháng)期運行積累的誤差為零，當時(shí)的時(shí)間精度誤差＜15ms。本系統的控制模塊結構簡(jiǎn)單，便于實(shí)際開(kāi)發(fā)應用。