GPS智能塔鐘控制系統(tǒng)的研究

由于GPS15XL-W輸出的是RS232電平，AT89C51單片機(jī)是CMOS電平，所以二者之間通信需要電平轉(zhuǎn)換。如圖3所示。

4 軟件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要有兩部分：單片機(jī)控制時(shí)鐘走時(shí)及單片機(jī)接收GPS接收機(jī)時(shí)間信息進(jìn)行實(shí)時(shí)校時(shí)，前者較為簡單此處不再贅述，僅對校時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行介紹。
4．1 GPS同步校時(shí)方案選擇
GPS的校時(shí)可分為兩種類型：脈沖中斷方式和串行通信接口方式。GPS本身提供的時(shí)間信息是非常精確的。但采用哪種方式對自動保護(hù)裝置中的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片進(jìn)行授時(shí)，就成了保證時(shí)間精度的關(guān)鍵。本設(shè)計(jì)選擇串行通信方式可以滿足塔鐘基本要求。
串口通信方式是以串行數(shù)據(jù)流的方式輸出時(shí)間信息，各個(gè)自動保護(hù)裝置接收每秒一次的串行時(shí)間信息來進(jìn)行校時(shí)。在此校時(shí)過程中，串口發(fā)送以及接受數(shù)據(jù)都是采用中斷方式，雙方的中斷處理程序都將占用CPU的時(shí)間，此外延時(shí)的大小還與雙方串口中斷優(yōu)先級的設(shè)置有關(guān)。另外，在串行通信方式中，數(shù)據(jù)是按照一定的波特率逐位傳輸?shù)?，因此總線傳輸也將有延時(shí)，該延時(shí)的大小與波特率以及傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量均有關(guān)。在以上影響校時(shí)精度的各個(gè)因素中，只有傳輸延時(shí)是可以準(zhǔn)確計(jì)算的，其他的只能作大致的估計(jì)，在將以上因素綜合考慮后，可以通過給時(shí)間信息一個(gè)修正值，來保證校時(shí)的精度。
4．2 獲取GPS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息
GPS20EM板采用NMEA20183通信標(biāo)準(zhǔn)格式，可以輸出多種句型，均以“$”開頭。設(shè)計(jì)要提取的語句是“$GPRMC”，$GPRMC，1>，2>，3>，4>，5>，6>，7>，8>，9>，10>，11> 3 hh CR>，LF>。
軟件編譯窗口如圖4所示：

5 小結(jié)
在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，完成以下幾個(gè)部分：
(1)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)以可靠性和實(shí)用性為原則，選用器件在保證可用的基礎(chǔ)上，盡量使電路簡化，在設(shè)計(jì)過程中，用實(shí)驗(yàn)的方法完成了全部軟件與硬件配合的調(diào)試工作；
(2)接收模塊的軟件是用匯編語言完成的，它的功能是從GPS15XL-W中提取準(zhǔn)確的時(shí)間信息；
(3)完成母鐘走時(shí)和顯示的功能；
(4)向伺服電機(jī)發(fā)送脈沖帶動子鐘的走時(shí)功能。