基于GPS時鐘的打鈴儀設(shè)計
本設(shè)計方案是利用GPS接收電路接收解調(diào)GPS信號,從中提取時間信號作為打鈴儀的時間基準(zhǔn)。因GPS信號中的時間是由銫原子鐘產(chǎn)生的,時間精度極高,故而可使打鈴儀的計時精度很高,計時誤差遠(yuǎn)小于1 s。GPS接收電路如圖2所示,由GPS天線和GPS模塊組成。
GPS天線將1 575.42 MHz的高頻信號接收下來,送往GPS模塊進(jìn)行低噪聲放大、變頻轉(zhuǎn)換為中頻信號;中頻信號經(jīng)采樣、量化后,轉(zhuǎn)換為數(shù)字中頻信號;數(shù)字中頻信號進(jìn)入相關(guān)通道,經(jīng)過處理后,解譯出導(dǎo)航電文;GPS模塊內(nèi)微處理器接收導(dǎo)航電文數(shù)據(jù),并進(jìn)行相應(yīng)處理后串行輸出定位、時間、速度等信息。
GPS模塊采用GS-312。該模塊內(nèi)的基帶處理采用SiRF公司的Star III架構(gòu)芯片組。該芯片組配備20萬個相關(guān)器,具有-159 dBm的接收靈敏度,且功耗低。該模塊的各個引腳功能如表1所列。
GS-312的8腳應(yīng)當(dāng)外接電池。如不接電池,當(dāng)系統(tǒng)主電源斷電后重新上電時,GS-312為冷啟動,其初次接收GPS信號并成功輸出定位時間信息最長時間達(dá)42 s;若接上電池,當(dāng)系統(tǒng)主電源斷電后重新上電時,GPS模塊為熱啟動,其初次接收GPS信號并成功輸出定位時間信息僅需1 s。
在某些使用場合,GPS天線與系統(tǒng)線路板之間距離較遠(yuǎn)才能較好地接收到GPS信號,故而采用RS422標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行較遠(yuǎn)距離的GPS解調(diào)輸出信號的傳送。電路如圖2所示,在具體工程中將IC2和GPS模塊單獨制作成室外單元,通過八芯電纜與室內(nèi)主電路的IC1及電源相連。RS422是EIA推薦的“平衡式電壓數(shù)字接口電路的電氣特性標(biāo)準(zhǔn)”。該標(biāo)準(zhǔn)是為改善RS-232C且與RS-232C兼容而制定的。它的特點是采用平衡傳送,差分接收方式。其中發(fā)送接收一個信號均用兩條線,而完全不使用信號地,且數(shù)據(jù)傳送更遠(yuǎn),抗干擾能力更強。Maxim公司的MAX488收發(fā)器芯片滿足RS-232、RS-422、RS-485通信標(biāo)準(zhǔn),該芯片內(nèi)含有1個驅(qū)動器和1個接收器,同時具有低功耗、單+5 V供電、驅(qū)動器過載保護(hù)、無需外接元件等特點,其共模輸入電壓范圍為-7~+12 V,因而應(yīng)用廣泛。MAX488的引腳功能如表2所列。
MAX488通過傳輸線驅(qū)動器把邏輯電平轉(zhuǎn)換為電位差信號以完成初始端的信息傳送,而通過傳輸線接收器把電位差轉(zhuǎn)換為邏輯電平實現(xiàn)終端的信息接收,該傳輸形式能提高系統(tǒng)的抗干擾能力以及傳輸距離。圖2中IC1的驅(qū)動器反相輸出端(6Z)和非反相輸出端(5Y)接到IC2接收器反相輸入端(7B)和非反相輸入端(8A),而把IC1的接收器反相輸入端(7B)和非反相輸入端(8A)接到IC2的驅(qū)動器反相輸出端(6Z)和非反相輸出端(5Y),從而構(gòu)成一個較遠(yuǎn)距離的全雙工通信。該電路的通信速率最高可達(dá)0.25 Mbps,經(jīng)實驗可靠通信距離可達(dá)20 m以上。
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