基于GPS時(shí)鐘的打鈴儀設(shè)計(jì)
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時(shí)間：2009-11-17
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
本設(shè)計(jì)方案是利用GPS接收電路接收解調(diào)GPS信號(hào)，從中提取時(shí)間信號(hào)作為打鈴儀的時(shí)間基準(zhǔn)。因GPS信號(hào)中的時(shí)間是由銫原子鐘產(chǎn)生的，時(shí)間精度極高，故而可使打鈴儀的計(jì)時(shí)精度很高，計(jì)時(shí)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(hào)接收下來(lái)，送往GPS模塊進(jìn)行低噪聲放大、變頻轉(zhuǎn)換為中頻信號(hào)；中頻信號(hào)經(jīng)采樣、量化后，轉(zhuǎn)換為數(shù)字中頻信號(hào)；數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)入相關(guān)通道，經(jīng)過(guò)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(shí)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(wàn)個(gè)相關(guān)器，具有-159 dBm的接收靈敏度，且功耗低。該模塊的各個(gè)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(shí)，GS-312為冷啟動(dòng)，其初次接收GPS信號(hào)并成功輸出定位時(shí)間信息最長(zhǎng)時(shí)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(shí)，GPS模塊為熱啟動(dòng)，其初次接收GPS信號(hào)并成功輸出定位時(shí)間信息僅需1 s。
在某些使用場(chǎng)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(hào)，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(hào)的傳送。電路如圖2所示，在具體工程中將IC2和GPS模塊單獨(dú)制作成室外單元，通過(guò)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(diǎn)是采用平衡傳送，差分接收方式。其中發(fā)送接收一個(gè)信號(hào)均用兩條線，而完全不使用信號(hào)地，且數(shù)據(jù)傳送更遠(yuǎn)，抗干擾能力更強(qiáng)。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(gè)驅(qū)動(dòng)器和1個(gè)接收器，同時(shí)具有低功耗、單+5 V供電、驅(qū)動(dòng)器過(guò)載保護(hù)、無(wú)需外接元件等特點(diǎn)，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(guò)傳輸線驅(qū)動(dòng)器把邏輯電平轉(zhuǎn)換為電位差信號(hào)以完成初始端的信息傳送，而通過(guò)傳輸線接收器把電位差轉(zhuǎn)換為邏輯電平實(shí)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(dòng)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(dòng)器反相輸出端(6Z)和非反相輸出端(5Y)，從而構(gòu)成一個(gè)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(shí)驗(yàn)可靠通信距離可達(dá)20 m以上。
評(píng)論