GPS-2000型數(shù)字報時鐘的設計
數(shù)字技術的發(fā)展速度讓人驚嘆,它已滲透到廣播電視的每個角落,然而對于一部電子鐘,則是播出部門一直不可缺少的。我們結合工作環(huán)境,應用先進的電子器件,如:
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/201612/328514.htm1.單片機采用抗干擾極強的AT89C52.
2.時鐘芯片選用X1228,因為X1228的主要特點是內部有6個模擬微調位用來調整X1和X2引腳間的片內負載電容,有效負載電容范圍從5pf至19.75pf.對電容調整每位有不同的權重,這將允許使用6pf或12.5pf的晶體,這樣使內部時鐘更加精準。
3.利用GSU-36A3(GPS)接收模塊中的高精度UTC(世界時)自行設計研發(fā)了這款走時精確的電子鐘,顯示有兩種方式:(1)為LED數(shù)碼顯示,其驅動芯片有8個驅動器,每個驅動器輸出最大電流50mA.(2)LCD液晶顯示。
一、捕獲高質量GPS信息
GPS-2000型數(shù)字報時鐘應用的是GSU-36A3(GPS)接收模塊,它具有18個混合通道接收系統(tǒng),系統(tǒng)輸出為串行輸出,電平為RS-232接口電平。GSU-36A3的天線部分是有源天線,它不支持無源天線,所以對天線的長度要求非常嚴格,天線為50歐銅軸電纜,在GPS傳感器中我們只是利用了此系統(tǒng)中的5個GPS傳感器。
(1)GPS定位數(shù)據(jù)傳感器(GPGGA)
用此傳感器接收GPS的質量指示,當接收數(shù)據(jù)為0時,此系統(tǒng)校正實時時鐘系統(tǒng)無效。
(2)GPS衛(wèi)星信號傳感器(GPGSU)
當前視野范圍內的可能收到的衛(wèi)星總數(shù),當收到4顆以下GPS衛(wèi)星時,此系統(tǒng)校正實時時鐘系統(tǒng)無效。
(3)GPS睡眠工作模式設定信息傳感器(PKODG)
當接收到無線狀態(tài)斷線時=1,短路時=2,對實時時鐘系統(tǒng)校正無效。
(4)經(jīng)度/緯度傳感器(GPGLL)
當東經(jīng)一有變化時,此系統(tǒng)校正實時時鐘無效。
(5)GPS時間和日期傳感器(GPZDA)
當前4個傳感器工作正常時,可利用此傳感器接收到的時間對實時時鐘系統(tǒng)進行校正。電路圖如圖1所示。
二、GPS-2000型數(shù)字報時鐘的抗干擾設計
我們知道絕大多數(shù)的干擾來自共地部分,為了使本系統(tǒng)中的單片機部分安全可靠地執(zhí)行命令:(1)電源部分我們采用了5S5-200(DC-DC)電源隔離模塊。(2)應用MAX813芯片增加了看門狗電路。(3)輸入輸出數(shù)據(jù)部分也必須進行隔離,我們采用高速光偶6N137做為隔離器件,這里有5條數(shù)據(jù)輸出線,1條串口輸入線,還有4條輸出控制線。對以上這10條線都進行了隔離。
三、報時電路的設計
1.時鐘芯片X1228使用一個外部的32.768KHZ石英晶體來保持精確的年、月、日、星期、時、分、秒。實時時鐘具有閏年校正和世紀字節(jié),時鐘對少于31日的月也能校正。
2 .利用1 4位二進制串行計數(shù)器/分頻器CD4060(內部帶有振蕩器)組成振蕩頻率為3.2768MHZ,通過分頻后分出1600HZ,再通過7位二進制串行計數(shù)器分頻CD4024得到800HZ,此二個頻率通過CD4066四雙向模擬開關在中央處理器的控制下通過放大電路、阻抗匹配電路,最后平衡輸出OdB信號。
四、顯示電路的設計
因為GPS中沒有星期,那么我們在送顯示時分兩部分:
(1)我們采取了年、月、日、星期的數(shù)據(jù)為x1228內部數(shù)據(jù);
(2)時、分、秒采用GPS數(shù)據(jù),當收不到GPS信息時再發(fā)送x1228內部時、分、秒數(shù)據(jù)。數(shù)碼驅動芯片使用6B595,液晶顯示使用16×2顯示模塊。
五、接口電路的設計
GPS輸出是串行輸出,但它并非是TTL電平,而是RS-232電平,RS-232電平傳輸不能超過20米左右,所以當長距離傳輸時必須用RS-485接口電路進行傳輸。RS-485具有多點雙向通信能力,收發(fā)器采用平衡發(fā)送,差分接收,通信距離為幾十米到上千米,數(shù)字信號的傳輸隨著距離的增加和信號傳輸速率的提高,在傳輸線上的反射、串擾、衰減和共地噪聲等影響將引起信號的畸變,從而限制了通信距離,普通的TTL電路由于驅動能力差,輸入電阻小,靈敏度不高以及抗干擾能力差,因而信號傳輸?shù)木嚯x短,RS-232接口電路,其驅動器輸出信號擺幅比TTL電平大得多,使抗干擾能力大大提高,但RS-232標準規(guī)定驅動器允許有2500PF的電容負載,通信距離將受此電容的限制,例如:采用150PF/m的通信電纜時,最大的距離為15m,RS-232傳輸距離短的另一個原因是RS-232屬于單端信號傳輸,存在共地噪聲和不能抑制共模干擾。GPS-2000型數(shù)字報時鐘有10路報時信號輸出端,1路RS-485信號輸入端和18路RS-485信號輸出端,其輸出端是給子鐘提供GPS信號和校正微機,或微機網(wǎng)絡時鐘,使時鐘顯示和微機自動播出達到完全同步。
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