基于单片机的GPS高精度授时时钟设计

—I—学士学位毕业设计（论文）基于单片机的GPS高精度授时时钟设计学生姓名：指导教师：所在学院：专业：农业电气化—II—摘要本文设计了一种基于P89LPC952高速单片机的GPS卫星授时时钟。它由接收机、中央处理单元、LCM显示、键盘、输出接口组成。利用接收机提供的标准时间信号，通过中央处理单元对数据的处理，从而可同步输出时间数据，保证高精度授时。这不仅解决了时间获取问题，而且能真正实现全球范围内的时间校准。更创新性地集成了全世界212个城市的实时时间显示。与传统方法相比，这种全新的时钟同步方法具有实现手段简单、精度高、范围大、不需通道联系、不受地理和气候条件限制等众多优点，是时钟同步的理想方法。本文介绍了基于P89LPC952的GPS授时时钟装置的硬件；根据装置要实现的功能，给出了主程序和中断程序的流程图和程序介绍。关键词：授时时钟P89LPC952GPS中央处理单元ABSTRACT—III—ABSTRACTAkindofGPSsatellitetimingclockbasedontheP89LPC952High-speedMCUisrecommendedinthefollowingthesis.Itiscomposedofreceptors、centralproceedingsections,LCM,keyboardandoutputconnectors.Thecentralproceedingsectioncoulddealwiththedatatomaketheoutputtimedatabyuseofthestandardtimesignalssuppliedbyreceptors,thus,keepinghighlyprecisiontiming.Bythisway,notonlysolvetheproblemofthetimeobtained,butalsothetimeintheworldwideisreallycompletelyunified.Evenmore,creativelyintegrates212citiesoftheworldwide’sreal-timedisplay.Comparedwithconventionalmethod,thisnewsynchronousclockplanhasmanyadvantages,suchassimple,highprecision,wideextension,nochannelsneeded,noconfineofgeographyandweatherenvironmentandsoon.Itistheidealwaytosynchronizetheclock.Inthefollowingpaper,representthehardwareoftheGPStimingclockbasedontheP89LPC952High-speedMCU.Accordingtothefunctionofthedevice,listtheflowchartofthemainprogramandtheinterruptprogramandtheintroductionofthoseprograms.Keywords:TimingclockP89LPC952GPSCentralproceedingsection目录—IV—目录摘要........................................................................................................IIABSTRACT..........................................................................................III前言......................................................................................................IV1.绪论.....................................................................................................11.1设计提出的意义............................................................................11.2课题主要内容................................................................................12.系统设计基础......................................................................................22.1设计思想........................................................................................22.2方案选择........................................................................................22.3本章小结........................................................................................33.系统组成原理及硬件设计..................................................................43.1系统的组成和原理........................................................................43.2硬件电路的设计............................................................................43.3本章小结......................................................................................104.软件设计............................................................................................114.1软件系统结构..............................................................................114.2主要算法设计..............................................................................124.3本章小结......................................................................................155.PCB设计、组装及调试.....................................................................165.1PCB的设计.................................................................................165.2PCB焊接组装.............................................................................175.3电路的调试..................................................................................175.4本章小结......................................................................................18结论.......................................................................................................19参考文献...............................................................................................20致谢.......................................................................................................21附录1系统原理图..............................................................................22附录2主要源代码...............................................................................23前言—IV—前言20世纪70年代的计算机革命产生了一群新的时间用户，他们需要精确的计算机时间。但是，众所周知，计算机时钟的守时性能并不出色。通常，简单的时钟如腕表和家里的挂钟的性能要好于计算机时钟。这种计算机时钟的性能会导致很多问题，因为有很多计算机应用需要时间精度保持在接近1s或更好。例如，出于安全原因，用于金融系统的计算机必须能够精确记录每次转账、交易的精确时间。同样，用于电信计费的计算机，它不仅要求单机能够准确记录通信的时间，还要求另外城市的计算机能够保持时间同步，才能保证网间结算不会出问题。用于精确物理测量获得科学数据的计算机系统需要知道测量的精确时刻，全自动化工业系统也需要计算机在正确的时刻发出控制指令。对同步通信系统，如无线电台、电视基站，需要计算机在正确的时间建立链路连接。授时系统就是使仪器或计算机与国际标准时间达到精确同步。通常，可以用原子钟来保证仪器的时间与国标时间达到精确同步，但是原子钟价格昂贵。这里介绍一种简单、相对廉价的时间同步方法。利用全球定位系统提供的时间信号和秒脉冲，通过软件可以使计算机的时钟与UTC(UniversalTimeCoordinated协调世界时)达到精确的同步。—1—1.绪论1.1设计提出的意义面对着现代社会的快节奏生活，人们对时间的要求就会越来越高。而且现在有很多机构对时间的同步性要求也越来也高，而原子钟的成本又太高，所以，基于单片机的GPS高精度授时时钟将完全能够胜任这些高要求的时间机构。1.2课题主要内容本课题主要设计一个可以接收GPS报文，并能提取报文中的时间信息，在一定时间周期内为系统内的时钟校时，使系统始终运行在秒级精度上。并且可以将GPS的有关时间的报文，通过另一个串口向PC端发送。并且存储212个城市的中英文名称和市区数据，而且可以用液晶无延迟显示这些城市的名称和当前时间，并能通过键盘实时切换的各个城市的高精度时钟。时钟在没有接收到准确的GPS报文的情况下还可以通过键盘对时钟进行手动调整。并且系统内带有一个闹钟，可以通过键盘对其进行调整以及控制其起停。并且系统还有实时显示本地经纬度功能。在硬件设计上，采用先进的SMT工艺，使整个系统迷你化。—2—2.系统设计基础2.1设计思想本系统在设计之