侯娜+張志勇

摘要：通過研究將單片機(jī)的GPS授時(shí)顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)作為研究的重點(diǎn)，總結(jié)了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，核心目的是通過顯示系統(tǒng)的完善設(shè)計(jì)，保證工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的安全心機(jī)合理性，為單片機(jī)GPS授時(shí)顯示系統(tǒng)工程項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)提供支持。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī) GPS授時(shí)顯示 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及發(fā)展的過程中，科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新在某種程度上得到了人們的廣泛關(guān)注，GPS授時(shí)系統(tǒng)在該種背景下實(shí)現(xiàn)了運(yùn)用。GPS授時(shí)系統(tǒng)作為一種利用一定接受設(shè)備接受衛(wèi)星上的原子鐘的時(shí)問信號(hào)，將其內(nèi)容傳送給單片機(jī)，可以在單片機(jī)處理之后將相關(guān)內(nèi)容發(fā)送到顯示設(shè)備之中，從而為人們提供了精確化的信息資源?，F(xiàn)階段單片機(jī)運(yùn)用在了工業(yè)發(fā)展中的各個(gè)領(lǐng)域，通過單片機(jī)的使用，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)值的精確化計(jì)算，并在此基礎(chǔ)上完成項(xiàng)目工程的控制能力，因此，在單片機(jī)的GPS授時(shí)顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要保證信息資源運(yùn)用的精準(zhǔn)性，實(shí)現(xiàn)GPS授時(shí)顯示系統(tǒng)的合理運(yùn)用。

1 單片機(jī)的GPS授時(shí)顯示系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

在工程項(xiàng)目顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，其核心的項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案主要有三個(gè)基本部分組成，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。通過系統(tǒng)的運(yùn)用，可以完善數(shù)據(jù)資源的及時(shí)、有效處理，而且也可以在處理數(shù)據(jù)運(yùn)用中，完成數(shù)據(jù)的指示分析，為數(shù)據(jù)資源的及時(shí)性傳輸提供有效支持。

2 GPS授時(shí)系統(tǒng)原理

2.1 空間衛(wèi)星系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在GPS系統(tǒng)工作中，其工作衛(wèi)星主要有21顆，備用衛(wèi)星有3顆，每顆衛(wèi)星之中都會(huì)有4臺(tái)高精度的原子鐘，其中的原子鐘也正是衛(wèi)星中的核心設(shè)備。當(dāng)該系統(tǒng)發(fā)射出標(biāo)準(zhǔn)的頻率時(shí)，可以為GPS定位系統(tǒng)提供精準(zhǔn)性較強(qiáng)的時(shí)問信號(hào)。對(duì)于這些衛(wèi)星系統(tǒng)而言，會(huì)等問隔的分布在六個(gè)軌道而之中，不同的軌道而夾角為600，通過這種分布方式的排列，可以保證地球所有位置的設(shè)計(jì)都有四個(gè)衛(wèi)星存在，實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)檢測的及時(shí)性及穩(wěn)定性。同時(shí)，在GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，其中的定位精確度相對(duì)較高，在地面無線電波定位中會(huì)受到精度大的影響，但是，通過人們對(duì)電離層以及對(duì)流程的精確性認(rèn)知，可以構(gòu)建相對(duì)完善的誤差修正系統(tǒng)，從而為精準(zhǔn)性時(shí)間的獲取提供支持。

2.2 地面監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在地面監(jiān)控系統(tǒng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的過程中，其整個(gè)系統(tǒng)形式主要包括了不同的組成部分，有主控站、監(jiān)測站以及注入站，其中的主控站主要是為了接受GPS衛(wèi)星信號(hào)，并及時(shí)協(xié)調(diào)、管理所有的地面控制系統(tǒng)，為地面監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供良好支持。

2.3 GPS用戶系統(tǒng)設(shè)計(jì)

對(duì)于GPS用戶系統(tǒng)而言，主要包括了用戶接收機(jī)、單片機(jī)以及顯示設(shè)備，接收機(jī)在信息獲取中，會(huì)將接收到的星歷參數(shù)和時(shí)間信號(hào)傳輸該單片機(jī)，然后經(jīng)過單片機(jī)的處理，得到精確性的時(shí)間信息，然后通過單片機(jī)的系統(tǒng)傳輸，將準(zhǔn)確的時(shí)間信息發(fā)送給用戶。對(duì)于GPS系統(tǒng)中的信號(hào)接收裝置，是信息接收機(jī)處理的核心環(huán)節(jié)，在技術(shù)優(yōu)化發(fā)展的背景下，單片機(jī)的種類也逐漸增多，信息處理短時(shí)間相對(duì)較快，而且具有較低的耗能及較強(qiáng)的干擾能力，因此，在戶外勘測以及室內(nèi)監(jiān)測中都可以實(shí)現(xiàn)信息的及時(shí)處理。

2.4 GPS授時(shí)工作系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在GPS授時(shí)工作系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，GPS由于衛(wèi)星時(shí)鐘不同步的問題，當(dāng)GPS信號(hào)在通過電離層以及對(duì)流層時(shí)會(huì)由于折射的原因，出現(xiàn)速度傳播不及時(shí)的現(xiàn)象，從而引起時(shí)間誤差。對(duì)于接收機(jī)時(shí)鐘與GPS衛(wèi)星時(shí)鐘之間的誤差因素而言，出現(xiàn)這一問題的現(xiàn)象主要可以分為以下兩點(diǎn)：第一是信號(hào)一灌輸傳播達(dá)到接收機(jī)時(shí)，會(huì)發(fā)出現(xiàn)延誤現(xiàn)象；第二，信號(hào)通過地球電離層以及對(duì)流層時(shí)，由于傳播速度的變化，會(huì)出現(xiàn)一定的差值，因此，在授時(shí)系統(tǒng)工作的過程中，為了減少傳播中的誤差，可以構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，其計(jì)算過程如公式（1）。其中的S真主要是通過坐標(biāo)所計(jì)算出的GPS及接收機(jī)之間的距離；S偽是通過GPS衛(wèi)星所發(fā)出的測距碼信號(hào)，通過傳輸延遲新藥的分析，計(jì)算出S偽的數(shù)值；c是指真空光速；φ是接收機(jī)與GPS衛(wèi)星的時(shí)鐘差，△是電離層以及對(duì)流層在傳播中由于速度變化所發(fā)生的誤差。

S真=S偽-cφ-△→φ=l/e（S偽-S真-△）（1）

3 單片機(jī)的GPS授時(shí)顯示系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.1 主程序設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)的過程中，需要通過對(duì)參考模塊化的基本原則，進(jìn)行主要工程的設(shè)計(jì)及獨(dú)立函數(shù)的編寫，實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)資源在主程序中的調(diào)度及運(yùn)用。通常情況下，在主程序工程分析中，其基本的工程可以分為以下兩種：一種是系統(tǒng)的初始化；另一種是切面顯示界面。并在串口接收功能確定中實(shí)現(xiàn)函數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。當(dāng)LCD顯示時(shí)間以及位置信息無效時(shí)，所出現(xiàn)的信息是錯(cuò)誤的。

3.2 串口中斷的程序設(shè)計(jì)

通過GPS模塊的使用及一部分析，可以是相愛異步串口與單片機(jī)的穩(wěn)定通信，其中的GPS模塊會(huì)默認(rèn)波特率9600，不會(huì)發(fā)生奇偶校驗(yàn)的問題，其中的數(shù)位為8位，而起始位為1位，停止位也為1位。當(dāng)在串口終端設(shè)計(jì)中，每次接受到”時(shí)，就需要執(zhí)行接受的初始化程序，并命令系統(tǒng)接收指針指向接受緩存的首要位置。當(dāng)接受到的信息為‘＼n時(shí)，也就意味著PMC信息接受完成，在這種背景下就需要進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)志的科學(xué)處理。

3.3 LCD模塊程序設(shè)計(jì)

在LCD模塊程序優(yōu)化設(shè)計(jì)中，單片機(jī)接受串口數(shù)據(jù)需要實(shí)現(xiàn)資源的有效保存，并在接受完畢之后，將LCD寫入界面，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)位的留空處理，當(dāng)數(shù)據(jù)單片機(jī)在處理完畢之后，需要實(shí)現(xiàn)界面LCD工程數(shù)據(jù)的有效填寫。同時(shí)，在程序項(xiàng)目設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，也需根據(jù)項(xiàng)目的時(shí)間進(jìn)行流程的設(shè)計(jì)。在轉(zhuǎn)換時(shí)間中，需要將UTC實(shí)踐加8小時(shí)，然后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行判斷及確立，檢查其小時(shí)是否超過23，當(dāng)小時(shí)大于等于24小時(shí)時(shí)，需要將日期加一，然后檢查日期時(shí)候超過當(dāng)天的月數(shù)，在讀取月數(shù)值的過程中，需要在代碼中找到當(dāng)月對(duì)應(yīng)的天數(shù)，當(dāng)月數(shù)為2月是，需要判斷是否為運(yùn)年的2月。

3.4 延時(shí)程序的設(shè)計(jì)

在該中程序設(shè)計(jì)及分析中，需要通過對(duì)液晶屏顯示內(nèi)容的分析，實(shí)現(xiàn)GPS授時(shí)信息與UTC時(shí)間進(jìn)行有效延遲。同時(shí)，在GPS模塊系統(tǒng)輸出及串口數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)中，需要通過對(duì)信息資源內(nèi)容的同步分析，保證數(shù)據(jù)內(nèi)容的合理延遲，并在發(fā)現(xiàn)延遲之后，進(jìn)行串口數(shù)據(jù)的合理問題，為串口數(shù)據(jù)的合理分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)體用良好支持。與此同時(shí)，在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)優(yōu)化分析的背景下，可以通過輸出秒脈沖的GPS模塊，在該種模塊使用中，可以將其作為UTC的同步信號(hào)，將信號(hào)外部中斷處理，通過信號(hào)模塊的合理確定，實(shí)現(xiàn)延時(shí)程序的合理運(yùn)用，為系統(tǒng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的合理性提供良好支持。

4 結(jié)束語

伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行及穩(wěn)定發(fā)展，市場中出現(xiàn)了各種專業(yè)性的授時(shí)的接收機(jī)，在該系統(tǒng)運(yùn)用的過程中，可以實(shí)現(xiàn)ns級(jí)時(shí)間的精準(zhǔn)性分析，但是，在該種系統(tǒng)設(shè)計(jì)及運(yùn)用的過程中，其價(jià)格相對(duì)較高，不能被普通用戶所使用，而通過串口輸出的授時(shí)使用，可以充分顯示出GPS衛(wèi)星時(shí)間確定的精準(zhǔn)性，通過數(shù)據(jù)資源的優(yōu)化以及工程項(xiàng)目的合理設(shè)計(jì)，充分滿足用普通用戶的基本需求，實(shí)現(xiàn)GPS授時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性及合理性，為GPS授時(shí)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供良好支持。

參考文獻(xiàn)

[1]杜俊，董松.基于單片機(jī)的GPS定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].甘肅科技，2016（19）： 25-27.

[2]普仕凡，徐名峰，張麗艷，等，基于AVR單片機(jī)的IRIG-B碼授時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].大連交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2014 （03）： 97-100.

[3]陳海峰，陳盛闖，基于單片機(jī)的OLED顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子設(shè)計(jì)工程.2015（20）：137-140.endprint