基于單片機的GPS授時顯示系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

侯娜+張志勇

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

【關(guān)鍵詞】單片機 GPS授時顯示 系統(tǒng)設(shè)計 項目實現(xiàn)

在社會經(jīng)濟運行及發(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授時系統(tǒng)在該種背景下實現(xiàn)了運用。GPS授時系統(tǒng)作為一種利用一定接受設(shè)備接受衛(wèi)星上的原子鐘的時問信號，將其內(nèi)容傳送給單片機，可以在單片機處理之后將相關(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)階段單片機運用在了工業(yè)發(fā)展中的各個領(lǐng)域，通過單片機的使用，可以實現(xiàn)數(shù)值的精確化計算，并在此基礎(chǔ)上完成項目工程的控制能力，因此，在單片機的GPS授時顯示系統(tǒng)設(shè)計中，需要保證信息資源運用的精準性，實現(xiàn)GPS授時顯示系統(tǒng)的合理運用。

1 單片機的GPS授時顯示系統(tǒng)的總體設(shè)計

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

2 GPS授時系統(tǒng)原理

2.1 空間衛(wèi)星系統(tǒng)的設(shè)計

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)星之中都會有4臺高精度的原子鐘，其中的原子鐘也正是衛(wèi)星中的核心設(shè)備。當該系統(tǒng)發(fā)射出標準的頻率時，可以為GPS定位系統(tǒng)提供精準性較強的時問信號。對于這些衛(wèi)星系統(tǒng)而言，會等問隔的分布在六個軌道而之中，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)計都有四個衛(wèi)星存在，實現(xiàn)信息系統(tǒng)檢測的及時性及穩(wěn)定性。同時，在GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)設(shè)計的過程中，其中的定位精確度相對較高，在地面無線電波定位中會受到精度大的影響，但是，通過人們對電離層以及對流程的精確性認知，可以構(gòu)建相對完善的誤差修正系統(tǒng)，從而為精準性時間的獲取提供支持。

2.2 地面監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

在地面監(jiān)控系統(tǒng)項目設(shè)計的過程中，其整個系統(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，并及時協(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)計提供良好支持。

2.3 GPS用戶系統(tǒng)設(shè)計

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

2.4 GPS授時工作系統(tǒng)設(shè)計

在GPS授時工作系統(tǒng)運行的過程中，GPS由于衛(wèi)星時鐘不同步的問題，當GPS信號在通過電離層以及對流層時會由于折射的原因，出現(xiàn)速度傳播不及時的現(xiàn)象，從而引起時間誤差。對于接收機時鐘與GPS衛(wèi)星時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：第一是信號一灌輸傳播達到接收機時，會發(fā)出現(xiàn)延誤現(xiàn)象；第二，信號通過地球電離層以及對流層時，由于傳播速度的變化，會出現(xiàn)一定的差值，因此，在授時系統(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，其計算過程如公式（1）。其中的S真主要是通過坐標所計算出的GPS及接收機之間的距離；S偽是通過GPS衛(wèi)星所發(fā)出的測距碼信號，通過傳輸延遲新藥的分析，計算出S偽的數(shù)值；c是指真空光速；φ是接收機與GPS衛(wèi)星的時鐘差，△是電離層以及對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 單片機的GPS授時顯示系統(tǒng)的實現(xiàn)

3.1 主程序設(shè)計

在系統(tǒng)主程序設(shè)計的過程中，需要通過對參考模塊化的基本原則，進行主要工程的設(shè)計及獨立函數(shù)的編寫，實現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)資源在主程序中的調(diào)度及運用。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現(xiàn)函數(shù)的優(yōu)化設(shè)計。當LCD顯示時間以及位置信息無效時，所出現(xiàn)的信息是錯誤的。

3.2 串口中斷的程序設(shè)計

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的穩(wěn)定通信，其中的GPS模塊會默認波特率9600，不會發(fā)生奇偶校驗的問題，其中的數(shù)位為8位，而起始位為1位，停止位也為1位。當在串口終端設(shè)計中，每次接受到”時，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。當接受到的信息為‘＼n時，也就意味著PMC信息接受完成，在這種背景下就需要進行數(shù)據(jù)標志的科學(xué)處理。

3.3 LCD模塊程序設(shè)計

在LCD模塊程序優(yōu)化設(shè)計中，單片機接受串口數(shù)據(jù)需要實現(xiàn)資源的有效保存，并在接受完畢之后，將LCD寫入界面，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)位的留空處理，當數(shù)據(jù)單片機在處理完畢之后，需要實現(xiàn)界面LCD工程數(shù)據(jù)的有效填寫。同時，在程序項目設(shè)計的基礎(chǔ)上，也需根據(jù)項目的時間進行流程的設(shè)計。在轉(zhuǎn)換時間中，需要將UTC實踐加8小時，然后對系統(tǒng)進行判斷及確立，檢查其小時是否超過23，當小時大于等于24小時時，需要將日期加一，然后檢查日期時候超過當天的月數(shù)，在讀取月數(shù)值的過程中，需要在代碼中找到當月對應(yīng)的天數(shù)，當月數(shù)為2月是，需要判斷是否為運年的2月。

3.4 延時程序的設(shè)計

在該中程序設(shè)計及分析中，需要通過對液晶屏顯示內(nèi)容的分析，實現(xiàn)GPS授時信息與UTC時間進行有效延遲。同時，在GPS模塊系統(tǒng)輸出及串口數(shù)據(jù)設(shè)計中，需要通過對信息資源內(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)計體用良好支持。與此同時，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，將信號外部中斷處理，通過信號模塊的合理確定，實現(xiàn)延時程序的合理運用，為系統(tǒng)項目設(shè)計的合理性提供良好支持。

4 結(jié)束語

伴隨社會經(jīng)濟的運行及穩(wěn)定發(fā)展，市場中出現(xiàn)了各種專業(yè)性的授時的接收機，在該系統(tǒng)運用的過程中，可以實現(xiàn)ns級時間的精準性分析，但是，在該種系統(tǒng)設(shè)計及運用的過程中，其價格相對較高，不能被普通用戶所使用，而通過串口輸出的授時使用，可以充分顯示出GPS衛(wèi)星時間確定的精準性，通過數(shù)據(jù)資源的優(yōu)化以及工程項目的合理設(shè)計，充分滿足用普通用戶的基本需求，實現(xiàn)GPS授時系統(tǒng)設(shè)計的科學(xué)性及合理性，為GPS授時系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計提供良好支持。

參考文獻

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