電子與信息工程畢業(yè)論文基于電力線的電子時鐘設計

1、<p>　　本 科 畢 業(yè) 設 計</p><p>　　基于電力線的電子時鐘設計</p><p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級 電子與信息工程 </p><p>　　學生姓名 學號 <

2、/p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　在眾多通信技術中，電力線通信受到越來越廣泛的關注。電力線通信采用已有的電力線作為媒介進行通信，充分

3、利用了已有的線路設備和網(wǎng)絡，具有重復建設少，設備簡單，見效快，不易被破壞等諸多優(yōu)點。但電力線作為傳輸介質(zhì)，具有負載多，噪聲干擾多，信道衰落和多徑延遲嚴重等等不利因素。電子時鐘是一種用于數(shù)字電路技術實現(xiàn)年、月、日、時、分、秒即使的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，具有更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。在數(shù)字時鐘的發(fā)展上看，主要向小型化、多功能化發(fā)展。</p><p>　　本設計要求運

4、用已經(jīng)學過的知識，設計制作電子時鐘，并可以收工和自動調(diào)整設置功能，GPS信號做完本時鐘要接收的時間數(shù)據(jù)信號，本系統(tǒng)能自動接收一定的時鐘數(shù)據(jù)信號自動調(diào)整好時間日期的顯示。GPS的時鐘信號通過載波電力線傳輸?shù)綍r鐘系統(tǒng)，可以解決在一定區(qū)域范圍里的各電子時鐘的準確度，能達到誤差在2秒之內(nèi)。本系統(tǒng)很適合各工礦企業(yè)學校醫(yī)院等作為準確時間使用，解決時鐘的走時累計誤差需要人工調(diào)整的麻煩。</p><p>　　關鍵詞：單片機；電力

5、線；電子時鐘；GPS</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　In numerous communications, electric communication gets more and more extensive attention. Using the existing electric power communicatio

6、n to communicate as media, making full use of the existing line equipment and network, and have redundant construction less, the equipment is simple, quick effect, not easy be destroyed, and many other advantages. But ba

7、ekho lines of force transmission medium, as more noise with load, channel, decline and multipath delay serious etc handicaps. Electronic clock </p><p>　　This design requirements apply have learned knowledge,

8、 design and manufacture of electronic clock, and can work and automatic adjustment functions, GPS signal finished this clock will receive time data signals, the system can automatically receive certain clock data signal

9、automatically adjust the good time or date is displayed. GPS clock signal transmission to power by carrier, which can solve the clock system in a certain area range of various electronic clock accuracy, can achieve error

10、 in 2 </p><p>　　Keywords: SCM; Power lines; Electronic clock; GPS</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　前言1</b></p><p><b>　　第1章 緒論3</b>&

11、lt;/p><p>　　1.1系統(tǒng)框架設計總方案3</p><p>　　1.2系統(tǒng)組成模塊方案4</p><p>　　1.2.1授時方案4</p><p>　　1.2.2時間信號傳輸方案4</p><p>　　1.2.3時鐘方案4</p><p>　　第2章 發(fā)送與接受裝置的電路設計6

12、</p><p>　　2.1 GPS的接收模塊設計6</p><p>　　2.1.1 GPS信號接收原理6</p><p>　　2.1.2 GPS 信號接收硬件設計8</p><p>　　2.2電力線收發(fā)模塊設計9</p><p>　　2.2.1 電力線傳輸模塊原理9</p><p>

13、　　2.2.1 電力線傳輸模塊原理10</p><p>　　第3章 數(shù)字電子時鐘的設計14</p><p>　　3.1數(shù)字電子時鐘設計原理14</p><p>　　3.2數(shù)字電子時鐘顯示電路16</p><p>　　3.3數(shù)字電子時鐘按鍵開關電路18</p><p>　　3.4數(shù)字電子時驅(qū)動電路18<

14、;/p><p>　　3.5數(shù)字電子時鐘主控模塊18</p><p>　　第4章 軟件設計20</p><p>　　4.1 GPS接收軟件設計20</p><p>　　4.1 數(shù)字電子時鐘軟件設計22</p><p>　　第五章 實物的制作與調(diào)試過程24</p><p>　　5.1 PCB

15、板制作24</p><p>　　5.2元器件焊接24</p><p>　　5.3電路調(diào)試24</p><p>　　5.4硬件結構組裝24</p><p>　　5.5軟件系統(tǒng)編寫調(diào)試24</p><p><b>　　總 結25</b></p><p>　　致

16、謝錯誤!未定義書簽。</p><p><b>　　[參考文獻]26</b></p><p>　　附錄A 基于電力線的電子時鐘設計實物圖27</p><p>　　附錄B 部分程序代碼29</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　電子時鐘是一種用于數(shù)

17、字電路技術實現(xiàn)年、月、日、時、分、秒即使的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，具有更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。在數(shù)字時鐘的發(fā)展上看，主要向小型化、多功能化發(fā)展。</p><p>　　數(shù)字時鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時序電路。傳統(tǒng)的設計方法有兩種，一是利用組合邏輯電路和時序電路等中小規(guī)模集成電路來設計；一是利用單片機編程技術來設計。這兩種設計都存在

18、硬件復雜，設計周期長，成本高等缺點。</p><p>　　今日的社會，單片機的使用已超脫我們的想象，平凡到我們的生活中，給我們的生活帶來了巨大的變革，用單片機來控制家用電器已經(jīng)成為了主流。</p><p>　　1、什么是電力線通訊</p><p>　　電力線通信（Power Line Communication，英文簡稱PLC）技術是指利用電力線傳輸數(shù)據(jù)和媒體信號的

19、一種通信方式該技術是把載有信息的高頻加載于電流然后用電線傳輸接受信息的適配器再把高頻從電流中分離出來并傳送到計算機或電話以實現(xiàn)信息傳遞。 該技術最大的優(yōu)勢是不需要重新布線在現(xiàn)有電線上實現(xiàn)數(shù)據(jù)語音和視頻等多業(yè)務的承載實現(xiàn)四網(wǎng)合一終端用戶只需要插上電源插頭就可以實現(xiàn)因特網(wǎng)接入電視頻道接收節(jié)目打電話或者是可視電話。[2]</p><p>　　2、電力線作為通訊載體的特點和優(yōu)勢</p><p>　

20、　無需敷設信號電纜，減少建設投資，即插即用，減少大量的工程。通訊線路和電力線路為一體，減少維護量，不另設專用通訊線路。運行費用很低，因此如何運用電力線wangluo資源潛力，在不影響傳輸電能的基礎上，實現(xiàn)窄帶或是帶寬通信，使之成為繼電信、電話、無線通信、衛(wèi)星通信之后的有一通信網(wǎng)，是多年來國內(nèi)外科技人員技術攻關的又一目標，使電力網(wǎng)又成為一個新的通訊技術手段。</p><p>　　3、電力線通訊業(yè)的現(xiàn)狀</p&

21、gt;<p>　　電力通信網(wǎng)是為了保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行而應運而生的。它同電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)被人們合稱為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的三大支柱。目前，它更是電網(wǎng)調(diào)度自動化、網(wǎng)絡運營市場化和管理現(xiàn)代化的基礎；是確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的重要手段；是電力系統(tǒng)的重要基礎設施。由于電力通信網(wǎng)對通信的可靠性、保護控制信息傳送的快速性和準確性具有及嚴格的要求，并且電力部門擁有發(fā)展通信的特殊資源優(yōu)勢，因此，世界上

22、大多數(shù)國家的電力公司都以自建為主的方式建立了電力系統(tǒng)專用通信網(wǎng)</p><p>　　4、電力通訊的已經(jīng)取得的輝煌成就</p><p>　　我國的電力通信網(wǎng)經(jīng)過幾十年風風雨雨的建設，已經(jīng)初具規(guī)模，通過衛(wèi)星、微波、載波、光纜等多種通信手段構建而成了一個以北京為中心覆蓋全國30個?。ㄊ?、區(qū)）的立體交叉通信網(wǎng)。整個中國電力通信的發(fā)展，從無到有，從小到大，從簡單技術到當今先進技術，從較為單一的通信電

23、纜和電力線載波通信手段到包含光纖、數(shù)字微波、衛(wèi)星等多種通信手段并用，從局部點線通信方式到覆蓋全國的干線通信網(wǎng)和以程控交換為主的全國電話網(wǎng)、移動電話網(wǎng)、數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)，無不展現(xiàn)出電力通信發(fā)展的輝煌成就。隨著通信行業(yè)在社會發(fā)展中作用的提高，以電力通信網(wǎng)為基礎的業(yè)務不再僅僅是最初的程控語音聯(lián)網(wǎng)、調(diào)度時時控制信息傳輸?shù)日瓗I(yè)務，逐漸發(fā)展到同時承載客戶服務中心、營銷系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)（GIS）、人力資源管理系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)（OA）、視頻會議、IP

24、電話等多種數(shù)據(jù)業(yè)務。電力通信在協(xié)調(diào)電力系統(tǒng)發(fā)、送、變、配、用電等組成部分的聯(lián)合運轉(zhuǎn)及保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定、可靠的運行方面發(fā)揮了應有的作用，并有利的保障了電力生產(chǎn)、基建、行政、防汛、電力調(diào)度、水庫調(diào)度、燃料調(diào)度、繼電保護、安全自動裝置、遠動、計算機通信、電網(wǎng)調(diào)度自動化等通信需要。雖然電力通信的自身經(jīng)濟效</p><p>　　國內(nèi)外電力線通信發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　最早的PLC實用技

25、術是一種稱之為“脈沖控制”的通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供速率極低的單向通信，發(fā)射機功率為數(shù)十千瓦，主要用于路燈及負荷控制。20世紀50年代以來，人們開始研究電力線(主要為高壓)通道的高頻特性(5kHz～500kHz)，并在此基礎上開發(fā)了電力系統(tǒng)調(diào)度通信及保護廣泛使用的電力線載波機。20世紀90年代國外開始研究電力線(主要為低壓及中壓)的高頻特性(2MHz～80MHz)，并在此基礎上開發(fā)了實用的高速PLC(PLT)產(chǎn)品及系統(tǒng)。在高壓輸電網(wǎng)(35k

26、V以上)、中壓輸電網(wǎng)(10kv-35kV)以及低壓(10kV以下)的各個領域，數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ崝?shù)率不斷提高。英國聯(lián)合電力公司的子公司Norweb通訊公司于1990年開始電力線載波通信的研究，1995年與加拿大北電網(wǎng)絡合作共同開發(fā)該項技術。1997年這兩家公司聲稱解決了電力線噪聲等問題，取得了電力線載波技術的重大突破，利用新開發(fā)的數(shù)字電力線載波技術DPL(DigitalPower Line)實現(xiàn)了在低壓配電網(wǎng)上進行IMbit／s的遠程通信。

27、[2]從此以后，許多國家的研究機構開展了高速PLC的研究和開發(fā)，如美國的Intellon、Inari公</p><p><b>　　總結：</b></p><p>　　基于電力線自動授時電子時鐘的設計要求運用已經(jīng)學過的知識，設計制作電子時鐘，并可以收工和自動調(diào)整設置功能，GPS信號做完本時鐘要接收的時間數(shù)據(jù)信號，本系統(tǒng)能自動接收一定的時鐘數(shù)據(jù)信號自動調(diào)整好時間日期的顯

28、示。GPS的時鐘信號通過載波電力線傳輸?shù)綍r鐘系統(tǒng)，可以解決在一定區(qū)域范圍里的各電子時鐘的準確度，能達到誤差在2秒之內(nèi)。本系統(tǒng)很適合各工礦企業(yè)學校醫(yī)院等作為準確時間使用，解決時鐘的走時累計誤差需要人工調(diào)整的麻煩。</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1系統(tǒng)框架設計總方案</p><p>　　考慮到本次設計是

29、為了方便時鐘的準確授予，并且為了保持時間的精確程度。故該設計采用了電力線信號傳輸?shù)姆绞絹砭_授予時間，該設計可以解決在一定區(qū)域范圍里的各電子時鐘的準確度，將時間誤差縮小到2秒之內(nèi)，本系統(tǒng)可以讓時間精確誤差更小，更方便解決時鐘的走時累計誤差需要人工調(diào)整的麻煩。本系統(tǒng)用GPS給接收裝置發(fā)送信號GPS OEM板上收到信號后發(fā)送到STC89C54單片機然后用電力線傳播給芯片LM1893進行調(diào)制，接著芯片再將信號利用電力線發(fā)送給時鐘裝置的LM18

30、93解調(diào)再傳送給STC89C58單片機實現(xiàn)信號接收。時鐘模塊是有一塊由1塊STC89C54單片機作為CPU的，用來處理和驅(qū)動時鐘模塊的現(xiàn)實。本設計的框圖如下：</p><p><b>　　圖1.1總框架圖</b></p><p>　　1.2系統(tǒng)組成模塊方案</p><p><b>　　1.2.1授時方案</b></p

31、><p>　　根據(jù)授時手段的不同分為短波授時、長波授時、衛(wèi)星授時、互聯(lián)網(wǎng)和電話授時等。這幾種授時方案有以下特點：</p><p>　　(1).短波授時的基本方法是由無線電臺發(fā)播時間信號（簡稱時號），用戶用無線接收機接收時號，然后進行本地對時。(2).長波授時利用長波（低頻）進行時間頻率傳遞與校準，是一種覆蓋能力比短波強，校準的準確度更高的授時方法。(3).衛(wèi)星授時可以實現(xiàn)發(fā)播信號大面積的覆蓋，

32、而且比起前兩種授時方法，它的精度更高。根據(jù)衛(wèi)星在授時中所起的作用衛(wèi)星授時分為主動式和中轉(zhuǎn)式。主動式衛(wèi)星有精密時鐘，可發(fā)播標準時間信號；中轉(zhuǎn)式僅轉(zhuǎn)發(fā)由地面時間基準通過衛(wèi)星地面站送來的標準時間信號。(4).網(wǎng)絡授時和電話授時，采用用戶詢問方式向用戶提供標準時間信號。衛(wèi)星授時技術因其獨特的優(yōu)勢成為了實現(xiàn)遠距離時間同步的最佳方法。[3]</p><p>　　此次設計是采用衛(wèi)星無線授時方式。其主要原因是結合成本與實用方便性

33、的考慮，GPS不僅普及率高而且授時精準，已成功運用到商業(yè)中數(shù)年，有著較高的評價。</p><p>　　1.2.2時間信號傳輸方案</p><p>　　在時間的傳送方式上也有多種方式：有有線傳輸，電話線傳輸，電力線傳輸?shù)鹊?。本設計采用了電力線的時間信號傳輸方式主要原因是因為電力線傳輸相較與其他幾種傳輸方式都比較準確，其誤差可以精確到2秒之內(nèi)，是其他傳輸方式無法比擬的，電力線如今又運用廣泛，所

34、以我們選擇了此方法。</p><p>　　本設計我們確定使用電力線傳輸方式，所以我們有必要對目前電力線的一些基本特性了解一下。</p><p>　　電力線作為通訊載體的特點和優(yōu)勢。無需敷設信號電纜，減少建設投資，即插即用，減少大量的工程。通訊線路和電力線路為一體，減少維護量，不另設專用通訊線路。運行費用很低，因此如何運用電力線wangluo資源潛力，在不影響傳輸電能的基礎上，實現(xiàn)窄帶或是帶

35、寬通信，使之成為繼電信、電話、無線通信、衛(wèi)星通信之后的有一通信網(wǎng)，是多年來國內(nèi)外科技人員技術攻關的又一目標，使電力網(wǎng)又成為一個新的通訊技術手段。[3]</p><p>　　電力線在生活中到處都有，所以此設計可以說更貼近生活，對運用這方面應該會更加廣泛。</p><p><b>　　1.2.3時鐘方案</b></p><p>　　本設計的電子時鐘

36、主要運用到DS12887時鐘芯片。DSl2887是DALLAS公司推出的8位并行實時時鐘芯片，工作電壓為5V。該芯片具有的并行控制功能使其在與徽處理器接口時能大大提高CPU的工作效率。并且，此芯片的計時精度非常高。在25℃的工作環(huán)境中誤差約為4-1分鐘／月。當外部電源電壓小于3V時，內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)將自動切斷外部電源，改由內(nèi)部鋰電池供電。為了防止電池能量的不必要浪費，廠家通常關閉芯片的內(nèi)部振蕩器，用戶在使用時要注意通過控制寄存器將其打開。&l

37、t;/p><p>　　DS12887的主要特點有[4]</p><p>　?。?）可作為個人計算機的時鐘和日歷；</p><p>　?。?）與MCl46818B和DS1287的管腳兼容；</p><p>　?。?）在沒有外部電源的情況下可工作10年；</p><p>　?。?）自帶晶體振蕩器及鋰電池；</p>

38、<p>　?。?）可計算到2100年前的秒、分、小時、星期、日、月、年七種日歷信息并帶閏年補償；</p><p>　　（6）有二進制碼或BCD碼代表日歷和鬧鐘信息；</p><p>　?。?）有12和24小時兩種制式，12小時制時有AM和PM提示；</p><p>　?。?）可選用夏令時模式；</p><p>　?。?）可以應用于

39、Motorola和Intel兩種總線；</p><p>　?。?0）數(shù)據(jù)/地址總線復用；</p><p>　?。?1）內(nèi)建128字節(jié)RAM；</p><p>　?。?2）14字節(jié)時鐘控制寄存器；</p><p>　?。?3）114字節(jié)通用RAM；</p><p>　?。?4）可編程方波輸出；</p>&l

40、t;p>　?。?5）總線兼容中斷（/IRQ）；</p><p>　?。?6）三種可編程中斷，時間性中斷可產(chǎn)生每秒一次直到每天一次中斷，周期性中斷122~500ms，時鐘更新結束中斷。</p><p>　　本設計過程可分為四部分：</p><p>　?。?）單片機部分，包括電源、警惕振蕩器、復位電路、通訊電路。</p><p>　?。?）

41、時鐘芯片和溫度傳感器，包括時鐘芯片和單片機之間進行數(shù)據(jù)和命令的傳輸電路，溫度傳感器電路。</p><p>　?。?）8255擴展芯片部分，可分為顯示和鍵盤兩部分。8255的數(shù)據(jù)線按控制字與單片機相連。8255的PA口和PB口聯(lián)合控制8哥8位數(shù)碼管顯示。PC口是鍵盤借口，單片機通過PC口以鍵盤掃描的方式獲得鍵值。</p><p>　　第2章 發(fā)送與接受裝置的電路設計</p>

42、<p>　　2.1 GPS的接收模塊設計</p><p>　　2.1.1 GPS信號接收原理</p><p>　　全球定位系統(tǒng) (GPS)是英文Global Positioning System的字頭縮寫詞的簡稱[5]。它的含義是利用導航衛(wèi)星進行測時和測距以構成全球定位系統(tǒng)。它是由美國國防部主導開發(fā)的一套具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。G

43、PS是以衛(wèi)星為基礎的無線電衛(wèi)星導航定位系統(tǒng),它具有全能性、全球性、全天候、連續(xù)性和實時性的精密三維導航與定位功能,而且具有良好的抗干擾性和保密性。因此,GPS技術率先在大地測量、工程測量、航空攝影測量、海洋測量、城市測量等測繪領域得到了應用,并在軍事、交通、通信、資源、管理等領域展開了研究并得到廣泛應用。</p><p><b>　　GPS工作原理</b></p><p&

44、gt;　　GPS設備 (Global Position System)即全球定位系統(tǒng),用于接收并解析太空中數(shù)個衛(wèi)星回傳電波中的軌道信息及時刻信息,來計算出GPS接收器所在位置的經(jīng)度、緯度、水平高度及移動速度。GPS設備基本配備通常包含了一個GPS接收器、解析器及一部高效率的微電腦[5]。</p><p>　　GPS系統(tǒng)構成一個完整的GPS主要由空間段、控制段和用戶段三部分構成。(1)空間段由分布在6個軌道面上的2

45、4顆衛(wèi)星組成。衛(wèi)星軌道高度20200km,傾角55度,周期12小時。衛(wèi)星用L波段的兩個無線電載波向廣大用戶連續(xù)不斷地發(fā)送導航定位信號,導航定位信號中含有衛(wèi)星的位置信息,使衛(wèi)星成為一個動態(tài)的已知點。在地球的任何地點、任何時刻,在高度角15°以上,平均可同時觀測到6顆衛(wèi)星 ,最多可達到9顆。衛(wèi)星的軌道分布保證在世界各地任何時間可見到至少 6顆衛(wèi)星 ,衛(wèi)星連續(xù)向用戶提供位置和時間信息。(2)控制段由分布在全球的一個主控站、五個監(jiān)測站

46、和三個注入站組成。主控站位于Colorado。監(jiān)測站跟蹤視野內(nèi)所有GPS衛(wèi)星、收集衛(wèi)星測距信息,并把收集的信息送到主站。主控站根據(jù)各監(jiān)測站對 GPS衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù),計算各衛(wèi)星的軌道參數(shù)、鐘差參數(shù)等,并將這些數(shù)據(jù)編制成導航電文,傳送到注入站,再由注入站將主控站發(fā)來的導航電文注入到相應衛(wèi)星的存儲器中。(3)用戶段由 GPS接收機、數(shù)據(jù)處理軟件及其終端設備(如計算機)等組成。GPS接收機可捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星的信號,跟蹤

47、衛(wèi)星的運行,并對信號進行</p><p>　　GPS信號接收機不僅需要功能較強的機內(nèi)軟件，而且需要一個多功能的GPS數(shù)</p><p>　　據(jù)測后處理軟件包。接收機加處理軟件包，才是完整的GPS信號用戶設備。本系統(tǒng)采中，我們采用上海力浪電子有限公司超高靈敏度接收OEM開發(fā)板GPS-R35，該開發(fā)板采用SiRF StarIll chipset晶片組設計。GPS．R35要性能如下： </

48、p><p>　　定位精度高：定位精度小于10m </p><p>　　超高靈敏度：靈敏度達-159dbm </p><p>　　通道數(shù)： L1 1575．42MHz， </p><p>　　C／A碼， 20并行通道 </p><p>　　定位時間： hot／warm／cold：l／38／42see．

49、</p><p>　　定位精度： <10meters at 2D， RMS </p><p>　　重 量： 145克 </p><p>　　輸出信息： NMEA0183 Version 2．4 ASCII </p><p>　　數(shù)據(jù)接口： RS232，TTL </p><p&g

50、t;　　GPS．R35特色是城市峽谷、高架下面等弱信號的地方，以及汽車內(nèi)部任何位置都可以快速、準確定位。GPS．R35可直接作為汽車監(jiān)控、導航、行車記錄，以及個人PC、PDA定位系統(tǒng)等相關應用。采用GPS25L S OEM 板來接收衛(wèi)星信號,完成GPS主要數(shù)據(jù)的采集以及簡單的定位解算功能. OEM 板接上天線,一通電便能通過輸出接口向外輸出各種星歷數(shù)據(jù).通過指令可控制OEM 輸出數(shù)據(jù)格式;單片機接收到OEM 板輸出的數(shù)據(jù)后進行分析計算并

51、存儲時間數(shù)據(jù);通過單片機輸出口來控制6位發(fā)光數(shù)碼管的工作,并顯示出時、分、秒數(shù)據(jù)[6]。</p><p>　　GPS - OEM板的工作原理比較簡單:衛(wèi)星發(fā)送的GPS信號經(jīng)天線和射頻連接器進入到射頻集成電路,將GPS信號轉(zhuǎn)換成頻率L1=1575.42MHz;再將該信號傳入到IQ信號處理器中解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導航電文,解算出測點的三維坐標、時間等信息。將處理完的信息存儲到32位的處理器中,并由串口輸出串行數(shù)據(jù)

52、。</p><p>　　GPS的通訊協(xié)議比較多，其中NMEA(National Marine Electronics Association) 0183協(xié)議為GPS接收機和其他航海電子產(chǎn)品的導航數(shù)據(jù)輸出格式，是目前普遍使用且為大多數(shù)生產(chǎn)商遵循的協(xié)議之一，以下為其基本通訊參數(shù)及報文格式[6]。</p><p>　　(1)NMEA0183報文格式 </p><p>　　

53、NMEA0183協(xié)議報文的語句串(ASCII字符)格式全部信息可如下表示： </p><p>　　$AAXXX，ddd…ddd， ·hh<CR><LF> </p><p><b>　　說明如下： </b></p><p>　　$ 串頭，表示串開始 </p>

54、<p>　　AA 識別符 </p><p>　　XXX 語句名 </p><p>　　ddd 數(shù)據(jù)字段，字母或數(shù)字 ，</p><p><b>　　數(shù)據(jù)分隔符 </b></p><p>　　·llll 校驗和 </p><p>　

55、　<CI> 回車控制符 </p><p>　　<LF> 換行控制符 </p><p>　　(2)NMEA0183具體內(nèi)容 </p><p>　　通常，GPS接收機每秒通過直接計算產(chǎn)生一次定位數(shù)據(jù)，位置時間信息通過封裝成GPS報文交給主機。NMEA0183報文輸出的常用語句信息包含內(nèi)容。 <

56、;/p><p><b>　　NMEA種類說明 </b></p><p>　　GPGGA 衛(wèi)星定位數(shù)據(jù) </p><p>　　GGPLL 地理位置一經(jīng)度和緯度 </p><p>　　GPGSA 導航偏差和有源衛(wèi)星 </p><p>　　GPGSV 可收到信

57、號的GPS衛(wèi)星狀態(tài) </p><p>　　GPRMC 推薦最小數(shù)據(jù)量的GPS具體內(nèi)容／傳輸數(shù)據(jù) </p><p>　　GPVTG 對地方向及對地速度 </p><p>　　其中GPRMC是推薦最小數(shù)據(jù)，適合海上船只或地面交通工具使用，可給出世界標準時間、經(jīng)／緯度、航行速度／方向等信息。輸出范例為：</p><p>　　

58、$GPRMC，161229．487，A，3723．2475，N，12158．3416，W，O．13，309．62，120598，·10<CR><LF> </p><p>　　其詳細說明如下所示。 </p><p>　　名稱 實例 說明 </p><p>　　訊信代號

59、 SGPRMC RMC規(guī)范臺頭 </p><p>　　標準定位時間 161229．487 時時分分秒秒．秒秒秒 </p><p>　　定位狀態(tài) A A=資料可用，V=資料不可用 </p><p>　　緯度 3723．2

60、475 度度分分．分分分分 </p><p>　　南北半球指示 N 北半球(N)南半球(S) </p><p>　　經(jīng)度 12158．3416 度度分分．分分分分 </p><p>　　東西半球指示 W 東半球(

61、E)西半球(W) </p><p>　　對地速度 0．13 0．0至1851．8節(jié) </p><p>　　對地方向 309．62 實際值 </p><p>　　日期 120598 日日月月年年 </p>&l

62、t;p>　　磁極變量(1) 東半球 </p><p>　　校驗碼 *10 </p><p>　　<CR><LF> 信息結束</p><p>　　2.1.2 GPS 信號接收硬件設計</

63、p><p>　　GPS OEM與89C54的連接GPS OEM 板有2個串行口,其串口2用來接收RTCM SC104版本2.1的GPS差分信息,相位數(shù)據(jù)輸出. 串口1是異步串行數(shù)據(jù)通信接口,因此可與89C54單片機進行異步串行數(shù)據(jù)通信.由于串口配置的電平為標準的RS232電平,而89C54單片機的輸出電壓為0~5v的TTL電平,二者的電壓規(guī)范不一致,所以不能直接進行通訊.為使TTL 電平與RS232標準協(xié)調(diào),采用了M

64、AXIM 公司的多路發(fā)送,接收集成芯片MAX232,在不外加#12電源的情況下,實現(xiàn)單片機與OEM 板的串行通信[7]。</p><p>　　在GPS串口中斷服務程序中，只要識別出$GPZDA語句，然后分離出各字段的值，校驗無誤后就可以得出GPS同步的標準時間。</p><p>　　故GPS接受機就是當GPS衛(wèi)星在用戶視界內(nèi)升起時，接收機能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星，并能

65、夠跟蹤這些衛(wèi)星的運行；對所接收到的GPS信號具有變換，放大和處理的功能，以便測量出GPS信號從衛(wèi)星到接收天線的傳播時間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導航電文，實時計算出觀測站的三維位置，甚至三維速度和時間。</p><p>　　GPS信號接收機不僅需要功能較強的機內(nèi)軟件，而且需要一個多功能的GPS數(shù)據(jù)測后處理軟件包。接收機加處理軟件包，才是完整的GPS信號用戶設備。</p><p>　　授時器

66、采用GPS接收機串口輸出的UTC時間進行授時,系統(tǒng)由GPS25LS系列OEM板、89C54單片機、MAX232、LED顯示器等組成.89C51單片機串行口提取GPS接收機輸出的時間數(shù)據(jù),并存放在單片機的RAM,用I/O口輸出給LED顯示.由于GPS接收機輸出的是RS232電平,而89C54的電平是TTL電平, [7]因此GPS接收機與89C54的串口通信必須經(jīng)過MAX232芯片進行電平轉(zhuǎn)換。</p><p>　　

67、該模塊采用的是外置穩(wěn)壓電源模塊，為GPS模塊提供電源。</p><p>　　2.2電力線收發(fā)模塊設計</p><p>　　2.2.1 電力線傳輸模塊原理</p><p>　　本系統(tǒng)是用電力線載波傳輸方式，電力線載波(Power Line Carrier)通信是利用高壓電力線(電力線載波中通常指35kV及以上電壓等級)、中壓電力線(指10kV電壓等級)或低壓配電線(3

68、80/220V電力線)作為信息傳輸媒介進行語音或數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N特殊通信方式。電力線載波通信技術已在許多國家和地區(qū)得到應用,它直接運用現(xiàn)有的電網(wǎng)線路,不需要額外鋪設電纜,又不占用寶貴的無線頻譜資源,因此得到不斷地發(fā)展,廣泛應用于自動抄表系統(tǒng)、智能家居控制、樓宇自動控制、路燈控制、特殊環(huán)境通信等領域。許多公司相繼開發(fā)了各種電力線載波專用芯片,如ST7535、 TDA5051、LM1893、SSCP200、PL200 等。但是,電網(wǎng)中用電設備

69、復雜多樣,存在大量諧波,同時國內(nèi)電網(wǎng)的不夠穩(wěn)定都對電力線載波通信電路的設計提出了很高要求。本文根據(jù)國內(nèi)電網(wǎng)的實際狀況,分析教室電器節(jié)能系統(tǒng)中電力線載波模塊電路的設計,并根據(jù)電網(wǎng)阻抗匹配設計信號耦合變壓器,確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性。</p><p>　　美國國家半導體器件公司(National Semiconductor)開發(fā)的電力線載波通信集成芯片LM1893 集成了發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的全部功能,可實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)

70、的半雙工通信,其主要功能特性如下:采用FSK抗噪聲調(diào)制技術,可選擇噪聲濾波的脈沖發(fā)生器;數(shù)據(jù)傳輸率可達4.8kB;采用正弦波載頻可降低射頻干擾,射頻功率可增強10倍;載波頻率可在50—300kHz之間選擇Yong。本系統(tǒng)中設定信號載波頻率為125kHz。[8]</p><p>　　工作過程為:上位機向單片機發(fā)送數(shù)據(jù)時,其數(shù)字信號由RS232的TXD端輸出, 電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232將其轉(zhuǎn)換為TTL電平,傳入LM1

71、893的Pin17,此時控制LM1893的Pin5(TX/RX)為高電平,芯片處于數(shù)據(jù)調(diào)制狀態(tài),將從Pin17輸入的數(shù)字信號調(diào)制為125kHz的正弦模擬信號,經(jīng)過功率放大后從芯片的Pin10(I/O)輸出,最后通過信號耦合變壓器將此模擬信號耦合到電網(wǎng)上, 實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送。在數(shù)據(jù)接收端,控制與單片機相連的LM1893芯片的Pin5為低電平,使其處于解調(diào)狀態(tài),將從電網(wǎng)上傳輸過來的模擬信號解調(diào)為數(shù)字信號以供單片機執(zhí)行;當單片機向上位機發(fā)送數(shù)據(jù)

72、時,控制與單片機相連的 LM1893 芯片的Pin5 為高電平,使其發(fā)送數(shù)據(jù),同時控制與上位機相連的LM1893的 Pin5為低電平,解調(diào)從電力線傳輸過來的下位機數(shù)據(jù), 再從Pin12傳入RS232的RXD端。</p><p>　　2.2.1 電力線傳輸模塊原理</p><p>　　本設計電子載波芯片采用LM1893，LMl893是美國國家半導體公司生產(chǎn)的電力線調(diào)制解調(diào)芯片，可實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)

73、的半雙工通信，具有發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的全部功能。采用18腳雙列直插式，其引腳圖如圖2.10所示。它的主要引腳為：5腳(發(fā)送接收控制端)、10腳(載波信號的收發(fā)端)、12腳(解調(diào)數(shù)據(jù)輸出端)和17腳(調(diào)制數(shù)據(jù)輸入端)。它由發(fā)送電路和接收電路兩部分構成。芯片的工作狀態(tài)由5腳控制。</p><p>　　其特點有：1、抗噪聲FSK調(diào)制2、用戶選定的脈沖噪聲濾波3、高達4.8 kBaud的數(shù)據(jù)傳輸速率4、串0或1的數(shù)據(jù)允許5、

74、正弦線驅(qū)動器的低射頻干擾6、輸出功率很容易提高10倍7、50至300kHz載波頻率的選擇8、TTL和MOS兼容數(shù)字水平9、穩(wěn)壓電源電壓的邏輯10、所有常規(guī)電力線路驅(qū)動器[9]</p><p>　　其一般應用：1、能源管理系統(tǒng)2、家庭方便控制3、辦公室間的通信4、家電控制5、火災報警系統(tǒng)6、安全系統(tǒng)7、遙測8、計算機終端接口</p><p>　　當為高電平時,芯片處于發(fā)送狀態(tài)；反之，則處于接

75、收狀態(tài)。發(fā)送電路部分由FsK調(diào)制器、電流控制振蕩器、正弦波形成器、輸出放大器和自動電平控制電路(ALC)構成。單片機將數(shù)據(jù)從17腳輸入，由此輸入</p><p>　　的數(shù)據(jù)經(jīng)FSK調(diào)制后形成開關控制電流，驅(qū)動電流控制振蕩器產(chǎn)生三角波，再由正弦波形成器形成已調(diào)正弦波信號，由輸出放大器放大后，送10腳輸出到電力線上。ALC則用以控制輸出信號的幅值。18腳為外接電阻端，用以調(diào)節(jié)載波頻率。通過調(diào)節(jié)5kQ的可調(diào)電阻，LMl

76、893的中心頻率可以在50～300kHz的范圍內(nèi)選擇。8、9腳用于外接放大管的射級和基極以提高發(fā)射功率。接收電路部分則由限幅放大器、鎖相環(huán)解調(diào)器、RC濾波器、直流偏置消除電路和脈沖噪聲濾波電路構成。載波信號由10腳輸入，經(jīng)限幅放大器放大后，送鎖相環(huán)解調(diào)器(PLL)解調(diào)，解調(diào)輸出通過RC濾波器、直流偏置消除電路濾掉直流信號和高頻信號，最后經(jīng)脈沖噪聲濾波電路濾除信號中的脈沖干擾，從12腳輸出解調(diào)后的數(shù)據(jù)信號。</p><

77、p>　　其典型應用電路如下圖2.2。</p><p>　　圖2.2 LM1893應用電路</p><p>　　表2.1 LM1893引腳功能列表</p><p><b>　　系統(tǒng)模型</b></p><p>　　把數(shù)控信號通過 MSK調(diào)制后 ,耦合至低壓電力線,經(jīng)電力線傳輸至受控終端,以實現(xiàn)對終端電力設備的遙

78、控?？刂菩旁窗l(fā)出數(shù)控信號,經(jīng)MSK發(fā)射機調(diào)制發(fā)射,通過專用電力線耦合器進入電力線信道;再由專用電力線耦合器耦合到MSK解調(diào)接收機還原出數(shù)控信號[7210],該數(shù)控信號就是相應的 PLC程控指令,最終通過PLC對相應的電力設備實施控制作用。[8]</p><p><b>　　MSK發(fā)射機模型</b></p><p>　　MSK發(fā)射機是本系統(tǒng)的關鍵環(huán)節(jié),也是關鍵技術。MS

79、K是2FSK的一種特殊情況,它具有正交信號的最小頻差,在相鄰符號交界處相位保持連續(xù)。在一個碼元時間Tb內(nèi),這類連續(xù)相位FSK(CPFSK)可表示為</p><p>　　[11213]SCPFSX(t)=Acos[ωct+θ(t)]。(1)</p><p>　　當θ(t)為時間的連續(xù)函數(shù)時,已調(diào)波相位在所有時間上是連續(xù)的。若傳0碼時載頻為ω1,傳1碼時載頻為ω2,它們相對于未調(diào)載波ω′c的偏

80、移為Δω,式(1)可寫為</p><p>　　SCPFSX(t)=Acos[ωct+θ(0)],(2)</p><p>　　其中:ωc=ω1+ω22,Δω=ω2-ω12。</p><p>　　比較式(1)和式(2)可以看出,在一個碼元時間內(nèi),相角θ(t)=±Δωt+θ(0),其中,θ(0)為初相角,取決于過去碼元調(diào)制的結果,它的選擇要防止相位的任何不連續(xù)性

81、。對于FSK信號,當2ΔωTb=nπ(n為整數(shù))時,就認為它是正交的。為了提高頻帶利用率,Δω要小,當n=1時,Δω達最小值,有ΔωTb=π/2,或2ΔfTb=1/2=βf,可得頻偏為Δf=1/4Tb,頻差為2Δf=1/2Tb,它等于碼元速率1/Tb之半,這是正交信號的最小頻差。CPFSK的這種特殊選擇即為最小頻移鍵控(MSK)。若擴展到多個碼元時間上,其時間參數(shù)為ak,初相角為θk,則有θ(t)=πt2Tbak+θk,(3)</

82、p><p>　　將式(3)代人式(1)便得到 MSK的表達式SMSK(t)=Acos(ωct+πt2Tbak+θk)。(4)</p><p><b>　　因sinθk=0,</b></p><p>　　其三角展式為SMSK(t)=A[aI(t)cos(πt2Tb)cosωct-aQ(t)sinπt2Tbsinωct]=A[I(t)cosωct-Q(

83、t)sinωc(t)]。(5)</p><p>　　式(5)中I(t)=aI(t)cos(πt2Tb);Q(t)=aQ(t)sin(πt2Tb);</p><p>　　aI(t)=cosθk;aQ(t)=akcosθk。</p><p>　　由式(5)知:MSK信號可采取正交調(diào)制的方法產(chǎn)生,由此構建的發(fā)射機模型如圖2.3所示。</p><p>

84、;　　圖2.3MSK發(fā)射機模型當兩支路碼元互相偏離Tb時,恰好使cosπt2Tb和sinπt2 Tb錯開1/4周期,保證了MSK信號相位的連續(xù)性。其工作原理為:先將輸入的基帶信號進行差分編碼,然后將其分成I、Q兩路,并互相交錯一個碼元寬度,再用加權函數(shù)cos(πt2Tb)和sin(πt2Tb)分別對I、Q兩路數(shù)據(jù)加權,最后將兩路數(shù)據(jù)分別用正交載波調(diào)制。[12]</p><p><b>　　接收機模型&l

85、t;/b></p><p>　　設兩正交基信號為<1(t)和<2(t),n(t)為電力線上的加性噪聲。則接收電路輸入信號為[14]R(t)=SMSK+n(t)。(6)</p><p>　　由此構建MSK解調(diào)接收機模型如圖2.2.1.2所示。圖2.2.1.2MSK信號接收機模型接收信號與正交基信號<1(t)和<2(t)相關,同相支路和正交支路的積分時間均為2Tb

86、,需注意的是,正交支路的積分和判決均滯后同相支路 Tb。2個支路相關的積分結果為r1=∫R(t)<1(t)dt=SI+NI,(7)rQ=∫R(t)<2(t)dt=SQ+NQ,(8)</p><p>　　其中:NI和NQ為噪聲相關積分值,且SI=Ebcos<(0),SQ=-Ebsin<(0);判決規(guī)則為當rI大于0,則<(0)為0;當rI小于0,則<(0)為π;當rQ大于0,則&

87、lt;(Tb)為-π/2;當rQ小于0,則<(Tb)為π/2。[11]</p><p>　　第3章 數(shù)字電子時鐘的設計</p><p>　　3.1數(shù)字電子時鐘設計原理</p><p>　　在日常生活、生產(chǎn)中，很多單位都需要一款靈活、穩(wěn)定而叉功能強大的自動定時控制系統(tǒng)，以規(guī)范奉單位的作息時間或定時控制一些設備。目前，市面上出現(xiàn)的一些時控設備或功能單一，或使用煩

88、瑣，或價格昂貴，總有一些小盡如人意的地方。木時控系統(tǒng)可以控制8路(可由程序定制)執(zhí)行設備，每路執(zhí)行設備的起控時間可多時任意設定，完全能夠滿足人們所需墨的時控要求。[18]</p><p>　　該時鐘控制電路的設計可細分為：主控制器部分、時鐘芯片部分，接口部分。STC89C58單片機作為控制核心部分，實現(xiàn)整個外圍電路的控制，有掉電保護功能的時鐘芯片DS12887是整個電路的主要部分，接口部分又可以細分為兩個部分，即

89、液晶顯示接口和鍵盤輸入接口DS12887是DALLAS半導體公司新推出的實時時鐘芯片，可直接取代DS1287，它功能豐富，應用廣泛。它在工業(yè)控制及智能儀器儀表中有廣泛用途，一般PC 機內(nèi)的時鐘信號就是由DS12887提供的。</p><p>　　DS12887的特點：（1）可作為個人計算機的時鐘和日歷；（2）與MCl46818B和DS1287的管腳兼容；（3）在沒有外部電源的情況下可工作10年；（4）自帶晶體振蕩

90、器及鋰電池；（5）可計算到2100年前的秒、分、小時、星期、日、月、年七種日歷信息并帶閏年補償；（6）有二進制碼或BCD碼代表日歷和鬧鐘信息；（7）有12和24小時兩種制式，12小時制時有AM和PM提示；（8）可選用夏令時模式；（9）可以應用于Motorola和Intel兩種總線；（10）數(shù)據(jù)/地址總線復用；（11）內(nèi)建128字節(jié)RAM；（12）14字節(jié)時鐘控制寄存器；（13）114字節(jié)通用RAM；（14）可編程方波輸出；（15）總線兼

91、容中斷（/IRQ）；（16）三種可編程中斷，時間性中斷可產(chǎn)生每秒一次直到每天一次中斷，周期性中斷122~500ms，時鐘更新結束中斷。[10]</p><p>　　IRQ為中斷請求輸出端；SQW為方波輸出端，當Vcc低于4.25V時沒有作用；Vcc為+5V電源；GND為接地端。DS12887上電時，當Vcc高于4.25V、200ms后，芯片可以被外部程序操作。當Vcc低于4.25V時，芯片處于寫保護狀態(tài)（所有的輸

92、入均無效），同時，所有輸出呈高阻狀態(tài)。當Vcc低于3V 時，芯片將自動把供電方式切換為由內(nèi)部電池供電。DS12887有128個RAM單元。其中4個單元用作控制寄存器，10個單元用作存放時鐘字節(jié)，114字節(jié)為通用RAM。其主要寄存器如下：</p><p>　　DS12887內(nèi)部寄存器A：</p><p>　　UIP=l：更新已到，不能讀/寫DSl2887；UIP=0：更新末到，能讀/寫DS1

93、2887。DV2、DV1、DV0應設置為010，表示打開晶振，允許計時。RS3、RS2、RS1、RS0為方波頻率選擇位，產(chǎn)生方波周期中斷。</p><p>　　DS12887內(nèi)部寄存器B：</p><p>　　SET=0：時間更新正常進行，每秒計數(shù)1次；SET=1：禁止更新，程序可初始化時間和日歷。PIE=l：允許周期中斷；PIE=0：禁止周期中斷。AIE=1：允許報警中斷；AIE=0：禁

94、止報警中斷。UIE=1：允許更新結束中斷；UIE=0：禁止更新結束中斷。SQWE為方波允許位。SQWE=1：將RS3、RS2、RS1、RS0選定的方波輸出。DM=1：BCD碼；DM=0：二進制。該位不受復位信號影響。24/12：1表示24[小]時制；0表示12[小]時制。DSE為夏時制允許位。DSE=l：采用夏時制；DSE=0：不采用夏時制。[17]</p><p>　　DS12887內(nèi)部寄存器C：</p&

95、gt;<p>　　IRQF為中斷申請標志。PF為方波周期中斷標志。 PF=1：方波周期結束， 申請中斷。AF為鬧鈴中斷標志。AF=1：當前時間與鬧鈴時間匹配時即刻申請中斷。UF為更新周期結束中斷標志。UF=1:更新周期結束時申請中斷。</p><p>　　DS12887內(nèi)部寄存器D：</p><p>　　表2.2DS12887內(nèi)部存儲器功能</p><p&

96、gt;　　3.2數(shù)字電子時鐘顯示電路</p><p>　　引腳排列如圖2.3.2所示，AD0~AD7為地址/數(shù)據(jù)復用總線；NC為空腳；MOT為總線模式選擇（Motorola/Intel），當此腳接到Vcc時，選用的是Motorola總線時序，當它接地或不接時，選用的是Intel總線時序；CS為片選端；AS為地址鎖存允許端；R/W在Intel總線下作為寫；DS在Intel總線下作為讀；RESET為復位端，復位端對時

97、鐘、日歷、RAM無效，系統(tǒng)上電時復位端要保持低電平200ms以上DS12887才可以正常工作；[14]</p><p>　　圖3.2 DS12887引腳圖</p><p>　　圖3.3 電子時鐘數(shù)碼管顯示部分電路圖</p><p>　　圖3.3為電子時鐘數(shù)碼管顯示部分電路圖，從左到右分別陽歷顯示部分，時鐘以及星期顯示部分和時鐘農(nóng)歷顯示部分。</p>&

98、lt;p>　　如圖3.4所示因為我們要用到24個數(shù)碼管，如果直接用動態(tài)掃描的方法，顯示時間的等信息肯定會出現(xiàn)數(shù)碼管閃爍的情況。為了解決這個問題，采取一次動態(tài)掃描八位的措施，這就需要在前面加入一個串行輸入并行輸出的74LS164芯片，每次串行發(fā)送三個字節(jié)的數(shù)據(jù)。這就等于動態(tài)掃描八次就可以達到24位顯示的效果。上圖為74LS164驅(qū)動電路很好的為我們解決了這些問題。</p><p>　　3.3數(shù)字電子時鐘按鍵開

99、關電路</p><p>　　圖3.5本設計的按鍵開關電路，因為考慮到調(diào)試的時候需要自己打亂時間來讓系統(tǒng)自動恢復到正確時間所以加入了此功能。</p><p>　　圖3.5 數(shù)字電子時鐘按鍵開關電路</p><p>　　3.4數(shù)字電子時鐘驅(qū)動電路</p><p>　　當三極管基極輸入低電平三極管導通，集電極輸出高電平產(chǎn)生足夠的電流和電壓驅(qū)動數(shù)碼管

100、工作。</p><p>　　圖3.6 電子時鐘驅(qū)動電路</p><p>　　3.5數(shù)字電子時鐘主控模塊</p><p>　　圖3.7數(shù)字電子時鐘的主控模塊，它是由一塊STC89C58單片機控制的時鐘主控模塊。單片機工作原理，單片機上電復位后，從頭開始執(zhí)行程序，時鐘頻率有外部晶振的平率提供。STC89C58控制著整個裝置的運行。讀DS12887時鐘芯片，判斷時鐘芯片是

101、否有信號和是否</p><p>　　有更新，而且還控制著數(shù)碼管的現(xiàn)實和鍵盤掃描。</p><p>　　CPU選用STC89C58對整個系統(tǒng)進行控制：</p><p>　　1）它將DS12887數(shù)據(jù)接受并輸出到LED，實現(xiàn)時間的顯示；</p><p>　　2）根據(jù)鍵盤輸入調(diào)用相應鍵處理子程序，實現(xiàn)時間的調(diào)整；</p><p&

102、gt;　　3）接收無線芯片輸入的數(shù)據(jù)，進行一定的轉(zhuǎn)換，然后輸出到LED顯示器顯示出來。</p><p>　　DS12887是為了時鐘的自走模式通過以下方式與STC89C58相連。[16]</p><p>　　圖3.7 電子時鐘主控模塊圖</p><p><b>　　第4章 軟件設計</b></p><p>　　4.1

103、GPS接收軟件設計</p><p>　　由于OEM板與單片機之間采用異步串行通信，所以在程序的開始要初始化單片機串口，設置波特率和通信數(shù)據(jù)格式；同時，要設置數(shù)組來存放初始配置信息、給OEM板的指令信息及OEM板輸出的位置數(shù)據(jù)、時間數(shù)據(jù)等。當不輸入配置信息時，單片機只執(zhí)行接[15]。</p><p>　　收和顯示子程序，將位置及時間信息顯示在屏幕上。當有鍵按下時，執(zhí)行中斷子程序，發(fā)送配置信息

104、。系統(tǒng)主程序和中斷程序流程如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 系統(tǒng)主程序和中斷程序流程</p><p>　　以下為GPS信號接收的部分程序：</p><p>　　#include<reg52.h>#include<stdio.h>#include<intrins.h>#define uchar unsigned

105、char#define uint unsigned intvoid delay1ms(){ uint i; for(i=111;i>0;i--);}void delay(uint x){uint i;for(i=x;i>0;i--)delay1ms();}void inituart(){ SCON=0x50; TMOD=0x20; PCON=0x00; TH1

106、=0xfA; TR1=1; TI=1;}void main(){ inituart(); while(1) { printf("$GPZDA,170056.00,15,09,2011,00,00*62\n"); delay(1000); printf("$GPZDA,170057.00,15,09,2011,00,00*62\n"); delay(100

107、0); p</p><p>　　4.1 數(shù)字電子時鐘軟件設計</p><p>　　由于時鐘模塊加入了DS12887時鐘芯片。故單片機的頻率也應該設置在11.0592Mhz </p><p>　　波特率= 4800=11.0592MHZ/(32*12*(256-0xFA)。</p><p>　　DS12887初始化波特率程序如下：<

108、;/p><p>　　void init_uart()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　SCON=0x50;</p><p>　　PCON=0x00;</p><p>　　TMOD=0x20;</p><p><b>　　TH1=0xfA;

109、</b></p><p>　　TCON=0x40;</p><p><b>　　REN=1;</b></p><p><b>　　TR1=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main()<

110、/p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P27=0;</b></p><p>　　init_uart();</p><p><b>　　IE=0x10;</b></p><p>　　EA=1;/* 全局中斷允許 */</p