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摘要：论述GPS精确计时系统的基本构成及系统功能，介绍以MCS-51型单片机构为核心的高精度时间显示系统的具体硬件实现方法，详细阐述系统各种软件模块的设计思路和执行流程。关键词：全球定位系统；MCS-51；DS12C887；设计1 引言??GPS是Global Positioning System的简称，是利用导航卫星进行测时和测距的全球定位系统。它具有精度高、全天候和全球覆盖能力。将GPS应用于时钟倒计时系统中能实现高精度时间显示功能。基于GPS的高精度、倒计时牌是卫星测时技术、计算机技术及通信技术三者的有机结合。从功能模块上看，整个系统分为GPS测时接收系统和时钟显示系统。它主要完成以下功能：?·定时接收GPS卫星发送的数据并进行识别和缓存；·对GPS测时数据进行格式转换，以使编码格式适于接收；·在给定时间内刷新DS12C887型时钟的时间；·读DS12C887时间，进行倒计时换算并显示。?2 硬件设计基于GPS的高精度倒计时牌的硬件结构较为简单，包括控制模块和显示模块，如图1所示。 2.1 控制模块89C51型单片机是整个控制系统的核心，完成对串行口控制器的初始化和数据读写，还要对接收的各种数据进行识别、转储及显示。由于日本光电公司GSV－15型OEM GPS接收板传输的数据以串行方式输出一帧10位、波特率为4800bit，MCS－51型单片机串口输入输出格式匹配，所以利用单片机串行口直接从OEM接收数据。DS12C887具有提供较高精度年、月、日、时、分、秒时间的功能，对其校准后，在掉电情况下，10年之内仍能准确的进行计时，并且能与单片机直接相连。2.2 显示模块本系统利用74HC595实现串行方式控制数码管显示，占用口线少，硬件结构简单。74HC595型串/并转换移位寄存器具有锁存和3态输出功能。14脚（SER）为串行输入端；12脚（RCLR）为移位时钟端，上升沿将14脚数据移入寄存器；11脚（SRCLR）为锁存时钟端，上升沿锁存数据；8脚（E）为3态输出控制端，接低电平时输出数据。单片机输出数据和移位时钟，在时钟上升沿时将数据移入74HC595。P1.0输出数据，在移位脉冲上升沿到来时数据移出。P1.1输出移位脉冲。P1.2输出锁存脉冲。数据出现在并行输出端上经74HC07驱动数码管显示，由于数据已被锁存，在传送下一组数据时，前一组数据的内容不变，以此方式进行数据的传送和显示。由于在控制模块中已用单片机的串行口接收OEM板内容，所以在显示模块软件中要将P1.0、P1.1、P1.2定义为模拟的串行口。这样，P1.0、P1.2、P1.3就可作为串行口使用。3 软件设计3.1 主程序包括对单片机自身机制的设置串行口的初始化等，如图2所示。 3.2 GPS测时接收GPS测时接收数据由串行口接收，由单片机对其进行读入、识别、转换及存储等操作，在程序开始时，首先识别接收信号，看其是否是要接收的信号，OEM板接收的时间信号的字头为GPZDA。由于接收的时间信号是ASCⅡ码，所以要将接收数据转化为二进制数。由于接收的时间为格林威治时间，所以必须转化为北京时间，然后将转化后的时间写入DS12C887中。DS12C887是一种比较准确的计时电路，不需要时刻接收GPS信号。笔者规定1小时接收1次GPS信号，其流程如图3所示。 3.3 时钟倒计时显示在此程序中模拟串行口，读DS12C887的数据，利用74HC595对其数据进行显示，流程如图4所示。3.4 倒计时子程序以计算从现在到2006年1月1日为例，单片机读DS12C887的时间单元，并将其存放在以69H为起始的单元中。先读取月份，利用查表的方法计算其下月份到预定时间的天数。然后再利用查表方式判断其月份是31天、30天，28天或29天，然后将查表得到的天数减去读取日期，这样将二个天数相加就得到实际天数。进行时、分、秒的计算时，首先把2006年1月1日0点0时0分0秒转化为2006年12月31日23点59时60秒，这样直接利用时、分、秒相减就得到相差的时、分、秒。倒计时流程如图5所示。 4 结束语本文所述的基于GPS的高精度、无误差倒计时牌经调试运行和参数整定后，运行稳定可靠，连续长期运行积累的误差为零，当时的时间精度误差＜15ms。本系统的控制模块结构简单，便于实际开发应用。 GPS简介 全球定位系统（Global Positioning System - GPS）是美国从本世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。经近10年我国测绘等部门的使用