一种实用GPS授时系统的设计.pdfVIP

西 安 工 程 科 技 学 院 学 报 Journal of Xi’an University of Engineering Science and Technology 第21卷第6期(总88期) 2007年12月 Vo1．21，No．6(Sum No．88) 文章编号：1671—850X(2007)06—0840—04 一 种实用GPS授时系统的设计 徐 进，李 涛 (西安工程大学 电信学院，陕西 西安 710048) 摘要：使用GPS25一LVS OEM板(接收机)接收卫星信号，通过串口异步通信把数据传送给 89C5l单片机，单片机通过并口控制LED显示，从而实现GPS准确授时．同时，介绍了GPS OEM板输出的数据形式，并采用NMEA—O183格式中最常用的“$GPGGA”格式输出，由“$G— PGGA”数据输出格式可编写出相关的接收程序． 关键词：GPS授时；OEM板；秒脉冲 中图分类号：TP 273 文献标识码：A 0 引 言 时间信号的准确与否，直接关系到人们的日常生活、工业生产和社会发展．人们对时间精度的要求也 越来越高．天文测时所依赖的是地球自转，而地球自转的不均匀性使得天文方法所得到的时间(世界时)精 度只能达到1O_。。，“原子钟”精度可达1O ．因此“原子钟”广泛运用到精密测量和日常生活、生产领域． GPS接收机授时系统是利用接收机接收卫星上的“原子钟”时间信号，然后把数据传输给单片机进行处理 并显示出时间，由此可制作出GPS精密时钟[1]．目前已有专门用于授时的授时型接收机，可以提供ms级 的精确时间，但由于其价格昂贵，多数用户难以接受，因此无法普及．本文采用具有定时功能的GPS OEM 板的串口输出的协调世界时进行授时，可提供经济、实用、准确的公众时间，避免了因时钟不准确给生活、 生产带来的不便． 1 授时系统组成 l_1 基本原理 GPS是由美国国防部研制的导航卫星测距、授时、定位和导航系统，它由21颗工作卫星和3颗在轨 备用卫星组成．这24颗卫星等间隔分布在6个互成6O。的轨道面上，卫星配置保证了在地球上任何位置均 能同时观测到至少4颗GPS卫星．GPS系统由3部分构成：一是GPS卫星(空间部分)，由21颗工作卫 星，3颗备用卫星组成；二是地面支撑系统(地面监控部分)，由1个主控站，3个注入站，5个监测站组成； 三是GPS接收机(用户部分)，接收GPS卫星发射信号，以获得必要的信息[】]．卫星不问断地发送自身的 星历参数和时间信息，GPS接收机接收卫星发射的信号中含有时间信息的数据，这些数据经过串口通信 传送给单片机或计算机，经分析计算后便可得到准确的时间信息．另外接收机都有一个输出端专门输出 Ipps信号，其上升沿对应接收机串口输出的UTC时间，精确度可达1 s，可直接提供给需要时间校准的 用户，也可与串口输出的UTC时刻共同作用在单片机或计算机上以获得更精确的时间． 收稿日期：2007—08-27 通讯作者：徐进(1957一)，男，陕西省西安市人，西安工程大学副教授．E—mail：xujinO129@126．corn 第 6期 一种实用GPS授时系统的设计 841 1．2 GPS接收机授时器组成 授时器采用GPS接收机串口输出的UTC时间进行授时，系统由GPS25一LVS系列OEM板 、89C51单 片机、MAX232、LED显示器等组成．89C51单片机串行口提取GPS接收机输出的时间数据，并存放在单片机 的RAM，用I／O口输出给LED显示．由于GPS接收机输出的是RS-232电平，而89C51的电平是1vrL电平， 因此GPS接收机与89C51的串口通信必须经过MAX232芯片进行电平转换，原理框图如图1． 1．3 系统连接 1．3．1 GPS OEM 与 89C51的连 接 GPS25LVS OEM板有 2个串 行口，其串口2用来接收 RTCM 89C51 SC-104版本2．1的GPS差分信息， 相位数据输