基于单片机的GPS高精度授时时钟设计说明

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学士学位毕业设计（论文）

基于单片机的GPS高精度

授时时钟设计

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专 业：农业电气化专业.专注

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摘要

本文设计了一种基于 P89LPC952高速单片机的 GPS卫星授时时钟。它由 接收机、中央处理单元、LCM显示、键盘、输出接口组成。利用接收机提供 的标准时间信号，通过中央处理单元对数据的处理 ，从而可同步输出时间数

据，保证高精度授时。这不仅解决了时间获取问题 ，而且能真正实现全球范

围内的时间校准。更创新性地集成了全世界 212个城市的实时时间显示。与

传统方法相比，这种全新的时钟同步方法具有实现手段简单 、精度高、范围

大、不需通道联系、不受地理和气候条件限制等众多优点 ，是时钟同步的理

想方法。本文介绍了基于 P89LPC952的GPS授时时钟装置的硬件；根据装置 要实现的功能，给出了主程序和中断程序的流程图和程序介绍 。

关键词：授时时钟 P89LPC952 GPS 中央处理单元专业.专注

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ABSTRACT

A kind of GPS satellite timing clock based on the P89LPC952 High-speed MCU is

recomme nded in the follow ing thesis. It is composed of receptors、central proceeding

sections, LCM, keyboard and output connectors. The central proceeding section could deal

with the data to make the output time data by use of the standard time signals supplied by

receptors, thus, keep ing highly precisi on tim ing. By this way, not only solve the problem

of the time obta in ed, but also the time in the worldwide is really completely un ified. Eve n

more, creatively in tegrates 212 cities of the world wide ' s -teale display. Compared with

conventional method, this new synchronous clock pla n has many adva ntages, such as

simple, high precisi on, wide exte nsion, no cha nn els n eeded, no confine of geography

and weather en vir onment and so on .It is the ideal way to synchronize the clock. In the

following paper, represent the hardware of the GPS timing clock based on the P89LPC952

High-speed MCU. Accordi ng to the fun ctio n of the device, list the flow chart of the main

program and the interrupt program and the in troduct ion of those programs.

Keywords: Timi ng clock P89LPC952 GPS Cen tral proceed ing sectio n专业.专注

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目录

摘要 ............................................................ II..

ABSTRACT ................................................................................................ U1.

前言 ............................................................ IV.

1. 绪论 ......................................................... 1…

1.1设计提出的意义 ............................................. 1.

1.2课题主要内容 ...............................................

2. 系统设计基础 ................................................... 2.

2.1设计思想 .................................................... 2.

2.2方案选择 .................................................... 2.

2.3本章小结 ................................................... 3..

3. 系统组成原理及硬件设计 ........................................ 4.

3.1系统的组成和原理 ........................................... 4.

3.2硬件电路的设计 ............................................. 4.

3.3本章小结 ................................................... 10

4. 软件设计 ..................................................... 11

4.1软件系统结构 .............................................. 1.1

4.2主要算法设计 .............................................. 12

4.3本章小结 ................................................... 15

5. PCB设计、组装及调试 ........................................ 16

5.1 PCB的设计 ................................................ 16

5.2 PCB焊接组装 .............................................. 17

5.3电路的调试 ................................................. 17

5.4本章小结 ................................................... 18

结论 ............................................................ 19

参考文献 ........................................................ 20

致谢 ........................................................... 2.1.

附录1系统原理图 ............................................... 22 专业.专注

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附录2主要源代码 ................................................ 23

、八, 、■

刖言

20世纪70年代的计算机革命产生了一群新的时间用户 ，他们需要精确

的计算机时间。但是，众所周知，计算机时钟的守时性能并不出色 。通常，

简单的时钟如腕表和家里的挂钟的性能要好于计算机时钟 。

这种计算机时钟的性能会导致很多问题 ，因为有很多计算机应用需要时

间精度保持在接近 1s或更好。例如，出于安全原因，用于金融系统的计算机

必须能够精确记录每次转账 、交易的精确时间。同样，用于电信计费的计算

机，它不仅要求单机能够准确记录通信的时间 ，还要求另外城市的计算机能

够保持时间同步，才能保证网间结算不会出问题。用于精确物理测量获得科 学数据的计算机系统需要知道测量的精确时刻 ，全自动化工业系统也需要计

算机在正确的时刻发出控制指令。对同步通信系统 ，如无线电台、电视基 站，需要计算机在正确的时间建立链路连接 。授时系统就是使仪器或计算机

与国际标准时间达到精确同步 。通常，可以用原子钟来保证仪器的时间与国

标时间达到精确同步，但是原子钟价格昂贵。这里介绍一种简单、相对廉价 的时间同步方法。利用全球定位系统提供的时间信号和秒脉冲 ，通过软件可

以使计算机的时钟与 UTC（Universal Time Coordinated 协调世界时）达到精确

的同步。专业.专注

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1. 绪论

1.1设计提出的意义

面对着现代社会的快节奏生活 ，人们对时间的要求就会越来越高 。而且

现在有很多机构对时间的同步性要求也越来也高 ，而原子钟的成本又太高 ，

所以，基于单片机的 GPS高精度授时时钟将完全能够胜任这些高要求的时间 机构。

1.2课题主要内容

本课题主要设计一个可以接收 GPS报文，并能提取报文中的时间信息 ，

在一定时间周期内为系统内的时钟校时 ，使系统始终运行在秒级精度上 。并

且可以将 GPS的有关时间的报文，通过另一个串口向 PC端发送。并且存储

212个城市的中英文名称和市区数据 ，而且可以用液晶无延迟显示这些城市

的名称和当前时间，并能通过键盘实时切换的各个城市的高精度时钟 。

时钟在没有接收到准确的 GPS报文的情况下还可以通过键盘对时钟进行

手动调整。并且系统内带有一个闹钟 ，可以通过键盘对其进行调整以及控制

其起停。并且系统还有实时显示本地经纬度功能 。在硬件设计上，采用先进

的SMT工艺，使整个系统迷你化。