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(多图) 基于GPS时钟的打铃仪设计

漳州师范学院 张华林 葛水焕?? 2010年01月22日 ?? 收藏0

?  图 3打铃仪电路中的电源电路部分含有60 mAh充电电池构成的备份电源。单片机由R1和R2的分压电压可判断主电源是否掉电。当主电源有电时,5 V直流电压经D1后为GPS接收模块和单片机供电,经R3限流后为电池BAT1提供涓流充电;当主电源掉电时,电池BAT1经D2后为单片机和GPS接收模块供电,以保证系统主电源掉电时系统依然能正常走时,但系统停止其他功能。R4和热敏电阻Rt1的分压电压随环境温度的变化而变化,单片机对该分压电压进行A/D转换,再查表可测出环境温度。蜂鸣器BAK1和发光二极管LED1为按键按下有效及响铃输出的声光提示。单片机控制继电器J1决定外接电铃是否响铃。接按键的5个I/O引脚的内部上拉电阻打开。液晶显示模块YDS12864与单片机采用串行口相连,以中文方式显示当前年、月、日、时、分、秒、星期、温度等信息及系统设置时的提示信息。

打铃仪电路中的电源电路

  2打铃仪软件设计

  2.1GPS协议

  几乎所有GPS接收模块的串行输出数据格式都遵循美国国家海洋电子协会NMEA(National Marine Electronics Association)所指定的标准规格。这一标准制订所有航海电子仪器间的通信标准,其中包含传输资料的格式以及传输资料的通信协议。NMEA协议有 0180、0182和0183三种,0183可以认为是前两种的超集,现正广泛使用。NMEA-0183协议的数据格式为1个起始位、8个数据位、1个停止位、无奇偶校验位,波特率为300、600、1 200、2 400、4 800、9 600、19 200;其输出数据为ASCII码,语句包括GPGGA、GPGLL、GPGSA、GPRMC、GPGSV、GPVTG等,各语句内含内容各不一样。含有年月日时分秒数据的GPRMC语句输出格式为:$GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>。以“LF”表示该帧数据结束。例如:$GPRMC,102521.231,A,3143.2679,N,13432.2134,E,0.9,309.62,101299,,*10。具体意义如表3所列。

具体意义

  2.2 GPS数据读取

  GS-312每秒更新输出数据1次,可用串口中断方式读取。NMEA-0183协议每一语句内含的各个内容均以逗号隔开,可以通过判断逗号的个数,识别时间数据和日期数据,其流程如图4所示。

  2.3主程序设计

  打铃仪主程序流程如图5所示,程序结构采用散转结构,该结构抗干扰能力强,程序跑飞能自动重人。按键子程序含有长按功能,在设置响铃时间时利用按键长按功能便于快速设置。用户可长按即时响铃键实现即时响铃功能,以避免误按响铃。

打铃仪主程序流程

  3打铃仪设计的注意问题

  天线部分的PCB设计很重要,它直接关系到GPS信号的接收效果。本设计采用的是无源天线,天线接收下来的信号进入GPS模块的RF引脚之前的一段PCB走线要求具有50 Ω的匹配阻抗。

  GPS模块GPS-312串行输出默认波特率为4 800,通常情况下,该波特率满足需求。

  GPS模块GPS-312输出时间为格林尼治时间,应转换为北京时间,即在GS-312输出时间的小时位加上8。应注意,在格林尼治时间的16:00-24:00之间加8后时间格式的转变,同时日期要加1。

  结语

  采用GPS时间为基准的打铃仪已经批量生产。用户实用证明,该机走时精确、使用方便、人机交互友好;缺点是在收不到GPS信号的场合,依靠晶振分频计时与普通打铃仪一样存在计时误差。本设计采用RS422协议将GPS接收到的信号进行较远距离传送,只要将室外单元放在开阔地,便可较好地解决收不到GPS信号的问题。

  本方案稍加改进,即可方便地应用于走时极为准确的万年历或时间控制器。该时间控制器可以方便地实现多机同步控制。可见,本方案具有一定的推广价值。


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GPS时钟? 打铃仪? MAX488?

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