基于GPS的高精度无误差倒计时牌的设计

　　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。