基于GPS的授時服務器的設計引言全球定位系統(tǒng)（globalpositioningsystem,GPS）自從建成以來，得到了廣泛的應用，在航天、軍事、經(jīng)濟、通信、電力、交通等領(lǐng)域發(fā)揮了巨大的作用。授時系統(tǒng)的功能是使鐘表或測量儀器的時鐘與國際標準時間達到精確同步。通?？捎迷隅妬肀ＷC儀器的時間與國標時間達到精確同步，但是原子鐘價格昂貴。常用的授時方法主要有無線電授時、衛(wèi)星授時、網(wǎng)絡授時等。其中利用導航衛(wèi)星進行物體定位、時鐘授時與同步數(shù)據(jù)采集控制,可以達到傳

引言

全球定位系統(tǒng)（globalpositioningsystem,GPS）自從建成以來，得到了廣泛的應用，在航天、軍事、經(jīng)濟、通信、電力、交通等領(lǐng)域發(fā)揮了巨大的作用。授時系統(tǒng)的功能是使鐘表或測量儀器的時鐘與國際標準時間達到精確同步。通?？捎迷隅妬肀ＷC儀器的時間與國標時間達到精確同步，但是原子鐘價格昂貴。常用的授時方法主要有無線電授時、衛(wèi)星授時、網(wǎng)絡授時等。其中利用導航衛(wèi)星進行物體定位、時鐘授時與同步數(shù)據(jù)采集控制,可以達到傳統(tǒng)測量控制手段所不及的精確程度，同時可以獲得本地定位信息等數(shù)據(jù)。這種衛(wèi)星定位授時同步技術(shù)在航空航海、陸上交通、科學考察、極地探險、地理測量、氣象預報、設備巡檢、系統(tǒng)監(jiān)控等方面得到廣泛應用。GPS時鐘采用世界協(xié)調(diào)時-UTC，在GPS衛(wèi)星上載有與UTC時間同步的銫原子鐘，成為一種空間的時間基準，用戶可接收GPS衛(wèi)星的時間服務信號，校正本機時鐘，與GPS時鐘同步，完成時間傳遞任務，稱為GPS授時。2工作原理

GPS授時服務器主要由AT89S52單片機、LCM顯示模塊和GPSOEM模塊GPS25-LVS以及輸出模塊等組成。它能夠顯示經(jīng)緯度、北京時間、速度等實時信息，其系統(tǒng)原理見圖1。

單片機作為主控制器，對GPS25-LVS模塊進行初始化，GPS25-LVS模塊接收衛(wèi)星傳送的信號，輸出NMEA-0183格式語句，經(jīng)過單片機的解算處理，最后送至LCM液晶顯示模塊進行顯示，同時由輸出模塊提供多種電氣特性的秒脈沖（1PPS）信號。3硬件設計3.1GPSOEM模塊的選擇

GARMIN公司的GPS25-LVS系列OEM板[4]采用單一5V供電，內(nèi)置保護電池，RS232、TTL兩種電平自動輸出NMEA01832.0格式(ASCII字符型)語句，是目前應用最廣泛的GPS接收處理板之一，能滿足各種導航和授時領(lǐng)域的需求。具有很高的性價比和強有力的市場競爭力，其主要性能特點如下：并行12通道，可同時接收12顆衛(wèi)星

定位時間：重捕<2sec，熱啟動為15sec，冷啟動45sec，自動搜索90sec

定位精度：15mRMS/差分時<5m

可接收實時差分信號用于精確定位，信號格式為RTCMSC-104，波特率自適應。

1PPS秒脈沖信號輸出，精度指標高達10-6秒

雙串口（TTL）輸出，波特率可由軟件設置(1200～9600)

靈敏度：-166Dbw

天線接口：50ohmMCX接頭有源天線(5V)3.2GPS25-LVS模塊的數(shù)據(jù)輸出格式

GPS25-LVS的通信波特率默認值為4800，1個起始位，8個數(shù)據(jù)位，1個停止位，無奇偶校驗。通常使用NMEA-0183格式輸出，數(shù)據(jù)代碼為ASCII碼字符。NMEA-0183是美國海洋電子協(xié)會為海用電子設備制定的標準格式，目前廣泛使用V2.0版本。由于該格式為ASCII碼字符串，比較直觀和易于處理，在許多高級語言中都可以直接進行判別、分離，以提取用戶所需要的數(shù)據(jù)。GPS25-LVS系列OEM板可輸出12句語句，分別是GPGGA，GPGSA，GPGSV，GPRMC，GPVTG，LCGLL，LCVTG，PGRME，PGRMF，PGRMT，PGRMV，GPGLL。3.3GPSOEM與AT89S52的連接

GPS25-LVSOEM板有2個串行口,其串口2用來接收RTCMSC2104版本2.1的GPS差分信息，相位數(shù)據(jù)輸出。串口1是異步串行數(shù)據(jù)通信接口，因此可與AT89S52單片機進行異步串行數(shù)據(jù)通信。由于串口配置的電平為標準的RS-232電平，而AT89S52單片機的輸出電壓為0～5V的TTL電平,二者的電壓規(guī)范不一致，所以不能直接進行通訊.為使TTL電平與RS-232標準兼容，采用了MAXIM公司的多路發(fā)送，接收集成芯片MAX232，實現(xiàn)單片機與OEM板的串行通信。GPS25-LVSOEM板初始化后，還會輸出秒脈沖信號。1pps信號由CPLD處理后一路作為單片機的外部中斷源，以實現(xiàn)時間信息的同步處理，另外也用來監(jiān)測信號是否正常。3.4矩陣鍵盤及LCM顯示

設計2×4矩陣鍵盤，可以在系統(tǒng)運