基于單片機的GPS授時顯示系統設計與實現

侯娜+張志勇

摘要：通過研究將單片機的GPS授時顯示系統設計作為研究的重點，總結了系統設計的基本內容，核心目的是通過顯示系統的完善設計，保證工程項目設計的安全心機合理性，為單片機GPS授時顯示系統工程項目的實現提供支持。

【關鍵詞】單片機 GPS授時顯示 系統設計 項目實現

在社會經濟運行及發展的過程中，科學技術的創新在某種程度上得到了人們的廣泛關注，GPS授時系統在該種背景下實現了運用。GPS授時系統作為一種利用一定接受設備接受衛星上的原子鐘的時問信號，將其內容傳送給單片機，可以在單片機處理之后將相關內容發送到顯示設備之中，從而為人們提供了精確化的信息資源。現階段單片機運用在了工業發展中的各個領域，通過單片機的使用，可以實現數值的精確化計算，并在此基礎上完成項目工程的控制能力，因此，在單片機的GPS授時顯示系統設計中，需要保證信息資源運用的精準性，實現GPS授時顯示系統的合理運用。

1 單片機的GPS授時顯示系統的總體設計

在工程項目顯示系統設計的過程中，其核心的項目設計方案主要有三個基本部分組成，其基本結構如圖1所示。通過系統的運用，可以完善數據資源的及時、有效處理，而且也可以在處理數據運用中，完成數據的指示分析，為數據資源的及時性傳輸提供有效支持。

2 GPS授時系統原理

2.1 空間衛星系統的設計

在GPS系統工作中，其工作衛星主要有21顆，備用衛星有3顆，每顆衛星之中都會有4臺高精度的原子鐘，其中的原子鐘也正是衛星中的核心設備。當該系統發射出標準的頻率時，可以為GPS定位系統提供精準性較強的時問信號。對于這些衛星系統而言，會等問隔的分布在六個軌道而之中，不同的軌道而夾角為600，通過這種分布方式的排列，可以保證地球所有位置的設計都有四個衛星存在，實現信息系統檢測的及時性及穩定性。同時，在GPS衛星定位系統設計的過程中，其中的定位精確度相對較高，在地面無線電波定位中會受到精度大的影響，但是，通過人們對電離層以及對流程的精確性認知，可以構建相對完善的誤差修正系統，從而為精準性時間的獲取提供支持。

2.2 地面監控系統的設計

在地面監控系統項目設計的過程中，其整個系統形式主要包括了不同的組成部分，有主控站、監測站以及注入站，其中的主控站主要是為了接受GPS衛星信號，并及時協調、管理所有的地面控制系統，為地面監測系統的設計提供良好支持。

2.3 GPS用戶系統設計

對于GPS用戶系統而言，主要包括了用戶接收機、單片機以及顯示設備，接收機在信息獲取中，會將接收到的星歷參數和時間信號傳輸該單片機，然后經過單片機的處理，得到精確性的時間信息，然后通過單片機的系統傳輸，將準確的時間信息發送給用戶。對于GPS系統中的信號接收裝置，是信息接收機處理的核心環節，在技術優化發展的背景下，單片機的種類也逐漸增多，信息處理短時間相對較快，而且具有較低的耗能及較強的干擾能力，因此，在戶外勘測以及室內監測中都可以實現信息的及時處理。

2.4 GPS授時工作系統設計

在GPS授時工作系統運行的過程中，GPS由于衛星時鐘不同步的問題，當GPS信號在通過電離層以及對流層時會由于折射的原因，出現速度傳播不及時的現象，從而引起時間誤差。對于接收機時鐘與GPS衛星時鐘之間的誤差因素而言，出現這一問題的現象主要可以分為以下兩點：第一是信號一灌輸傳播達到接收機時，會發出現延誤現象；第二，信號通過地球電離層以及對流層時，由于傳播速度的變化，會出現一定的差值，因此，在授時系統工作的過程中，為了減少傳播中的誤差，可以構建數學模型，其計算過程如公式（1）。其中的S真主要是通過坐標所計算出的GPS及接收機之間的距離；S偽是通過GPS衛星所發出的測距碼信號，通過傳輸延遲新藥的分析，計算出S偽的數值；c是指真空光速；φ是接收機與GPS衛星的時鐘差，△是電離層以及對流層在傳播中由于速度變化所發生的誤差。

S真=S偽-cφ-△→φ=l/e（S偽-S真-△）（1）

3 單片機的GPS授時顯示系統的實現

3.1 主程序設計

在系統主程序設計的過程中，需要通過對參考模塊化的基本原則，進行主要工程的設計及獨立函數的編寫，實現相關數據資源在主程序中的調度及運用。通常情況下，在主程序工程分析中，其基本的工程可以分為以下兩種：一種是系統的初始化；另一種是切面顯示界面。并在串口接收功能確定中實現函數的優化設計。當LCD顯示時間以及位置信息無效時，所出現的信息是錯誤的。

3.2 串口中斷的程序設計

通過GPS模塊的使用及一部分析，可以是相愛異步串口與單片機的穩定通信，其中的GPS模塊會默認波特率9600，不會發生奇偶校驗的問題，其中的數位為8位，而起始位為1位，停止位也為1位。當在串口終端設計中，每次接受到”時，就需要執行接受的初始化程序，并命令系統接收指針指向接受緩存的首要位置。當接受到的信息為‘＼n時，也就意味著PMC信息接受完成，在這種背景下就需要進行數據標志的科學處理。

3.3 LCD模塊程序設計

在LCD模塊程序優化設計中，單片機接受串口數據需要實現資源的有效保存，并在接受完畢之后，將LCD寫入界面，并實現數據位的留空處理，當數據單片機在處理完畢之后，需要實現界面LCD工程數據的有效填寫。同時，在程序項目設計的基礎上，也需根據項目的時間進行流程的設計。在轉換時間中，需要將UTC實踐加8小時，然后對系統進行判斷及確立，檢查其小時是否超過23，當小時大于等于24小時時，需要將日期加一，然后檢查日期時候超過當天的月數，在讀取月數值的過程中，需要在代碼中找到當月對應的天數，當月數為2月是，需要判斷是否為運年的2月。

3.4 延時程序的設計

在該中程序設計及分析中，需要通過對液晶屏顯示內容的分析，實現GPS授時信息與UTC時間進行有效延遲。同時，在GPS模塊系統輸出及串口數據設計中，需要通過對信息資源內容的同步分析，保證數據內容的合理延遲，并在發現延遲之后，進行串口數據的合理問題，為串口數據的合理分析及優化設計體用良好支持。與此同時，在數據傳輸系統優化分析的背景下，可以通過輸出秒脈沖的GPS模塊，在該種模塊使用中，可以將其作為UTC的同步信號，將信號外部中斷處理，通過信號模塊的合理確定，實現延時程序的合理運用，為系統項目設計的合理性提供良好支持。

4 結束語

伴隨社會經濟的運行及穩定發展，市場中出現了各種專業性的授時的接收機，在該系統運用的過程中，可以實現ns級時間的精準性分析，但是，在該種系統設計及運用的過程中，其價格相對較高，不能被普通用戶所使用，而通過串口輸出的授時使用，可以充分顯示出GPS衛星時間確定的精準性，通過數據資源的優化以及工程項目的合理設計，充分滿足用普通用戶的基本需求，實現GPS授時系統設計的科學性及合理性，為GPS授時系統的優化設計提供良好支持。

參考文獻

[1]杜俊，董松.基于單片機的GPS定位系統的設計與實現[J].甘肅科技，2016（19）： 25-27.

[2]普仕凡，徐名峰，張麗艷，等，基于AVR單片機的IRIG-B碼授時系統設計與實現[J].大連交通大學學報，2014 （03）： 97-100.

[3]陳海峰，陳盛闖，基于單片機的OLED顯示系統設計與實現[J].電子設計工程.2015（20）：137-140.endprint