GPS-2000型数字报时钟的设计
数字技术的发展速度让人惊叹,它已渗透到广播电视的每个角落,然而对于一部电子钟,则是播出部门一直不可缺少的。我们结合工作环境,应用先进的电子器件,如:
本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/201612/328514.htm1.单片机采用抗干扰极强的AT89C52.
2.时钟芯片选用X1228,因为X1228的主要特点是内部有6个模拟微调位用来调整X1和X2引脚间的片内负载电容,有效负载电容范围从5pf至19.75pf.对电容调整每位有不同的权重,这将允许使用6pf或12.5pf的晶体,这样使内部时钟更加精准。
3.利用GSU-36A3(GPS)接收模块中的高精度UTC(世界时)自行设计研发了这款走时精确的电子钟,显示有两种方式:(1)为LED数码显示,其驱动芯片有8个驱动器,每个驱动器输出最大电流50mA.(2)LCD液晶显示。
一、捕获高质量GPS信息
GPS-2000型数字报时钟应用的是GSU-36A3(GPS)接收模块,它具有18个混合通道接收系统,系统输出为串行输出,电平为RS-232接口电平。GSU-36A3的天线部分是有源天线,它不支持无源天线,所以对天线的长度要求非常严格,天线为50欧铜轴电缆,在GPS传感器中我们只是利用了此系统中的5个GPS传感器。
(1)GPS定位数据传感器(GPGGA)
用此传感器接收GPS的质量指示,当接收数据为0时,此系统校正实时时钟系统无效。
(2)GPS卫星信号传感器(GPGSU)
当前视野范围内的可能收到的卫星总数,当收到4颗以下GPS卫星时,此系统校正实时时钟系统无效。
(3)GPS睡眠工作模式设定信息传感器(PKODG)
当接收到无线状态断线时=1,短路时=2,对实时时钟系统校正无效。
(4)经度/纬度传感器(GPGLL)
当东经一有变化时,此系统校正实时时钟无效。
(5)GPS时间和日期传感器(GPZDA)
当前4个传感器工作正常时,可利用此传感器接收到的时间对实时时钟系统进行校正。电路图如图1所示。
![](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/fetch/20161101/328514_1_0.jpg)
二、GPS-2000型数字报时钟的抗干扰设计
我们知道绝大多数的干扰来自共地部分,为了使本系统中的单片机部分安全可靠地执行命令:(1)电源部分我们采用了5S5-200(DC-DC)电源隔离模块。(2)应用MAX813芯片增加了看门狗电路。(3)输入输出数据部分也必须进行隔离,我们采用高速光偶6N137做为隔离器件,这里有5条数据输出线,1条串口输入线,还有4条输出控制线。对以上这10条线都进行了隔离。
三、报时电路的设计
1.时钟芯片X1228使用一个外部的32.768KHZ石英晶体来保持精确的年、月、日、星期、时、分、秒。实时时钟具有闰年校正和世纪字节,时钟对少于31日的月也能校正。
2 .利用1 4位二进制串行计数器/分频器CD4060(内部带有振荡器)组成振荡频率为3.2768MHZ,通过分频后分出1600HZ,再通过7位二进制串行计数器分频CD4024得到800HZ,此二个频率通过CD4066四双向模拟开关在中央处理器的控制下通过放大电路、阻抗匹配电路,最后平衡输出OdB信号。
四、显示电路的设计
因为GPS中没有星期,那么我们在送显示时分两部分:
(1)我们采取了年、月、日、星期的数据为x1228内部数据;
(2)时、分、秒采用GPS数据,当收不到GPS信息时再发送x1228内部时、分、秒数据。数码驱动芯片使用6B595,液晶显示使用16×2显示模块。
五、接口电路的设计
GPS输出是串行输出,但它并非是TTL电平,而是RS-232电平,RS-232电平传输不能超过20米左右,所以当长距离传输时必须用RS-485接口电路进行传输。RS-485具有多点双向通信能力,收发器采用平衡发送,差分接收,通信距离为几十米到上千米,数字信号的传输随着距离的增加和信号传输速率的提高,在传输线上的反射、串扰、衰减和共地噪声等影响将引起信号的畸变,从而限制了通信距离,普通的TTL电路由于驱动能力差,输入电阻小,灵敏度不高以及抗干扰能力差,因而信号传输的距离短,RS-232接口电路,其驱动器输出信号摆幅比TTL电平大得多,使抗干扰能力大大提高,但RS-232标准规定驱动器允许有2500PF的电容负载,通信距离将受此电容的限制,例如:采用150PF/m的通信电缆时,最大的距离为15m,RS-232传输距离短的另一个原因是RS-232属于单端信号传输,存在共地噪声和不能抑制共模干扰。GPS-2000型数字报时钟有10路报时信号输出端,1路RS-485信号输入端和18路RS-485信号输出端,其输出端是给子钟提供GPS信号和校正微机,或微机网络时钟,使时钟显示和微机自动播出达到完全同步。
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