GPS精密授时功能的应用(2)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表时间:2007-06-29 人气:1

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2．4 GPS授时系统的硬件组成
　　GPS卫星时钟接收机由GPS接收天线(5MHz，3V)、GPS OEM接收板(GARMIN公司的GPSl5 L)、ADM202E、单片机(AT89S51)、锁存器(74LS574)、双口RAM(CY7C13l的容量为1K)组成。硬件结构如图3所示。

　　由于AT89S5l型单片机的输出为0V～5V的_TTL电平，而OEM板配置的是RS-232标准串行接口，二者的性能规范不一致，不能直接进行通信。为使1TTL电平与RS-232标准协调，采用一种双路发送／接收集成电路(ADM202E)。该电路的功耗低，只需单电源（ 5V）供电，片内具有两套电压提升器构成的4倍电压变换器，能产生 10V和-10V电压，这样就使单片机和0EM板之间的电压完全匹配。

　　在AT89S51型单片机系统中．当对外部数据存储器进行读写操作即执行MOVX@DPTR，A（累加器A中数据送片外数据存储器），MOVX A，@DPTR(片外数据存储器中数据送累加器A1指令时，DPTR的低8位地址在锁存信号ALE的下降沿被锁存在地址锁存器中。高8位地址直接送到目标．然后8位数据直接送往目标器件。

　　双端口。RAM最重要的特点是每个器件有2组数据总线、地址总线及控制总线。只要不是同时访问同一个存储单元，就允许2个端口同时对片内任何存储单元进行独立的读，写操作而互不干扰；如果2个端口同时访问同一个存储单元．则由片内的仲裁逻辑决定访问哪个端口。

　　在硬件设计中，经常需要2个设备有权访问同一块存储区，如果使用常规的单端口存储器，那么当某一个设备正在访问时．别的设备则无法访问．严重降低了工作效率．而且不论是采用HOLD信号使某一设备“挂起”的方法．还是采用二套总线二选一的方法，都给逻辑电路的设计增添了负担。相比之下，使用双端口RAM的好处至少有二点：首先，可将2个设备的总线与双端口RAM的2个端口分别相连，逻辑设计简洁明了；其次．只要安排得当，双口RAM无冲突地为2个端口服务，则可使访问效率比常规单端口RAM提高l倍。

2．5 GPS授时系统的软件设计
　　系统软件主要分为初始化、GPS数据接收存储、数据传送子程序3部分。软件流程如图4所示。

　　首先将GPS OEM接收板通过串口与PC连接好，接通主电源和备用电源，用自带的接收软件SNSRCFG设置初始化信息，只输出一条GPRMC语句，保证每秒接收存储时间信息的精度；然后转化为NMEA格式，连接上传，则初始化信息就自动将被保存在板内的永久性存储器中，下次上电时将会自动生效。如需更改则要再次修改参数和再次上传。

　　系统上电后硬件复位，设置UART的波特率为19200b／s，数据通信格式为10位异步收发；授时接收系统进入正常工作状态，单片机(AT89S51)通过RS-232串行方式接收GPS OEM板的卫星数据。通过查询字头，接收OEM板GPRMC输出语句中的时、分、秒和年、月、日信息。没有用的信息跳过。由于接收到的是UTC时间．出于习惯考虑，将UTC时间转化为北京时间。

　　本地时间=GPS时间时区值

　　北京位于第8时区，时区值为 8。将接收到的时间信息转化为北京时间，按日、月、年、时、分、秒的顺序存储在片内30H到3BH这12个单元中。然后用MOVX指令将数据送到片外双口RAM的0C00H到0COBH中，供另外需要时间信息的CPU调用。图5为某次仿真结果，时间是北京时间2005年4月15日9时lO分8秒。

3 结束语
　　GPS具有全球性、全天候、精度高等优点，利用GPS精密授时功能可以快速、精确、同步地获得功角测量系统中的历史数据和实时状态。实践证明．这种全球范围内的高精度时间同步在电力系统检测和测量中发挥了极大的作用，GPS技术的应用必将对电力系统的安全检测、稳定控制带来革命性的变革，GPS技术的采用将大大促进和带动电力系统自动化技术的发展和提高。

作者：武汉大学电气工程学院孙丙香，温春雪，严国志，杨同忠　

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