基于单片机的GPS授时显示系统设计与实现

侯娜+张志勇

摘要：通过研究将单片机的GPS授时显示系统设计作为研究的重点，总结了系统设计的基本内容，核心目的是通过显示系统的完善设计，保证工程项目设计的安全心机合理性，为单片机GPS授时显示系统工程项目的实现提供支持。

【关键词】单片机 GPS授时显示 系统设计 项目实现

在社會经济运行及发展的过程中，科学技术的创新在某种程度上得到了人们的广泛关注，GPS授时系统在该种背景下实现了运用。GPS授时系统作为一种利用一定接受设备接受卫星上的原子钟的时问信号，将其内容传送给单片机，可以在单片机处理之后将相关内容发送到显示设备之中，从而为人们提供了精确化的信息资源。现阶段单片机运用在了工业发展中的各个领域，通过单片机的使用，可以实现数值的精确化计算，并在此基础上完成项目工程的控制能力，因此，在单片机的GPS授时显示系统设计中，需要保证信息资源运用的精准性，实现GPS授时显示系统的合理运用。

1 单片机的GPS授时显示系统的总体设计

在工程项目显示系统设计的过程中，其核心的项目设计方案主要有三个基本部分组成，其基本结构如图1所示。通过系统的运用，可以完善数据资源的及时、有效处理，而且也可以在处理数据运用中，完成数据的指示分析，为数据资源的及时性传输提供有效支持。

2 GPS授时系统原理

2.1 空间卫星系统的设计

在GPS系统工作中，其工作卫星主要有21颗，备用卫星有3颗，每颗卫星之中都会有4台高精度的原子钟，其中的原子钟也正是卫星中的核心设备。当该系统发射出标准的频率时，可以为GPS定位系统提供精准性较强的时问信号。对于这些卫星系统而言，会等问隔的分布在六个轨道而之中，不同的轨道而夹角为600，通过这种分布方式的排列，可以保证地球所有位置的设计都有四个卫星存在，实现信息系统检测的及时性及稳定性。同时，在GPS卫星定位系统设计的过程中，其中的定位精确度相对较高，在地面无线电波定位中会受到精度大的影响，但是，通过人们对电离层以及对流程的精确性认知，可以构建相对完善的误差修正系统，从而为精准性时间的获取提供支持。

2.2 地面监控系统的设计

在地面监控系统项目设计的过程中，其整个系统形式主要包括了不同的组成部分，有主控站、监测站以及注入站，其中的主控站主要是为了接受GPS卫星信号，并及时协调、管理所有的地面控制系统，为地面监测系统的设计提供良好支持。

2.3 GPS用户系统设计

对于GPS用户系统而言，主要包括了用户接收机、单片机以及显示设备，接收机在信息获取中，会将接收到的星历参数和时间信号传输该单片机，然后经过单片机的处理，得到精确性的时间信息，然后通过单片机的系统传输，将准确的时间信息发送给用户。对于GPS系统中的信号接收装置，是信息接收机处理的核心环节，在技术优化发展的背景下，单片机的种类也逐渐增多，信息处理短时间相对较快，而且具有较低的耗能及较强的干扰能力，因此，在户外勘测以及室内监测中都可以实现信息的及时处理。

2.4 GPS授时工作系统设计

在GPS授时工作系统运行的过程中，GPS由于卫星时钟不同步的问题，当GPS信号在通过电离层以及对流层时会由于折射的原因，出现速度传播不及时的现象，从而引起时间误差。对于接收机时钟与GPS卫星时钟之间的误差因素而言，出现这一问题的现象主要可以分为以下两点：第一是信号一灌输传播达到接收机时，会发出现延误现象；第二，信号通过地球电离层以及对流层时，由于传播速度的变化，会出现一定的差值，因此，在授时系统工作的过程中，为了减少传播中的误差，可以构建数学模型，其计算过程如公式（1）。其中的S真主要是通过坐标所计算出的GPS及接收机之间的距离；S伪是通过GPS卫星所发出的测距码信号，通过传输延迟新药的分析，计算出S伪的数值；c是指真空光速；φ是接收机与GPS卫星的时钟差，△是电离层以及对流层在传播中由于速度变化所发生的误差。

S真=S伪-cφ-△→φ=l/e（S伪-S真-△）（1）

3 单片机的GPS授时显示系统的实现

3.1 主程序设计

在系统主程序设计的过程中，需要通过对参考模块化的基本原则，进行主要工程的设计及独立函数的编写，实现相关数据资源在主程序中的调度及运用。通常情况下，在主程序工程分析中，其基本的工程可以分为以下两种：一种是系统的初始化；另一种是切面显示界面。并在串口接收功能确定中实现函数的优化设计。当LCD显示时间以及位置信息无效时，所出现的信息是错误的。

3.2 串口中断的程序设计

通过GPS模块的使用及一部分析，可以是相爱异步串口与单片机的稳定通信，其中的GPS模块会默认波特率9600，不会发生奇偶校验的问题，其中的数位为8位，而起始位为1位，停止位也为1位。当在串口终端设计中，每次接受到”时，就需要执行接受的初始化程序，并命令系统接收指针指向接受缓存的首要位置。当接受到的信息为‘＼n时，也就意味着PMC信息接受完成，在这种背景下就需要进行数据标志的科学处理。

3.3 LCD模块程序设计

在LCD模块程序优化设计中，单片机接受串口数据需要实现资源的有效保存，并在接受完毕之后，将LCD写入界面，并实现数据位的留空处理，当数据单片机在处理完毕之后，需要实现界面LCD工程数据的有效填写。同时，在程序项目设计的基础上，也需根据项目的时间进行流程的设计。在转换时间中，需要将UTC实践加8小时，然后对系统进行判断及确立，检查其小时是否超过23，当小时大于等于24小时时，需要将日期加一，然后检查日期时候超过当天的月数，在读取月数值的过程中，需要在代码中找到当月对应的天数，当月数为2月是，需要判断是否为运年的2月。

3.4 延时程序的设计

在该中程序设计及分析中，需要通过对液晶屏显示内容的分析，实现GPS授时信息与UTC时间进行有效延迟。同时，在GPS模块系统输出及串口数据设计中，需要通过对信息资源内容的同步分析，保证数据内容的合理延迟，并在发现延迟之后，进行串口数据的合理问题，为串口数据的合理分析及优化设计体用良好支持。与此同时，在数据传输系统优化分析的背景下，可以通过输出秒脉冲的GPS模块，在该种模块使用中，可以将其作为UTC的同步信号，将信号外部中断处理，通过信号模块的合理确定，实现延时程序的合理运用，为系统项目设计的合理性提供良好支持。

4 结束语

伴随社会经济的运行及稳定发展，市场中出现了各种专业性的授时的接收机，在该系统运用的过程中，可以实现ns级时间的精准性分析，但是，在该种系统设计及运用的过程中，其价格相对较高，不能被普通用户所使用，而通过串口输出的授时使用，可以充分显示出GPS卫星时间确定的精准性，通过数据资源的优化以及工程项目的合理设计，充分满足用普通用户的基本需求，实现GPS授时系统设计的科学性及合理性，为GPS授时系统的优化设计提供良好支持。

参考文献

[1]杜俊，董松.基于单片机的GPS定位系统的设计与实现[J].甘肃科技，2016（19）： 25-27.

[2]普仕凡，徐名峰，张丽艳，等，基于AVR单片机的IRIG-B码授时系统设计与实现[J].大连交通大学学报，2014 （03）： 97-100.

[3]陈海峰，陈盛闯，基于单片机的OLED显示系统设计与实现[J].电子设计工程.2015（20）：137-140.endprint