基于GPS的人防授时系统的设计与开发

论文摘要

随着社会的进步和科学技术的飞速发展,人防建设为了迎合当今世界“对抗与对话,合作与竞争,和平与发展,机遇与挑战”并存的特点,以求满足现今高技术局部战争的要求,也在逐渐走向自动化、程控化、多手段、多网络的配套化的发展之路。人防授时系统作为人防建设过程中的一个重要组成部分,它对于时间同步精度的要求也越来越高。全球定位系统(GPS)高速发展及其不断成熟的态势,将人防授时系统的同步授时技术推向了一个新的台阶。由于基于GPS的人防授时系统,能够很好的保证系统时间的正确性以及一致性,使得系统内部各个组成部分之间或者系统与系统之间的时间保持高精度的同步,所以这种人防授时系统在许多国家的人防建设当中不断的被研究与开发,并得到了广泛的使用。本文首先对人防授时系统的硬件进行了总体设计,采用STC12C5A60S2作为核心控制单元,通过接收GPS卫星数据中的标准时间进行校时,然后通过主设备上所带有的不同输出接口,输出不同格式的授时信号,使用DS12C887高精度时钟芯片实现系统的守时。通过RS232、RS485或nRF905无线方式将当前精确时间发送到各个校时点,提高了系统的通用性。同时该系统内嵌了PM66语音芯片,具有整点报时功能。本系统可通过远程上位机控制进行相关设置,满足了远程控制的要求。论文详细介绍了该系统的软硬件设计,给出了硬件电路图和软件流程图,同时根据现场应用需要,对系统的电磁兼容性进行了详细设计。通过现场调试,该系统具有授时精度高、稳定信号好的特点,满足了设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.3 本文主要工作及组织结构
• 第2章 系统硬件设计与开发
• 2.1 主控单片机功能介绍
• 2.2 供电电源模块设计
• 2.2.1 5V 电源模块设计
• 2.2.2 3.3V 电源模块设计
• 2.3 GPS 模块及其保护电路设计
• 2.4 语音模块设计
• 2.5 继电器控制及光耦模块设计
• 2.6 守时时钟电路设计
• 2.7 无线收发模块设计
• 2.8 串行接口电路设计
• 2.9 USB 转232、485 电路设计
• 2.10 网口转串口设计
• 2.11 小结
• 第3章 系统的电磁兼容性设计
• 3.1 电磁兼容性概述
• 3.1.1 电磁干扰的定义
• 3.1.2 电磁干扰的产生
• 3.1.3 电磁兼容设计规范
• 3.2 系统电磁兼容性设计与开发
• 3.2.1 干扰源分析
• 3.2.2 传导耦合路径
• 3.2.3 系统敏感设备
• 3.2.4 电磁兼容性措施
• 3.2.5 印制电路板设计
• 第4章 软件系统设计
• 4.1 软件开发工具Keil C51 介绍
• 4.2 软件构架设计
• 4.3 nRF905 无线模块软件设计
• 4.3.1 nRF905 的状态输出
• 4.3.2 nRF905 的数据接口
• 4.3.3 nRF905 工作模式
• 4.3.4 nRF905 的工作寄存器
• 4.3.5 nRF905 的SPI 操作指令
• 4.3.6 nRF905 的工作过程
• 4.3.7 nRF905 控制程序设计
• 4.4 实时时钟软件设计
• 4.4.1 DS12C887 内部寄存器和RAM
• 4.4.2 DS12C887 实时时钟程序设计
• 4.5 M-87 GPS 模块
• 4.5.1 NMEA0183 格式输出
• 4.5.2 DS12C887 校正时间程序
• 4.5.3 接收GPS 信号流程
• 4.5.4 处理GPS 信号流程
• 4.6 液晶模块软件设计
• 4.6.1 液晶模块1602LCD 内部控制指令
• 4.6.2 1602LCD 内部RAM 缓冲区
• 4.6.3 1602LCD 程序设计
• 4.7 语音芯片软件设计
• 4.7.1 PM66 三种输入控制模式
• 4.7.2 串行输入程序设计
• 第5章 系统调试
• 5.1 系统组装过程
• 5.2 系统功能测试
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 攻读学位期间发表的学术论文