作者：樊宇 程全 张治国

    1 引言

    gps是global positioning system的简称，是利用导航卫星进行测时和测距的全球定位系统。它具有精度高、全天候和全球覆盖能力。将gps应用于时钟倒计时系统中能实现高精度时间显示功能。基于gps的高精度、倒计时牌是卫星测时技术、计算机技术及通信技术三者的有机结合。从功能模块上看，整个系统分为gps测时接收系统和时钟显示系统。它主要完成以下功能：

    定时接收gps卫星发送的数据并进行识别和缓存；

    对gps测时数据进行格式转换，以使编码格式适于接收；

    在给定时间内刷新ds12c887型时钟的时间；

    读ds12c887时间，进行倒计时换算并显示。

    2 硬件设计

    基于gps的高精度倒计时牌的硬件结构较为简单，包括控制模块和显示模块，如图1所示。

    2.1 控制模块

    89c51型单片机是整个控制系统的核心，完成对串行口控制器的初始化和数据读写，还要对接收的各种数据进行识别、转储及显示。

    由于日本光电公司gsv－15型oem gps接收板传输的数据以串行方式输出一帧10位、波特率为4800bit，mcs－51型单片机串口输入输出格式匹配，所以利用单片机串行口直接从oem接收数据。

    ds12c887具有提供较高精度年、月、日、时、分、秒时间的功能，对其校准后，在掉电情况下，10年之内仍能准确的进行计时，并且能与单片机直接相连。

    2.2 显示模块

    本系统利用74hc595实现串行方式控制数码管显示，占用口线少，硬件结构简单。74hc595型串/并转换移位寄存器具有锁存和3态输出功能。14脚（ser）为串行输入端；12脚（rclr）为移位时钟端，上升沿将14脚数据移入寄存器；11脚（srclr）为锁存时钟端，上升沿锁存数据；8脚（e）为3态输出控制端，接低电平时输出数据。

    单片机输出数据和移位时钟，在时钟上升沿时将数据移入74hc595。p1.0输出数据，在移位脉冲上升沿到来时数据移出。p1.1输出移位脉冲。p1.2输出锁存脉冲。数据出现在并行输出端上经74hc07驱动数码管显示，由于数据已被锁存，在传送下一组数据时，前一组数据的内容不变，以此方式进行数据的传送和显示。由于在控制模块中已用单片机的串行口接收oem板内容，所以在显示模块软件中要将p1.0、p1.1、p1.2定义为模拟的串行口。这样，p1.0、p1.2、p1.3就可作为串行口使用。

    3 软件设计

    3.1 主程序

    包括对单片机自身机制的设置串行口的初始化等，如图2所示。

    3.2 gps测时接收

    gps测时接收数据由串行口接收，由单片机对其进行读入、识别、转换及存储等操作，在程序开始时，首先识别接收信号，看其是否是要接收的信号，oem板接收的时间信号的字头为gpzda。由于接收的时间信号是ascⅱ码，所以要将接收数据转化为二进制数。由于接收的时间为格林威治时间，所以必须转化为北京时间，然后将转化后的时间写入ds12c887中。ds12c887是一种比较准确的计时电路，不需要时刻接收gps信号。笔者规定1小时接收1次gps信号，其流程如图3所示。

    3.3 时钟倒计时显示

    在此程序中模拟串行口，读ds12c887的数据，利用74hc595对其