基于GPS時鐘的打鈴儀設(shè)計
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本設(shè)計方案是利用GPS接收電路接收解調(diào)GPS信號，從中提取時間信號作為打鈴儀的時間基準。因GPS信號中的時間是由銫原子鐘產(chǎn)生的，時間精度極高，故而可使打鈴儀的計時精度很高，計時誤差遠小于1 s。GPS接收電路如圖2所示，由GPS天線和GPS模塊組成。
GPS天線將1 575．42 MHz的高頻信號接收下來，送往GPS模塊進行低噪聲放大、變頻轉(zhuǎn)換為中頻信號；中頻信號經(jīng)采樣、量化后，轉(zhuǎn)換為數(shù)字中頻信號；數(shù)字中頻信號進入相關(guān)通道，經(jīng)過處理后，解譯出導航電文；GPS模塊內(nèi)微處理器接收導航電文數(shù)據(jù)，并進行相應處理后串行輸出定位、時間、速度等信息。
GPS模塊采用GS-312。該模塊內(nèi)的基帶處理采用SiRF公司的Star III架構(gòu)芯片組。該芯片組配備20萬個相關(guān)器，具有-159 dBm的接收靈敏度，且功耗低。該模塊的各個引腳功能如表1所列。
GS-312的8腳應當外接電池。如不接電池，當系統(tǒng)主電源斷電后重新上電時，GS-312為冷啟動，其初次接收GPS信號并成功輸出定位時間信息最長時間達42 s；若接上電池，當系統(tǒng)主電源斷電后重新上電時，GPS模塊為熱啟動，其初次接收GPS信號并成功輸出定位時間信息僅需1 s。
在某些使用場合，GPS天線與系統(tǒng)線路板之間距離較遠才能較好地接收到GPS信號，故而采用RS422標準進行較遠距離的GPS解調(diào)輸出信號的傳送。電路如圖2所示，在具體工程中將IC2和GPS模塊單獨制作成室外單元，通過八芯電纜與室內(nèi)主電路的IC1及電源相連。RS422是EIA推薦的“平衡式電壓數(shù)字接口電路的電氣特性標準”。該標準是為改善RS-232C且與RS-232C兼容而制定的。它的特點是采用平衡傳送，差分接收方式。其中發(fā)送接收一個信號均用兩條線，而完全不使用信號地，且數(shù)據(jù)傳送更遠，抗干擾能力更強。Maxim公司的MAX488收發(fā)器芯片滿足RS-232、RS-422、RS-485通信標準，該芯片內(nèi)含有1個驅(qū)動器和1個接收器，同時具有低功耗、單+5 V供電、驅(qū)動器過載保護、無需外接元件等特點，其共模輸入電壓范圍為-7～+12 V，因而應用廣泛。MAX488的引腳功能如表2所列。
MAX488通過傳輸線驅(qū)動器把邏輯電平轉(zhuǎn)換為電位差信號以完成初始端的信息傳送，而通過傳輸線接收器把電位差轉(zhuǎn)換為邏輯電平實現(xiàn)終端的信息接收，該傳輸形式能提高系統(tǒng)的抗干擾能力以及傳輸距離。圖2中IC1的驅(qū)動器反相輸出端(6Z)和非反相輸出端(5Y)接到IC2接收器反相輸入端(7B)和非反相輸入端(8A)，而把IC1的接收器反相輸入端(7B)和非反相輸入端(8A)接到IC2的驅(qū)動器反相輸出端(6Z)和非反相輸出端(5Y)，從而構(gòu)成一個較遠距離的全雙工通信。該電路的通信速率最高可達0．25 Mbps，經(jīng)實驗可靠通信距離可達20 m以上。
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