圖1 GPS時鐘系統(tǒng)構(gòu)成框圖

GPS接收機(jī)
在本系統(tǒng)中,，GPS接收機(jī)采用Garmin公司的GPS15XL，它是12通道的GPS接收機(jī),，體積小,，重量輕,，功耗低，首次定位和重捕獲時間短,，有較強(qiáng)抗遮擋和抗干擾能力,，性能極其穩(wěn)定可靠，且操作簡單,，易于開發(fā),。可工作在3.3～5.4V電壓范圍內(nèi),，本系統(tǒng)采用+3.3V供電,；精密授時類型精度可達(dá)±50ns(典型值)；具有串行端口,，輸出為RS232,，輸入可為RS232或者具有RS232極性的TTL電平，波特率從300～38
400可選,，默認(rèn)為4800，無奇偶校驗(yàn),，8個數(shù)據(jù)位,，1個起始位，1個停止位,。GPS15XL輸出的數(shù)據(jù)以美國國家海洋電子協(xié)會(National Marine Electronics Association)的NMEA0183 ASCII碼接口協(xié)議為基礎(chǔ),，可輸出多條語句，內(nèi)容包括經(jīng)度,、緯度,、速度、方位角,、高度,、世界時、星歷等信息,。還可輸出Garmin二進(jìn)制格式信息,。非常適合應(yīng)用于車輛導(dǎo)航、海事導(dǎo)航,、電力系統(tǒng)校時等,。
對GPS15XL的配置，可以利用單片機(jī)通過NMEA 0183語句在程序中實(shí)現(xiàn),，也可以利用SNSRCFG軟件來進(jìn)行,。配置參數(shù)將被保存在永久性存儲器中，下次加電時自動生效,。為簡化設(shè)計(jì),，本文采用第二種方法,，即通過SNSRCFG軟件對GPS15XL進(jìn)行初始化配置。
GPS15XL可以輸出兩種時間信號：一是包含在串口輸出信息中的UTC(Coordinated Universal
Time協(xié)調(diào)世界時)絕對時間(年,、月,、日、時,、分,、秒)；二是間隔為1s的同步脈沖信號1PPS,，其脈沖前沿與UTC的同步誤差不超過1μs,。本系統(tǒng)主要是利用串口輸出的NMEA 0183語句獲取UTC時間信息。
NMEA 0183語句以“rdquo;開始,，以<CR><LF>,，即ASCII字符“回車”（十六進(jìn)制的0D）和“換行”（十六進(jìn)制的0A）結(jié)束。下面以本文使用的GPRMC語句為例說明其格式：
$GPRMC,，<1>,，<2>，<3>,，<4>,，<5>，<6>,，<7>,，<8>，<9>,，<10>,，<11>，<12>*hh <CR><LF>
$GPRMC：語句起始標(biāo)志（Recommended Minimum Specific GPS／TRANSIT Data推薦定位信息）
<1> UTC時間,，hhmmss(時分秒)格式
<2>定位狀態(tài),，A=有效定位，V=無效定位
<9>UTC日期,，ddmmyy(日月年)格式
最后的校驗(yàn)碼*hh用于做奇偶校驗(yàn),，通常不是必需的，但當(dāng)周圍環(huán)境有較強(qiáng)的電磁干擾時則推薦使用校驗(yàn)碼,。hh代表了“rdquo;和“*”之間所有字符的按位異或值（不包括這兩個字符）,。
單片機(jī)PIC18F8520系統(tǒng)采用Microchip公司生產(chǎn)的高性能RISC CPU PIC18F8520作為控制器，它內(nèi)部有32KB的FLASH程序存儲器和2KB的SRAM數(shù)據(jù)存儲器,、1KB的EEPROM數(shù)據(jù)存儲器,；運(yùn)算速度可達(dá)
10MIPS；可以工作在DC～40MHz的時鐘頻率范圍之內(nèi)；具有USART接口,，支持RS-485和RS-232,，可與GPS模塊相連，用來獲取時間信息,；支持ICSP在線串行編程,，便于軟件的升級和維護(hù)；支持ICD,，可以在線調(diào)試,，縮短開發(fā)周期。
LCD顯示器
系統(tǒng)采用LCD1602作為顯示設(shè)備,。LCD1602液晶顯示模塊具有體積小,、功耗低、顯示內(nèi)容豐富,、超薄輕巧等優(yōu)點(diǎn),，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。它可以顯示兩行,，每行16個字符,，采用單＋5V電源供電，外圍電路配置簡單,，價格便宜,，具有很高的性價比。
2 硬件電路
系統(tǒng)的硬件電路如圖2和圖3所示,。

圖2 單片機(jī)外圍電路連接

圖3 單片機(jī)與GPS模塊的連接