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1、华中科技大学硕士学位论文基于GPS的高精度时钟的研究与设计姓名：陈建明申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：卢益民20090526华中科技大学硕士学位论文摘要随着改革开放的不断深入，我国电力系统自动化技术快速发展，为了做到系统内部统一的管理和调度，整个系统对时间的统一性要求越来越高，同时对时间的同步精度要求也越来越高。互联网领域在世界各地分布着成千上万的服务器，计算机监控系统、数据采集系统、大型网络服务器系统、移动通信网络系统都需要统一的高精度时间以便管理。结合当前市场需求，本文设计实现了一种基于GPS的高精度时钟。该系统具有液晶显示功能，可实
2、时显示当前标准时间、工频频率及以工频为时钟源的周波钟时间。系统可以向用户提供扩展的多路秒脉冲1PPS、分钟脉冲1PPM、小时脉冲1PPH信号，脉冲宽度可调，信号的输出方式有TTL方式和空接点方式，用户可以根据自己需要灵活选择不同的输出方式。系统状态指示灯，可实时显示各种脉冲的到来及系统工作状态。此外，系统还能提供多种规约的校时串口数据，其中IRIG-B码是一种应用极其广泛的校时通讯规约，可以方便地与第三方设备兼容。用户可以通过键盘和显示屏选择需要输出的通讯规约，传输波特率等等，用户界面简单、操作方便。系统主要由中心处理模块、GPS模块、键盘与显示模块、输
3、出模块等组成。为了实现时钟的高精度，设计中选用了高速单片机C8051F020为主处理器，其系统时钟使用22.1184MHz外部晶振。GPS模块选择了高精度的授时型模块E531，系统中加入了对秒脉冲的抗干扰设计，并提出多套时钟的切换方案及有效解决IRIG-B直流码与交流码的共源问题，使时钟精度达到ns级。经过长时间的实验和测试，系统已达到设计任务的性能指标。该系统成本低、功耗小，可以广泛应用于电力系统、交通系统、广播电视系统及各种网络服务器的授时。关键词：GPS时钟,秒脉冲,软时钟,IRIG-B码I华中科技大学硕士学位论文AbstractAsthedeve
4、lopmentofChina,ourelectricalpowersystemautomationtechnologyhasprogressedrapidly.Inordertoachieveaunifiedsystemmanagementandscheduling,therequirementsofuniformityoftimeaswellastheaccuracyoftimesynchronizationhavebecomeincreasinglyhigherandhighertothewholesystem.Inthenetworkfield,t
5、ensofthousandsofserversdistributeallaroundtheworld.Theyalsoneedhigh-precisiontimetohelptomanage.Combinedwithcurrentmarketdemand,Thispaperdesignsakindofhigh-precisionGPS-basedclock.Thesystemhasaliquidcrystaldisplaymodule,whichcandisplaysthecurrenttimeinreal-time.Italsocandisplayth
6、efrequencyandcycle-clocktimebasedonfrequencypulse.Thesystemcanprovideuserswithsecond-pulse1PPS,minute-pulse1PPMandhour-pulse1PPHthroughpatulousmulti-path,whosewidthisadjustable.Therearetwomodesforsignalstooutput,suchasTTLmodeandair-contactmode,whichcanbeselectedbyusersflexiblewit
7、hstatusindicatorlamptodisplaythearrivalofvariouspulsesandsystemstatusinreal-time.Inaddition,thesystemcanalsoprovideawiderangeofserialformatdatatoamendotherclocks,forinstance,IRIG-Bcodeisawidely-usedcommunicationprotocol,whichcanbeeasilycompatiblewiththird-partyequipment.Userscans
8、electdifferentcommunicationprotocols,tra
