《GPS电子时钟在空管设备运行中的分析与设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《GPS电子时钟在空管设备运行中的分析与设计.docx（3页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、GPS电子时钟在空管设备运行中的分析与设计冯斯聪【摘要】考虑到精确的时间显示有助于提升空管设备运行保障能力，提出了一种基于GPS的电子时钟系统，该系统实现了在LED显示屏上显示时间和文字信息，并具备温湿度显示和定时巡视提醒功能，同时基于VisualBasic.NET开发了该系统的控制软件。该系统在实际应用中起到一定的经济效益，对空管设备运行保障具有实际意义。【关键词】GPS；电子时钟；VisualBasic.NET；空管0引言精确的时间对于民航系统的运行保障是至关重要的，用以设备间的同步，消除潜在的数据丧失问题。管制指挥、设备运行、气象发报、值班巡视等运行保障工作都需要精确的时间，而GPS可以
2、缩小时间同步上的误差，提供更加精确的时间信息。如果自动化系统出现时间上的偏差，那么可能导致雷达信号的抖动，严重的话将影响管制员的正常指挥。如果气象观测员由于时间上的偏差造成发报超过一分钟，那么是一般过失，超过两分钟那么是严重过失【1】。目前，我站使用的是功能单一的电子时钟，需要额外配合大屏幕进行运行信息的显示。因此，需要设计一款在功能上和本钱上都能满足空管设备运行要求的GPS电子时钟。1系统总体结构针对我站的实际情况，根据市场上现有的产品，分析了各种技术的适用性和优缺点，从增加实用功能性、提高产品通用性、降低开发本钱等角度进行设计，确定了总体方案。具体设计思路如下。1.1软、硬件设计上采用市场
3、使用率高的电子元器件为节省了硬件设计上的本钱，缩短了开发周期，在满足功能需求的前提下，利用市场上使用率高的电子元器件，在硬件上采用了STC12C5A60S2单片机、DS1302时钟芯片、USR-TCP232-T24模块、DHT11温湿度传感器和ISD1820语音录放芯片。在软件上采用C语言进行硬件编程和VisualBasic.NET进行PC软件编程。1.2时间显示具备一定的容错能力由于空管设备对运行稳定性的要求较高，因此该系统时必须拥有一定的容错能力。在设计上以GPS为主用，内置时钟芯片为备用。如果其中一方出现数据丧失，那么可由另一方作为数据源。单片机通过识别串口接收到的数据来判断是否为GPS
4、时钟数据：如果是，那么显示GPS时间，同时每一个小时校正一次内部时钟芯片；如果不是，那么显示内置时钟芯片的时间。当单片机串口数据突然中断时，单片时机延时3秒钟：如果3秒内依旧没有接收到东进GPS时钟数据，那么自动转为DS1302时钟芯片的时间；如果3秒内接收到东进GPS时钟数据，那么继续读取并显示GPS时钟。1.3采用128*32LED显示屏进行时间和信息显示近年来，LED显示屏成为了当前普遍使用的显示方案，具有高清晰度、大视角等特点，可以用于图文显示等。相比使用液晶显示屏，LED显示屏的使用本钱更低，故采用了两块64*32LED显示屏组成的128*32LED显示屏。1.4可通过软件对LED显
5、示进行时间和信息的控制基于VisualBasic.NET开发的控制软件可以实现文字的传输以实现文字的显示，利用字库将需要显示的字符转换为LED显示屏可以识别的数据，从而显示在LED屏幕上，同时该软件还可以实现在时间和文字显示之间的切换，在线修改内置时钟芯片时间。1.5设计上充分考虑其使用的多功能性结合我站实际工作的要求，该系统还增加了一些在值班巡视中常用的功能：温湿度显示和定时巡视提醒。2关键技术实现2.1LED显示屏的控制近年来，LED显示屏成为了当前普遍使用的显示方案，故采用了两块64*32LED显示屏组成的128*32LED显示屏，通过74HC245双向缓冲器提高单片机的负载能力，搭配5
6、V15A的开关电源，不仅可以显示时间，还可以显示温湿度和最多16个汉字字符。LED显示屏设计的核心是对其显示的控制，该显示屏提供08接口形式。该接口共有16个引接，其中A、B、C、D引脚表示行信号，R1、R2、G1、G2引脚表示列信号，EN引脚表示使能，SCK引脚表示时钟，STB引脚表示锁存，GND引脚表示地【2】。对于128*32的双色LED显示屏来说，总共有128列，通过64个74HC595芯片进行级联，将其扩展为128位串行输入，128位并行输出，从而实现对128列信号进行控制。R1、R2、G1、G2引脚就是用来输入128位串行数据的。其中，R1、G1用来控制上半屏16行的红、绿信号，R
7、2、G2用来控制下半屏16行的红、绿信号。因此，通过循环行信号，移位串行输入每一行的列信号数据，然后锁存列信号，就可实现LED显示屏的显示。2.2GPS数据的接收我站使用的GPS數据源是东进GPS效劳器，该效劳器只提供RS232接口，无法满足各类设备的引接，因此我站利用串口转网络模块，将GPS数据引接到接入交换机上，实现了各类设备对GPS数据的引接。该效劳器在协议上采用的是TCPServer模式，需要创立一个TCPClient建立与效劳器的连接。该效劳器每秒钟发送的数据格式为：“5C110000000A152A14100219049D，其中第6、7、8字节表示的是时分秒，而第10、11、12、
8、13字节表示的是年月日星期。因此，利用USR-TCP232-T24模块，单片机可通过串口接收GPS数据【3】，判断数据包头正确后，读取第6、7、8、10、11、12、13字节，将时间信息显示在LED显示屏上。2.3PC软件的设计为提高该系统的可操作性，在VisualBasic.NET平台上开发了该系统的控制软件。该软件的功能是实现LED显示屏在时间与信息显示之间的切换、实现中、英等字符的传输与显示、实现内置时钟的在线修改，通过串口实现与单片机的通信。该软件的关键局部是利用ASCII字库和GB2312字库实现字符的取模转换【4】，从而实现字符在LED显示屏上的显示。3总结本文通过分析了电子时钟在
9、空管设备运行中的实际使用情况，提出了一种基于GPS的电子时钟系统，通过接收GPS数据，实现在LED显示屏上的显示，同时具有定时巡视提醒功能，并在VisualBasic.NET平台上开发了该系统的控制软件，实现比以往单一电子时钟更具有实用性，对空管设备运行保障具有实际意义，也为相关单位提供一种设计参考。【参考文献】【4】袁贵宏.浅析空管设备保障的风险评估管理J.空中交通管理，20218：39-41.【2】殷晓安，吴明亮.基于单片机的LED点阵显示条屏控制系统设计J.世界科技研究与开展，20212：154-155.【3】汤洪乾，杨华.基于单片机的串口调试方法与技术J.中国新通信，20213：66-66.【4】田会方，张洪昌.计算机汉字库开发液晶汉字显示数据的方法J.武汉理工大学学报：信息与管理工程版，20214：83-86.责任编辑：田吉捷