基于GPS的高精度計時軟件設計

王兆明　吳成英

摘要：結合GPS授時技術在Visual C++平臺上完成了軟件的設計。軟件主要功能是實現(xiàn)高精度計時，計時方式有正計時和倒計時兩種。文章主要介紹了系統(tǒng)的總體設計思路以及計時時間的算法。最后闡述了軟件通過串口接收GPS時間數(shù)據(jù)的程序設計。

關鍵詞：GPS授時；計時；軟件

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）13-0098-02

人們對計時器的應用將近千年的歷史，從最早的日晷和漏壺到現(xiàn)在的時鐘和秒表，計時器從功能、外觀、重量、應用范圍都發(fā)生了很大的變化[1-2]。目前，計時器的發(fā)展大多注重用硬件來完成。但是，隨著信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展計時軟件的應用也越來越廣泛。本文設計了一種基于GPS的高精度計時軟件，其精確度為毫秒級，足以勝任精確度極高的計時場合。

1 計時軟件的功能與特點

高精度計時軟件是一個提供正計時和倒計時的軟件。與普通的計時軟件相比高精度計時軟件有三大特點：1）精度高。該軟件的計時時間不僅可以獲取電腦時間進行計時，還可以同步GPS時間進行計時。同步GPS時間是為了滿足用戶對計時的精度要求很高的情況而設計的。另外，如果用戶對計時的精度要求不高的情況下，計時軟件可以直接獲取PC機時間進行計時。2）功能齊全。以往的計時軟件只能實現(xiàn)倒計時或者正計時，該軟件將倒計時和正計時軟件整合到一個軟件。3）使用簡單。整個軟件采用人性化的設計，人機交互功能很強。

2 系統(tǒng)設計思路

計時軟件的數(shù)據(jù)源取自于PC機或者是GPS授時模塊，利用GPS授時模塊進行計時則需要硬件系統(tǒng)的幫助。設計思路如下：

首先GPS授時模塊準時發(fā)送GPS導航數(shù)據(jù)和衛(wèi)星時間到STC處理器，然后STC處理器對GPS時間數(shù)據(jù)進行提取后將時間數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給PC機。

系統(tǒng)的關鍵模塊是GPS模塊，處理器采用宏晶科技公司的STC12C5A微處理器。GPS授時模塊選用Trimble公司的推出的The CopernicusⅡ GPS，該芯片的作用是接收衛(wèi)星導航信息和授時服務，CopernicusⅡ GPS芯片采用了Trimble公司獨有的GPS算法來保證導航數(shù)據(jù)的準確性和快速鎖定衛(wèi)星信號。CopernicusⅡ GPS芯片的另外一個選用依據(jù)是能夠解決經(jīng)常出現(xiàn)的信號遮擋、多路徑和射頻干擾問題。

3 軟件設計要點

3.1軟件設計思路

計時分為倒計時和正計時兩個部分。倒計時和正計時的關鍵都是算出事件發(fā)生的時間和現(xiàn)在的時間的差，目前時間的精度決定了計時的精度。當前時間的獲取有兩種途徑：獲取PC機時間和GPS時間。GPS授時模塊的時間計時軟件通過串口接收。計時事件的時間需要用戶根據(jù)參數(shù)設置界面進行設置，設置完成后計算時間差。

3.2 軟件模塊

高精度計時軟件的主界面用于顯示當前年月日和時分秒、事件描述時間以及倒計時和正計時的計時時間。另外，界面還包括五個命令按鈕，分別是倒計時參數(shù)設置、正計時參數(shù)設置、GPS參數(shù)設置、PC時間校準以及關于。主要由正計時模塊、倒計時模塊和GPS參數(shù)設置三大模塊組成。

倒計時參數(shù)設置包括事件描述設置和事件發(fā)生的具體時間的設置兩個部分。設置完成后事件的發(fā)生的精確時間將以倒計時形式動態(tài)顯示于主界面。顯示格式是：×天×時×分×秒。

正計時參數(shù)設置包括計時事件描述設置和事件發(fā)生的具體時間的設置兩個部分。設置完成后事件的發(fā)生的精確時間將以正計時形式動態(tài)顯示于主界面。顯示格式是：×天×時×分×秒。

GPS參數(shù)設置包括串口設置和GPS設置兩個部分。串口設置用于GPS硬件設備通過串口向本地計算機發(fā)送GPS的時間。串口設置包括串口號、波特率以及校驗位的設置。GPS設置是為了選擇GPS硬件設備發(fā)送的參數(shù)，包括時區(qū)的選擇和GPS工作模式的選擇。時區(qū)有北京時和世界時；工作模式有北斗和GPS兩個部分。

串口通信編程方法通常有兩種。一種是通過串口通信MSComm控件編程；另一種是用CSerialPort類。本文通過MSComm控件來實現(xiàn)串口通信軟件，主要原因是CserialPort類不是MODEM應用。串口通信軟件的實現(xiàn)步驟和程序如下：

1）添加Microsoft Communications Control控件到“監(jiān)測串口數(shù)據(jù)”對話框界面；

2）初始化串口；

3）添加串口事件的消息處理函數(shù)；

m_Scom.SetCommPort（1）；

m_Scom.SetInputMode（1）；

//準備接收字符

if（ m_Scom.GetCommEvent（）==2）

{variant_inp=m_ctrlScom.GetInput（）；

safearry_inp=variant_inp； i_len=safearry_inp.GetOneDimSize（）；

for（i=0；i

safearry_inp.GetElement（&i，rxdata+i）；}

4 結束語

考慮到高精度計時軟件的應用會越來越重要。本文結合GPS授時模塊完成了高精度計時軟件的設計。運行結果證明，軟件提供了可視性強，操作方便的工作界面。

參考文獻：

[1] 朱兆優(yōu)， 王海濤， 趙永科.基于 GPS 的倒計時系統(tǒng)設計[J]. 微計算機信息， 2007，23（1）.

[2] 董邵武.NTSC的守時工作進展[J].時間頻率學報， 2010，33（1）：1-4.