晶振信号同步GPS信号产生高精度时钟的方法及实现
基于GPS校准晶振的高精度时钟的设计
基于GPS校准晶振的高精度时钟的设计
摘要：文章结合高精度晶振无随机误差和GPS秒时钟无累计误差的特点，采用GPS测量监控技术，对高精度晶体振荡器的输出频率进行精密测量和调节，使晶振的输出频率同步在GPS系统上，从而提供高精度的时钟信号。
根据此方法研制了具有高性价比的高精度时钟发生装置，并成功的应用
于通信系统中。
0 引言
本文结合GPS的长期稳定性校准晶振频率，采用GPS测量监控技术，对晶体振荡器的输出频率进行精密测量和调节，使晶振的输出频率同步在GPS系统上，提供高精度的时间频率基准信号。
1 高精度GPS校准晶振时钟设计中应注意的问题
GPS秒脉冲的高精度是统计意义下的，对一个具体的秒脉冲，其偏
差可能达到200ns，另外，GPS接收机短期失锁、卫星试验、电磁干扰等因素，都可能造成秒脉冲的失真，如果直接使用GPS的秒脉冲信号来校准时钟，。
采用同步计时提高GPS钟的时间脉冲输出精度
图 3 波形图 这样就保证了 CTC 计数器输出的高精度时、分脉冲与 GPS 时间信息 同步，使 整 个 系 统 输 出 的 时、分、秒 脉 冲 精 度 接 近 GPS 秒 脉 冲 的 精 度 （可达 3. 0 × 10 - 7s）。 经同步后输出的高精度时、分、秒脉冲上升沿同步精度为 5. 0 × 10 - 7 s，远远高于未采用同步计时的精度（图 4）。
第 26 卷 第 3 期 2003 年 7 月
地震研究
JOURNAL OF SEISMOLOGICAL RESEARCH
Vol . 26， No . 3 July，2003
采用同步计时提高 GPS 钟的时间脉冲输出精度*
王 丰 付建华 陈力刚 张香荣
（河南省地震局，郑州 450000）
摘要 全球定位系统 GPS（Global Positioning System）是美国研制的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ航、授时和定位系统。论述了采用 GPS 时 间同步技术，实现 GPS 钟输出时间脉冲精度小于 10 - 6s 的方法。指出仅用软件计时，GPS 钟输出时间脉冲精度 将大于 10 - 5s；而采用软件、硬件相结合的 GPS 时间同步技术，能充分利用单片机的资源，弥补软件计时的不 足，从而大幅度提高了 GPS 钟时间脉冲的输出精度（达到 0.5 × 10 - 7s）。
2.2 同步计时 CTC 的连接及设定 CTC0 设置为定时器工作方式，用于 SIO 串行通讯的波特率发生器，传送速率为 9600bit。 CTC1、CTC2 设置为计数器工作方式，CTC1 为秒脉冲计数，GPS 高精度秒脉冲信号从 CLK / TRG1 输
基于晶振频率补偿的高精度数字时钟设计
基于晶振频率补偿的高精度数字时钟设计李二鹏;开章;王煜【摘要】为解决普通晶振频率长期漂移量较大的问题，提出了一种用GPS秒脉冲对晶振脉冲在线自动测量及修正，从而产生本地高精度时钟的方法，据此设计了一种基于单片机和CPLD的智能自校准数字时钟系统。
介绍了时钟产生及校准模块、鉴相及相差测量模块等硬件电路组成和数据采集、晶振误差补偿算法实现等软件设计。
该系统在需要较高精度时间显示的场所具有实际应用价值。
%To resolve the long term existing problem of long drift distance of crystal oscillator frequency,a method of pro-ducing local high-accuracy clock by automatically detecting and correcting the crystal oscillator pulse by means of GPS second pulse on line is put forward. According to this means,a CPLD and MCU based digital clock system with intelligent auto-calibra-tion was designed. The composition of the hardware circuits of clock production and emendation module,and phase discrimina-tion and phase difference measurement module,as well as design realization of the software for data acquisition and the crystal oscillator error compensation are introduced. The system has the actual application value in the site of needing high-accuracy time display.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2014(000)019【总页数】4页(P102-104,107)【关键词】GPS;晶振时钟;回归分析;CPLD【作者】李二鹏;开章;王煜【作者单位】西北核技术研究所，陕西西安 710024;西北核技术研究所，陕西西安 710024;西北核技术研究所，陕西西安 710024【正文语种】中文【中图分类】TN78-34;TP202随着电子技术的飞速发展，国内外已大量地把FPGA/ CPLD器件、微处理器、GPS定时校频等技术应用于高精度时钟的研究与设计[1-2]。
GPS卫星同步单片机高精度时钟的设计和实现
GPS卫星同步单片机高精度时钟的设计和实现摘要AT89S52是Atmel公司生产的低功耗高性能CMOS 8位单片机，具有8Kbit在系统可编程（In-System Programmable，ISP）的闪存程序存储器（Flash ROM）。
兼容Intel80C51指令集和针脚定义。
笔者采用此单片机的ISP特性，寻求到了低成本且简便的单片机程序开发仿真系统。
能够在寝室搭接简单的电路并且在不用把单片机从目标电路板上取下既可对单片机进行编程。
而且AT89S52是采用Flash ROM，所以擦写速度快，可重复擦写次数多，从而大大缩短了仿真调试程序的周期。
GPS（Global Position System）即全球定位系统，是美国国防部研制的全球高精度定位授时系统。
也是目前民用范围内最成熟廉价定位授时方案，其授时功能被广泛用于电力、广电系统中。
本设计主要在于通过成品GPS模块连接单片机解调提取其中的卫星同步时间信号，通过相应的I/O接口发送到带字符库的点阵液晶屏显示。
硬件部分比较简单：单片机组成最小系统后，GPS模块通过串口与其连接，其P0口连接液晶的数据线、其P1.1-P1.3连接液晶屏的控制线。
在此之前还完成了PC打印口ISP下载线的制作。
程序采用C语言编写，其兼容性好，比较适合编写逻辑结构复杂较长的单片机程序。
整个程序可分为：单片机初始化、判断有无GPS模块输出信号、时间数据的判断和解调、液晶屏显示驱动子程序等。
PC端使用了Keil公司的uVision2单片机仿真开发软件，其界面友好，模拟仿真功能强大，在调试时，可以观察的单片机参数多，是一款非常理想的单片机开发软件。
PC端的ISP下载线测试控制软件是采用的长沙理工大学同行编写的Easy 51Pro v2.0宇宙版，其适应能力强，使用灵活，并且附有详细的ISP下载线制作资料，很容易和自作的ISP下载线配合使用，组建廉价、方便的硬件仿真系统。
关键词：GPS 单片机在系统可编程串口通信点阵液晶目录摘要...................................................................................................ⅠAbstract.............................................................................................Ⅱ绪论 (1)1 总体设计………………………………………………………………………………31.1总体方案论证与基本原理…………………………………………………………31.1.1方案比较及确定…………………………………………………………………31.1.2有关全球定位系统及其接收设备输出NMEA-0183语句说明…………………41.2各单元选用…………………………………………………………………………111.2.1 GPS模块的选用…………………………………………………………………111.2.2单片机选用………………………………………………………………………151.2.3显示器的选用……………………………………………………………………162硬件设计及制作……………………………………………………………………182.1 GPS接收天线的设计………………………………………………………………182.2GPS模块LEA-5H的介绍…………………………………………………………202.2.1GPS模块LEA-5H的性能指标…………………………………………………202.2.2GPS模块LEA-5H的I/O接口和内部框图……………………………………212.3单片机AT89S52的介绍……………………………………………………………222.3.1单片机AT89S52的基本特性介绍及性能指标…………………………………222.3.2单片机AT89S52的新功能说明…………………………………………………222.3.3单片机AT89S52的引脚定义和内部框图………………………………………232.4液晶显示器LCD1602A的介绍……………………………………………………232.4.1液晶显示器LCD1602A的简介…………………………………………………232.4.2液晶显示器LCD1602A的引脚定义和脉冲参数………………………………252.4.3液晶显示器LCD1602A的典型应用电路………………………………………272.5系统电路框图及其整体原理图……………………………………………………272.6开发环境硬件部分的介绍和制作…………………………………………………282.6.1直流稳压电源的设计和制作……………………………………………………282.6.2在系统可编程下载线的介绍和制作……………………………………………292.7系统硬件的总装……………………………………………………………………323软件设计……………………………………………………………………………343.1 GPS模块LEA-5H的I/O接口数据流时序说明…………………………………343.2单片机AT89S52对液晶显示器LCD1602A软件控制及其相关…………………353.2.1液晶显示器LCD1602A寄存器的读写命令及其时序…………………………353.2.2液晶显示器LCD1602A 编码字符对应表.............................................383.3开发环境软件部分的介绍和使用.........................................................373.3.1汇编、连接、调试集成开发环境Keil uVision2的介绍...........................373.3.2在系统可编程下载线测试软件和应用程序的介绍.................................383.4单片机程序的设计...........................................................................403.4.1总程序流程图...........................................................................403.4.2单片机AT89S52与GPS模块LEA-5H串行通信程序..............................433.4.3GPS 模块LEA-5H输出NMEA-0183格式的解码和转换........................483.4.4液晶显示器LCD1602A的显示程序...................................................553.4.5系统整体程序 (584)系统调试 (71)结论 (7)5致谢 (7)6参考文献…………………………………………………………………………………77附录1……………………………………………………………………………………792.4.2 液晶显示器LCD1602A的引脚定义和脉冲参数………………………………252.4.3液晶显示器LCD1602A的典型应用电路………………………………………272.5系统电路框图及其整体原理图……………………………………………………272.6开发环境硬件部分的介绍和制作…………………………………………………282.6.1直流稳压电源的设计和制作……………………………………………………282.6.2在系统可编程下载线的介绍和制作……………………………………………292.7系统硬件的总装……………………………………………………………………323软件设计……………………………………………………………………………343.1 GPS模块LEA-5H的I/O接口数据流时序说明…………………………………343.2单片机AT89S52对液晶显示器LCD1602A软件控制及其相关…………………353.2.1液晶显示器LCD1602A寄存器的读写命令及其时序…………………………353.2.2液晶显示器LCD1602A 编码字符对应表.............................................383.3开发环境软件部分的介绍和使用.........................................................373.3.1 汇编、连接、调试集成开发环境Keil uVision2的介绍...........................373.3.2在系统可编程下载线测试软件和应用程序的介绍.................................383.4单片机程序的设计...........................................................................403.4.1总程序流程图...........................................................................403.4.2单片机AT89S52与GPS模块LEA-5H串行通信程序..............................433.4.3GPS 模块LEA-5H输出NMEA-0183格式的解码和转换........................483.4.4 液晶显示器LCD1602A的显示程序...................................................553.4.5系统整体程序 (584)系统调试 (71)结论 (7)5致谢 (7)6参考文献…………………………………………………………………………………77附录1……………………………………………………………………………………792.4.2 液晶显示器LCD1602A的引脚定义和脉冲参数………………………………252.4.3液晶显示器LCD1602A的典型应用电路………………………………………272.5系统电路框图及其整体原理图……………………………………………………272.6开发环境硬件部分的介绍和制作…………………………………………………282.6.1直流稳压电源的设计和制作……………………………………………………282.6.2在系统可编程下载线的介绍和制作……………………………………………292.7 系统硬件的总装……………………………………………………………………323软件设计……………………………………………………………………………343.1 GPS模块LEA-5H的I/O接口数据流时序说明…………………………………343.2单片机AT89S52对液晶显示器LCD1602A软件控制及其相关…………………353.2.1液晶显示器LCD1602A寄存器的读写命令及其时序…………………………353.2.2液晶显示器LCD1602A 编码字符对应表………………………………………383.3开发环境软件部分的介绍和使用.........................................................373.3.1汇编、连接、调试集成开发环境Keil uVision2的介绍...........................373.3.2在系统可编程下载线测试软件和应用程序的介绍.................................383.4单片机程序的设计...........................................................................403.4.1总程序流程图...........................................................................403.4.2单片机AT89S52与GPS模块LEA-5H串行通信程序..............................433.4.3GPS 模块LEA-5H输出NMEA-0183格式的解码和转换........................483.4.4液晶显示器LCD1602A的显示程序...................................................553.4.5系统整体程序 (584)系统调试 (71)结论 (7)5致谢 (7)6参考文献.............................................................................................77附录1 (79)。
晶振同步卫星信号算法的研究与实现
晶振同步卫星信号算法的研究与实现晶振同步卫星信号算法是一种用于卫星通信的信号同步算法，主要用于提高卫星通信的稳定性和可靠性。
本文将介绍晶振同步卫星信号算法的研究和实现。
一、晶振同步卫星信号算法的原理晶振同步卫星信号算法是基于晶振同步原理的一种信号同步算法。
晶振同步原理是指通过控制晶振的频率和相位，使其与卫星信号的频率和相位达到同步，从而实现卫星信号的同步。
具体实现方法为：1. 对卫星信号进行解调，得到基带信号。
2. 将基带信号输入到相位锁定环路中，通过控制环路中的晶振频率和相位，使其与卫星信号的频率和相位同步。
3. 将同步后的信号进行解调，得到同步后的卫星信号。
二、晶振同步卫星信号算法的实现晶振同步卫星信号算法的实现需要以下步骤：1. 设计相位锁定环路：相位锁定环路是实现晶振同步的关键，需要根据具体的信号特性和系统要求进行设计。
2. 选择合适的晶振：晶振的稳定性和精度对晶振同步的效果有很大的影响，需要选择合适的晶振。
3. 调整晶振频率和相位：通过控制晶振的频率和相位，使其与卫星信号的频率和相位达到同步。
4. 反馈控制晶振频率和相位：通过反馈控制晶振的频率和相位，使其始终与卫星信号保持同步。
5. 解调同步后的信号：对同步后的卫星信号进行解调，得到最终的信号。
三、晶振同步卫星信号算法的应用晶振同步卫星信号算法广泛应用于卫星通信中，可以提高卫星通信的稳定性和可靠性，减少信号失真和误码率，提高通信质量。
同时，在卫星导航系统、卫星遥感系统等领域也有广泛应用。
总之，晶振同步卫星信号算法是一种重要的信号同步算法，它为卫星通信的发展和应用提供了重要支持。
随着卫星通信技术的不断发展，晶振同步卫星信号算法的研究和应用将会越来越重要。
最新-GPS高精度的时钟的设计和实现 精品
GPS高精度的时钟的设计和实现摘要介绍采用、接收板来实现精密时钟系统的设计思路和方法，给出基本的硬件电路和软件流程。
关键词串口通信1概述全球定位系统是利用美国的24颗地址卫星所发射的信号而建立的导航、定位、授时的系统。
美国政府已承诺，在今后相当长的一段时间内，系统将向全世界免费开放。
目前，系统广泛地应用在导航、大地测量、精确授时、车辆定位及防盗等领域。
因此，开展对系统的研究和应用，将极大地提高生产力，并产生巨大的经济效益。
本文旨在通过利用所提供的精确授时的功能，采用单片机技术，设计适合于需要精确授时的高精度时钟系统。
-16是日本光电公司生产的并行11通道接收板，由于采用了先进半导体设计手段，它具有尺寸小、功耗低、性能稳定、性价比高等优良特性。
利用它，可以方便、快速地开发出各种应用系统。
其主要性能指标如下接收通道——11通道并行接收，可同时跟踪11颗卫星；授时精度——小于400，无累计误差；数据更新时间——1；体积和重量——65×35，约重40含锂电池；数据输出格式——-018320；-10420；环境工作温度——-30～+75℃；正常工作参数——电压51±005；电流100；功耗100。
范文先生网收集整理2-16的硬件接口和软件接口1硬件接口-16同时提供12脚接口3和5脚接口4。
本设计中采用5链接口4，各引脚的功能如表1所列。
表1接口编号信号名称功能1电源地2备份电源输入，3时消耗2μ31串行输出41串行输入5+5主供电电源输入-16的1脚为232的通信接口，其逻辑电平为电平。
这样能够很方便地与各种单片机连接连接，无须电平转换。
同时，12脚接口还提供了高精度的秒脉冲输出，可用于需要更高精度定时服务的测量系统。
在此，我们仅使用其时钟信息，故只需在其输出的数据中直接提取即可。
GPS高精度的时钟的设计和实现
GPS高精度的时钟的设计和实现GPS（全球定位系统）是一种基于卫星的导航系统，可以提供非常精确的时间信息。
GPS时钟是通过接收卫星信号并精确计算其到达时刻来获得高精度的时间。
以下是GPS高精度时钟的设计和实施的详细说明。
设计：1.GPS接收器选择：选择高灵敏度和高性能的GPS接收器。
这将确保接收器可以在较差的信号情况下也能正常工作，并提供高精度的时间信息。
2.天线设计：选择一种高质量的GPS天线，以确保接收器能够有效地接收卫星信号。
通过使用高增益的方向性天线，可以提高信号接收的灵敏度。
3.时钟电路设计：设计一个高精度的时钟电路，以确保时间计算的准确性。
该电路可以采用晶体振荡器作为基准时钟源，并使用锁相环（PLL）控制电路来调整和稳定时钟频率。
4.数据处理和计算：GPS接收器会接收到卫星发送的精确时间和位置信息。
使用计算机或微控制器来接收和处理这些数据，并使用GPS接口协议来解码和计算时间。
确保使用高速和高效的计算方法来确保高精度的时间计算。
实施：1.安装天线和接收器：将GPS天线安装在一个高处，远离任何可能导致信号干扰的物体，例如建筑物或大型金属结构。
将接收器连接到天线，并确保信号连接良好。
2.启动接收器和计算设备：启动GPS接收器，并将其连接到计算设备（计算机或微控制器）。
确保设备之间正确配置和通信，以便正确接收和处理GPS数据。
3.数据接收和处理：接收器将开始接收卫星信号，并获取精确的时间和位置信息。
计算设备将接收并处理这些数据，并根据计算算法计算出高精度的时间。
确保实现高速和高效的数据处理和计算方法。
4.时间校准和稳定：根据计算的高精度时间信息，调整时钟电路的频率，并保持其稳定。
使用锁相环控制电路可以自动调整频率。
定期校准电路，以确保准确性和稳定性。
5.系统测试和验证：对GPS高精度时钟进行系统测试和验证，以确保其在不同环境条件下的准确性和稳定性。
使用其他时间参考源（如国家精确时间源）进行对比测试，并进行校准和调整。
基于GPS驯服晶振的高精度频差测量
• 82•基于GPS驯服晶振的高精度频差测量西南民族大学电气信息工程学院 甘 桂 彭良福 吴万强在5G移动通信系统中，为了实现高精度和高稳定度的时钟源，在时钟驯服方案中通过FPGA实现低频粗计数与高频细计数来测量本地晶振与GPS信号的频差，为后续送入PID控制模块提供了良好的输入。
仿真结果表明，用50MHz晶振倍频到的100MHz测量细计数，可以达到10ns 的精度。
在实际应用中，可以倍频到更高频率进行误差项的细测量。
引言：在移动通信发展的5G 时代，通信网络对时钟频率的稳定性和精确度要求越来越高，与参考时间源的误差需要控制在±1.5µs 之内。
GPS 是当今授时精度最高、应用最为广泛的全球定位系统。
基于GPS 接收机的各种同步授时装置已广泛应用于通信、电力、金融和航天等领域。
时钟驯服指的是利用卫星授时标准信号校准锁定高稳定的本地晶振。
晶振驯服可选用不同的方法，以GPS 卫星授时时间驯服晶振优势明显，这种方法结合了卫星授时的长期稳定性和晶振的短期稳定性，具有很好的应用前景。
1.驯服原理GPS 信号有非常好的长期稳定性，但它的短期稳定性比较差。
用高精度的GPS 信号和本地高稳定的时钟结合在一起，使用GPS 驯服本地晶振，可以明显改善本地时钟输出的稳定性。
时钟驯服的基本原理是通过GPS 授时接收机接收到1pps 频率的信号和本地振荡器的信号进行频率测量、对比算出频差。
把得到的频差送到滤波器滤除噪声，然后进入PID 控制模块通过分频电路或电压控制调节其频率，最后使本地晶振的频率与接收到GPS 信号的频率一致，达到驯服本地晶振的目的。
对GPS 接收机接收的数据进行处理，测出频差的过程在这个系统中占着十分重要的地位，其测量精度直接决定了时钟驯服的精度上限。
2.测频系统实现在测量一个信号频率的时候，在时间已知的情况下，测量脉冲的个数，就可以计算出这个信号的频率。
图1 直接计数法2.1 直接计数法原理测量一段时间间隔内时钟脉冲的个数最常用的方法是直接计数法。
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。