基于GPS授时的点阵LED屏显示时钟设计报告
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1、2013第九届“博创杯”全国大学生嵌入式物联网设计大赛作品设计报告基于GPS授时的点阵LED屏显示时钟A LED Clock Based on GPS设计报告队伍编号：参赛学校：大学作 者：蔡成瑶、严帅、照指导教师：凯是否恩智浦单项：是囚否口word格式.本设计采用了大赛指定硬件开发平台：NXP LPC11C24FBCARM Cortex-MO微控制器)，设计 了 GPS授时的点阵LED屏时钟显示系统。系统从GPS卫星上获取标准的时钟信号，并将这些信 息通过UART接口传到LPC11C24主控模块上，再通过LED点阵屛将经过LPC11C24处理后的时间 信息显示出来。如果UART未收到GPS数
2、据则系统将采用LPC11C24的部定时器计时，该设计以 软硬件相结合的方式完成整个GPS数据的接收和显示过程完成了一台LED点阵屏显示GPS时钟 的设备。此设计由于使用的是GPS时钟信号，所以时间精确度可以达到纳秒级，同时结合了点 阵LED屏，就使得系统整体显示效果好。关键词：LPC11C24、GPS、LED点阵屏AbstractNXP LPC11C24 (Cortex - MO micro control ler) is used as the specified hardware platform in the design of the GPS timing lat tice LEI)
3、clock display sys tem System standard for the clock signal from GPS satellites, and upload the information through the UART interface LPC11C24 master control module, through the LED lattice screen wi11 be displayed after LPC11C24 processing time information If UART is not received GPS data system wi
4、 11 adopt LPC11C24 internal timer timing, the design with a combination of hardware and software to complete the whole process of GPS data receiving and display completed a LEI) dot matrix screen GPS clock device This design is due to the use of GPS clock signal, so the precision can reach nanosecon
5、d time, combined with lattice LEI) screen at the same time, makes the system as a whole display effect is betterKeyword : LPC11C24 、 GPS 、 LEDLatticescreen目录摘要1目录2第一章绪论41.1设计背景412 ARM CORTEX-MO 处理器 4第二章系统方案521系统总体方案522余统方案结构图5第三章 基于GPS授时的点阵LED屏显示时钟的系统631 NXP LPC11C24 主控板 63.1.1 NXP LPC11C24 简介63. 1.
6、2开发坏境73. 1.3 LPCXPRESSO 的项目建立83.2点阵LED屏显示模块8321 PIO LED点阵屏电路图93. 22 PIO LED点阵显示屏的指标93. 23 LED点阵屛上控制LED的亮灭原理103. 2.4 LED点阵屛的动态扫描原理10325主控模块LPC11C24与LEI）点阵屏的引脚连接113. 2.6 LED点阵屏的显示的软件设计123. 26.1控制LED亮灭的设计过程133. 2. 6. 2LED点阵屛的动态扫描设计过程14BUF缓冲区数据组织153.2.7时钟显示秒的控制193. 3 GPS卫星数据接收棋块GR-87 203. 3.1GPS技术简介203.
7、 3. 2 GR-87213. 3.3引脚功能21GR-87 指标223. 3.4 硬件接口 一UART233. 3.5通信协议NMEA243. 3. 5主控模块LPC11C24与GR-87的连接243. 3. 6 UART接收GPS数据软件设计2534供电电源的选择29第四章系统测试294.1测试仪器和设备2942测试方案30421 LED点阵屛显示测试304.2.2 GPS通信测试304.2.3 NXP LPC11C24 测试30424系统综合测试3043测试30431 LED点阵屛显示测试30432 GPS通信测试31433系统综合测试32434结果分析32笫五章系统特色335.1高精度
8、的时钟倍号 335.2 LED点阵屏特色33第六章结论34附录34第一章绪论11设计背景随着社会的进步人们对于时间信号的精度要求越来越高，而传统的时钟一般是采用部晶振精 确度不高，长期运行过程中由于种种原因都会产生误差已经不能满足工业生产的需要，因此我们要 寻找一种稳定可靠的方法来来产生精确的时钟。使用原子钟可以使时间精度达到纳秒级，所以在科 学技术领域、人们日常的生活生产领域都可以广泛的运用“原子钟”。另外，LEI）显示屏是利用发 光二级管点阵模块组成的平面式显示屛幕由于它具有发光率高、使用寿命长、组态灵活、适应能力 强等优点在国外的到广泛应用。基于GPS授时的点阵LED屏显示时钟就是利用G
9、R-87接收卫星上 “原子钟”精确的时间信号传送给LPC11C24,经过LPC11C24处理后发往点阵LED显示屏并显示出 时间。1. 2 ARM Cortex-MO 处理器作为ARM Cortex处理器系列的最新成员，32位Cortex-MO处理器采用了低成本90纳米低功 耗（LP）工艺，耗电量仅9zzA/MHz，约为目前主流8位或16位处理器的三分之一 »却能提供更高 的性能。这种行业领先的低功耗和高性能的结合为仍在使用8位或16位架构的用户提供了一个转 型开发32位器件的理想机会，从而在不牺牲功耗和面积的情况下，提高日常设备的智能化程度。Cortex-MO处理器的特点促成了智能
10、、低功耗微控制器的面市，并为“物联网”量的无线连接 设备提供高效的沟通、管理和维护。低功耗联网功能深具潜能，可驱动各种节能和生活关键应用， 包括从无线方式分析住宅或办公大楼性能与控制的感测器，到以电池运作、通过无线方式连接监控 设备的身体感测器。而现有的8位或16位微控制器（MCU）缺少足够的智能和功能来实现这些应用。Cortex-MO处理器不仅延续了易用性、C语言编程模型的优势，而且能够二进制兼容已有的Cortex-MO处理器工具和实时系统（RTOS）。作为Cortex-M处理器系列的一员，Cortex-MO处理器 同样能够获得ARM Cortex-M生态系统的全面支持，而其软件兼容性使其能
11、够方便地被移植到更高 性能的Cortex-M3或Cortex-M4处理器。率先获得Cortex-M0+处理器授权的厂商包括飞思卡尔半 导体和恩智浦半导体。第二章系统方案2.1系统总体方案本系统利用NXP LPC11C24作为主控模块。首先从GPS系统获取全球标准时间源，经过CPU处 理后将时间数据通过UART接口输出到LPC11C24主控模块上，LPC11C24可把接收到的GPS时间数 据利用软件来处理，再把数据发送到显示模块，实现时间的显示。LEI）点阵屏为主要的显示模块， 把从LPC11C24传来的数据显示出来，并且可以实现左右移动等功能。2.2系统方案结构图根据总体方案画出了系统的结构图
