作者 刘皓蔚 江西方兴科技有限公司(江西 南昌 330025)
刘皓蔚(1992-)，女，工程师，研讨方向：高速公路机电工程。
摘要：运用GPS高精度授时技能完成高速公路诱导灯全路段同步闪耀，本文经过硬件电路和软件流程描绘了该技能的同步原理。本文选用型号为NEO-6M的GPS模块对诱导灯操控电路的时钟信号进行校准，到达一切诱导灯在同一个时钟节拍下闪耀，然后完成全路段一切诱导灯同步闪耀。
导言
我国幅员辽阔、地舆气候多样，许多高速公路要经过深山老林和湖泊沼地，而这些当地一年四季中常常简单构成浓雾和团雾，急需一个能主动的安全行车诱导体系。安装在公路两头的诱导灯能明晰的显现公路的走向和概括，进步驾驶员对路面的辨识才能，可是，因为传统的诱导灯没有时钟同步，每个诱导灯各自闪各自，不能同步闪耀，反而目不暇接，搅扰驾驶员视野，影响交通安全。
GPS除了具有导航、定位等功用，其卫星上的精确原子钟还可完成精确的授时。现在，需时刻操控精度很高的应用领域，如电力、邮电、通讯、交通、航运、气候等都被GPS高精度、全天候、全球掩盖、便利灵敏和经济牢靠的守时体系招引[1]。为了处理诱导灯同步闪耀的问题，运用GPS高精度授时功用对路段上的一切诱导灯操控电路的时钟进行同步，完成诱导灯在同一个时钟节拍下闪耀，然后处理诱导灯闪耀同步的问题。
1 硬件规划
GPS同步诱导灯选用太阳能和蓄电池的供电方法，操控电路首要由单片机、GPS模块、GPS模块电源操控电路、光照度传感器和LED驱动电路组成，电路框图如图1所示，单片机选用TI公司的低功耗单片机MSP430G2333，GPS模块选用NEO-6M。单片机经过串口接纳GPS模块时钟数据，当GPS模块同步到卫星信号时，输出1PPS秒脉冲，该秒脉冲信号输入到单片机的外部中止，用于同步单片机的内部时钟。GPS模块的电源经过场效应开关管由单片机操控，每距离30分钟翻开GPS模块，当GPS时钟同步后，封闭GPS模块的电源，到达下降功耗的意图。
1.1 GPS模块
GPS模块选用NEO-6M，它是瑞士UBLOX公司出产的一款高性能GPS模块，不只能供给依据经纬度的方位信息，并且还能供给精确的GPS授时服务。该GPS模块能够装备输出的秒脉冲，授时精度高达纳秒级，远超该诱导灯对时刻精度的要求。在不移动方位的情况下运转，该GPS模块在只要一颗卫星可见度的情况下就能够进行授时，这意味着即便在GPS卫星信号条件晦气或天空可见度欠安的情况下也能精确的授时。别的，模块还供给NMEA0183规范报文经过串口输出时刻和经纬度信息。
GPS模块电路图如图2所示，NEO-6M为24个引脚贴片封装的GPS模块，经过串口和1PPS秒脉冲与单片机衔接，场效应管V103为GPS模块电源的开关管，当GPS_PWR为低电平时开关管导通。
1.2 LED驱动电路
LED驱动芯片选用PT4115，它是一款接连电感电流导通形式的降压恒流源，用于驱动一颗或多颗串联或并联的LED。选用SOT89-5封装和ESOP8封装，PT4115输出电流能够经过外部采样电阻调理，最大可达1.2A。依据不同的输入电压和外部器材，PT4115能够驱动高达数10W的LED。PT4115内置功率开关管，选用高端电流采样设置LED驱动电流，并经过DIM引脚能够完成模仿调光和很宽规模的PWM调光。当DIM的电压低于0.3V时，功率开关管关断，PT4115进入极低作业电流的待机状况。
LED驱动电路如图3所示，J203衔接由40个LED并联组成的诱导灯，外部采样电阻R206为100mΩ，诱导灯最大输出电流为1A，经过单片机PWM输出信号LED_PWM_Y完成诱导灯无极调光，合作光照度传感器主动调理诱导灯亮度。夜间光线较暗时下降诱导灯亮度，防止诱导灯太亮导致驾驶员看着扎眼，影响交通安全;白日光线较强时为主动调高诱导灯亮度，进步可视度。
2 软件规划
单片机软件规划首要包含主程序、守时器中止程序、1PPS外部中止程序和串口数据接纳程序，主程序包含上电复位后单片机各外设初始化、GPS模块电源翻开、诱导灯亮度操控和时刻数据解析和转化等功用。为下降诱导灯功耗，GPS模块电源每距离30分钟翻开一次，时钟同步后封闭电源。守时器为10ms守时周期，30分钟守时时刻到，翻开GPS模块电源，一起，依据诱导灯闪耀周期操控诱导灯亮或灭。1PPS外部中止首要功用是接纳到来自GPS模块有用的1PPS秒脉冲信号后置相应的标志位，并对守时器进行时刻校准。该单片机程序的1PPS外部中止程序和串口数据接纳程序都比较简单，所以软件流程图只描绘主程序和守时器中止程序，软件流程图如图4所示。
3 定论
运用GPS授时技能完成高速公路诱导灯全路段同步闪耀，不需要专门铺设时钟同步线，不只节约工程施工费用，并且，因为诱导灯为太阳能供电，无其他有线衔接，不存在线路毛病导致同步失效，体系还具有稳定性强等特色。
别的，GPS授时具有高精度、全天候、全球掩盖和免费运用等特色，还广泛地应用于各种时钟高精度对时、电力继电保护长途时钟同步等场合。
参考文献:
[1]董剑利,周丹.通用GPS授时同步监控体系的规划与完成[J].计算机工程与规划,2007(6):3006-3008.
本文来源于《电子产品世界》2017年第12期第58页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
