2 GPS同步授时系统硬件设计
    GPS同步授时系统的硬件以STM32f103微控制器及其外围部件为基础，通过串口收发数据并控制GPS接收模块，最终达到系统要求。
2．1 电源电路
    电源电路是整个系统工作的基础，电源的工作特性直接影响系统的稳定性。在电源的设计过程中着重考虑以下因素：1)输入的电压、电流；2)电源保护；3)输出的电压、电流和功率；4)电磁兼容和电磁干扰；5)体积限制等。由于STM32f103系列微处理器的高速、低消耗、低功耗等特性导致其噪声容限低，对电源瞬态响应性、可靠性、时钟稳定性等都提出了更高的要求。
    授时系统的供电电源为计算机PCI插槽5 V供电，5 V电源通过AMS1117-3．3稳压芯片将电压转换成3．3 V，给微控制器、GPS模块、串口通讯电路、复位电路和其他外围芯片供电。3 V备份电池可以保存模块当前星历。在模块断电两小时内重启模块称为热启动，此时模块内已保存有星历参数，所以无需下载星历，可以快速得到UTC时间参数，首次获得时间可以达到1 s以内。电源电路如图2所示。

2．2 NEO-5Q GPS接收电路
    微控制器STM32f103rbt6的串行口RXD、TXD分别和NEO-5Q的TXD1、RXD1连接，并采用TTL电平串口通讯。微控制器的RXD负责接收从TXD1发来的GPS信息。而TXD在上电复位时的任务是向GPS接收模块发送初始化命令，使其按预定的格式和频率输出时钟信息。在初始化成功后TXD将不再向外发送任何命令，而是改变传输对象，转而通过MAX3232给上位机发送时间信息。由此可见，在不同的时间段单片机的TXD引脚要与不同的单元通讯，承担着不同的任务。既要在上电复位时给GPS接收模块发初始化命令，又要在初始化完毕后向上位机发送时间信息。当GPS模块被系统成功初始化后，将输出GPS秒脉冲信号，在秒脉冲上升沿之后，串行口会输出时间信息和相关的GPS状态信息。因此，为了便于将国际标准时间转化为北京时间，须使1PPS信号分为2路：一路作为微控制器的外部中断源，提示微控制器准备接收GPS接收模块输出的各种信息，以实现时间信息的同步处理，并监测信号正常与否，另一路则直接作为同步信号。GPS信号接收电路如图3所示。

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