在可靠性、擴展性、控制功能以及體積、功耗等方面比其他電子產(chǎn)品具有優(yōu)越性。在天文、地震臺、航空航天等對時間精度較高的場合，以及國防、通信、電力、交通等要求高精度時間同步的領(lǐng)域，得到廣泛應(yīng)用。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計方案

1.1 系統(tǒng)總體設(shè)計

基于MSP430單片機的GPS和CDMA雙接收計時系統(tǒng)，是傳統(tǒng)鐘表計時技術(shù)與現(xiàn)代時頻、微電子、通訊、計算機等多項技術(shù)的結(jié)合，通過接收不同形式的時間碼，經(jīng)內(nèi)置微處理器解碼處理，自動校準(zhǔn)計時器走時，使該系統(tǒng)顯示時間與標(biāo)準(zhǔn)時間自動保持精確同步。除保留傳統(tǒng)機械時鐘計時特點外，還增加了LCD數(shù)字顯示，雙顯示方式。接收GPS、CDMA信號，實現(xiàn)雙系統(tǒng)聯(lián)合精確定時，在接收到精確的時碼后，經(jīng)數(shù)據(jù)處理器處理，即可自動校正時鐘的走時誤差，使每只時鐘的走時均受統(tǒng)一精確的時碼控制，從而實現(xiàn)了高精度計量時間的一致性，同時也可手動校時、接收時間信號，系統(tǒng)硬件框圖如圖1所示。

1.2 系統(tǒng)各部分的硬件設(shè)計

1.2.1 MSP430 MCU

MSP430F5xx是德州儀器儀表推出的實現(xiàn)超低功耗MSP430 MCU系列產(chǎn)品。該系列針對峰值高達(dá)25 MHz的產(chǎn)品，實現(xiàn)業(yè)界最低的功耗，擁有更高的閃存與RAM存儲器存儲容量，以及射頻(RF)、USB、加密和LCD接口等集成外設(shè)。MSP430F5xx MCU的工作功耗與待機功耗僅為160μA/Hz與1.5μA，系統(tǒng)能以較小功耗運行的同時可執(zhí)行高強度的任務(wù)。可充分發(fā)揮高達(dá)25 MHz峰值執(zhí)行性能，同時確保功耗僅為160μA/HMz。MCU采用16位精簡指令，一個時鐘周期可執(zhí)行一條指令，運行速度可達(dá)25～30 MI·s-1，而傳統(tǒng)51單片機6個或12個時鐘周期可執(zhí)行一條指令。以上特點確保了其可編制出高效率的源程序，用以滿足電池供電超低功耗要求。

1.2.2 GPS接收模塊

GPS模塊是應(yīng)用較廣的一種導(dǎo)航、定位和定時的多功能系統(tǒng)，具有全天候、高精度、自動測量以及體積小、功耗低的特點，且技術(shù)成熟、價格低廉。

GPS模塊為系統(tǒng)提供GPS定時、定位信息，設(shè)計采用u-blox公司的MAX-6Q，其具有以下特點：(1)精度高，抗干擾能力強。(2)啟動時間短，冷啟動只需26 s，熱啟動只需1 s。(3)串行接口有1UART、1DDC，可方便與MSP430F5xx的UART模塊通信。(4)體積小，電壓為3.3 V，與MSP430F5xx相同。(5)輸出信息采用標(biāo)準(zhǔn)的NEMA-0183協(xié)議。

1.2.3 CDMA接收模塊

CDMA無線通信模塊從CDMA基站上獲取標(biāo)準(zhǔn)的時間信號，CDMA校時系統(tǒng)信號穩(wěn)定，不易受電源、外界無線電干擾，便于部署在任何有CDMA信號的地方。針對以上特性，在室內(nèi)無衛(wèi)星信號或GPS信號難于接收的地點使用，恰好解決了常見的GPS模塊局限性問題。

CDMA接收模塊采用華為MC323模塊，MC323將基帶、RF收發(fā)器、電源管理模塊單元、功率放大器集成，功能全面、應(yīng)用廣泛。其電路框圖如圖2所示。