基于瑞薩R7F0C002單片機的JJY數字電波鐘設計(下)

　　接上篇

　　4 軟件流程

　　JJY 數字電波鐘可以自動(dòng)或手動(dòng)接收時(shí)碼，并在 LCD 面板上實(shí)時(shí)顯示年、月、日、時(shí)、分、秒等時(shí)間信息，也可以手動(dòng)設置當前時(shí)間，同時(shí)還具有鬧鐘設置和響鈴功能。

　　主程序的設計思想為在實(shí)現時(shí)鐘的時(shí)間設置、時(shí)間顯示等基本功能的基礎上，融合加入JJY 解碼程序，并將解碼后的標準時(shí)間信息更新到實(shí)時(shí)時(shí)鐘，然后繼續走時(shí)顯示，以達到與標準時(shí)間的高度同步。程序主要分為時(shí)間顯示子程序、時(shí)間設置子程序、鬧鐘設置子程序、鬧鐘響鈴子程序以及手動(dòng)(自動(dòng))接收電波子程序。

　　時(shí)鐘電波接收子程序是整個(gè)程序的關(guān)鍵和核心，它是接收系統的授時(shí)技術(shù)思想的體現，其設計水平直接關(guān)系到接收準確度和時(shí)間同步精度。接收時(shí)碼子程序需要對受干擾信號的正確性進(jìn)行判別，并通過(guò)一定算法保證與授時(shí)中心的標準時(shí)間同步，即較好地實(shí)現秒同步和分鐘同步(位同步和幀同步)。同步的基本思想是：首先利用每一位零時(shí)刻來(lái)找到秒同步，再找到連續的兩個(gè) P 碼，確定分鐘同步，最后便可得到一幀的時(shí)間信息數據，實(shí)現與標準時(shí)間的同步。若在此過(guò)程中出現差錯，則返回重新開(kāi)始。

　　算法實(shí)現采用“采樣法”，其基本思想是：時(shí)間電波接收任務(wù)開(kāi)啟后，每隔 10ms 對信號電平采樣一次，當有電平變化時(shí)，在接下來(lái)的連續 5 次采樣中，至少有 3 次為已變化電平，則判斷此電平變化為有效變化，這樣可以最大限度濾掉干擾。然后通過(guò)累計高電平的采樣次數，就可以判斷時(shí)碼的狀態(tài)為 1 、 0 或 P。JJY 接收程序流程如圖6所示。

　　實(shí)際接收的時(shí)碼信息由于受到各種因素的影響，脈寬不能正好等于 0.2s、 0.5s、0.8s。為此允許脈寬± 100ms 的誤差，即 200ms± 100ms、 500ms± 100ms、 800ms± 100ms 均認為是正常編碼，超出此范圍即認定為錯誤碼。

　　連續收到 2 個(gè) P 碼定為 1 幀的開(kāi)始，此后連續接收 59 個(gè)正確的時(shí)碼，則表明完整的一幀時(shí)間數據接收完畢。由于 JJY60 傳輸的日期為一年從 1 月 1 日到現在的天數，所以最終還要變換成月日，轉換時(shí)，注意閏年的時(shí)間處理。

　　由于東京時(shí)間早北京時(shí)間 1 小時(shí)， 所以如果在中國使用， 需要將轉換時(shí)間減一小時(shí)。

　　此外， 由于接收完一幀數據需要一分鐘時(shí)間， 所以當前接收到的時(shí)間為上一分鐘的時(shí)間，需要對接收的時(shí)間增加一分鐘。程序除了進(jìn)行小時(shí)、分鐘奇偶校驗外，對收到的時(shí)間信息還要校驗其符合性。例如日不能大于 366;小時(shí)不能大于 23 等，不然可能會(huì )顯示一些混亂的時(shí)間。

　　此外，接收模塊的天線(xiàn)要遠離電路板、電池組和液晶屏，否則收不到信號。另外系統也要遠離變壓器、電腦等干擾源。測試時(shí)調整天線(xiàn)的位置，直到看到綠色 LED 有規律的閃爍表示接收正常。在北京，測試表明，白天在空曠地可以接收，夜晚在室內可以接收。

　　5 結論

　　本文設計的系統以瑞薩 16 位單片機為核心控制部件， 通過(guò)軟件編程實(shí)現電波鐘表的基本功能。它通過(guò)接收日本標準授時(shí)中心的時(shí)碼信號，經(jīng)濾波與解碼后對時(shí)鐘進(jìn)行自動(dòng)校時(shí)，以消除時(shí)鐘的累積誤差，從而實(shí)現全自動(dòng)同步準確計時(shí)。較好地彌補了普通時(shí)鐘走時(shí)不準、需人工校準等缺點(diǎn)，極大地提高了計時(shí)精度，有很大的發(fā)展潛力和市場(chǎng)前景。