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標(biāo)題: [DIY]最近研究的電波鐘接收模塊 [打印本頁]

作者: hutians 時(shí)間: 2015-2-10 17:24
標(biāo)題: [DIY]最近研究的電波鐘接收模塊
幾年前聽說過電波鐘，也有心想研究一下，不過到目前為止，中國碼的電波鐘還是有專利權(quán)限，所以編碼方式并沒有公開，網(wǎng)上的研究也僅限于猜測，所以一直沒有著手研究，最近家里的掛鐘用了十多年罷工了，于是網(wǎng)上買了個(gè)電波掛鐘，那個(gè)貴呀，二百多大洋。。。不就是一般的掛鐘加個(gè)電波接收模塊嘛，不過走時(shí)倒是很準(zhǔn)，誤差在1秒內(nèi)，天天都有標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。同時(shí)也看到淘寶上有賣電波接收模塊的，于是決心自己研究一下解碼。模塊倒是很便宜15元一塊，關(guān)鍵技術(shù)在于解碼。為避免糾紛，先貼個(gè)免責(zé)聲明：《專利法》第六十三條第四項(xiàng)規(guī)定：專為科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)而使用有關(guān)專利的不視為侵犯專利權(quán)。本人僅以研究為目的，不作商業(yè)用途，也請各網(wǎng)友不要咨詢電波編碼方式，如果想合法商用，請支付專利費(fèi)或使用日本碼電波模塊。
先貼些電波鐘相關(guān)知識(shí)。
什么是電波鐘？
電波鐘表是在石英電子鐘表內(nèi)增加了接收無線電載波信號(hào)、資料處理、自動(dòng)校正的功能結(jié)構(gòu)。這樣就能接收地面發(fā)射站以載波發(fā)送的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，只電波鐘表在接收到這一精確的時(shí)碼后，經(jīng)資料處理器處理，即可自動(dòng)校正電波鐘表的走時(shí)誤差，使每只電波鐘的走時(shí)都受統(tǒng)一精確的時(shí)碼控制，從而實(shí)現(xiàn)了所有電波鐘表高精度的計(jì)量時(shí)間和顯示時(shí)間的一致性。由于國家授時(shí)中心標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘采用的是穩(wěn)定度極高的原子鐘信號(hào)，這樣會(huì)使全部電波鐘表的實(shí)際走時(shí)真正實(shí)現(xiàn)高精度同步運(yùn)行。
電波鐘表僅僅是接收標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，并不向外發(fā)送電波，類似于收音機(jī)，所以不對人體產(chǎn)生任何影響。
電波鐘的歷史
20世紀(jì)50年代末，德國在法蘭克福建臺(tái)，發(fā)射頻率為77．5千赫的長波時(shí)間信號(hào)，第一只作為商業(yè)用途的電波鐘誕生于1986年。目前，一些發(fā)達(dá)國家如美國、英國、法國、瑞士和日本等已先后建立了自己的發(fā)射臺(tái)，而美國和日本最近更將發(fā)射臺(tái)的發(fā)射功率提高了幾倍。泰國、馬來西亞也在醞釀建設(shè)長波信號(hào)發(fā)播臺(tái)。
　為推動(dòng)中國電波鐘的發(fā)展，中科院國家授時(shí)中心（中科院陜西天文臺(tái)）和國內(nèi)外有關(guān)企業(yè)合作，在1994年完成可行性論證，1999年建成每天可工作5小時(shí)的試驗(yàn)臺(tái)（100KW全固態(tài)發(fā)射機(jī)，發(fā)射頻率68．5千赫），2000年完成試播和部分外場測試；同年，接收芯片研制成功，中國碼電波鐘樣機(jī)問世。2007年河南省商丘市BPC商丘低頻時(shí)碼發(fā)播臺(tái)建成，進(jìn)入發(fā)射調(diào)試階段。
電波接收模塊

淘寶購買的電波模塊如圖所示，磁棒線圈外加接收電路，上了年紀(jì)的電子愛好者一定眼熟了，磁棒好久沒用過了，這可是接收短波、中波收音機(jī)里的天線。小時(shí)候自己做收音機(jī)就經(jīng)常搞，也有二十多年沒再用過了。實(shí)際電波模塊就是一臺(tái)長波定頻收音機(jī)，頻率為68.5K，接收信號(hào)放大檢波濾波后輸出音頻中的包絡(luò)信號(hào)即編碼的時(shí)間信息。采用了CME6005芯片，這是多國電波接收模塊常用的芯片，工作電壓低1.5-3.5V，工作電流極少只需數(shù)十ua，靜態(tài)電流只有1-2ua，低碳環(huán)保啊。
為了與單片機(jī)電平匹配，用LM358一個(gè)運(yùn)放做了電平轉(zhuǎn)換和簡易的RC濾波，另一個(gè)運(yùn)放做了電壓跟隨器，輸出3V供電波模塊工作，信號(hào)輸出端接一個(gè)發(fā)光二極管作指示，在接收正常情況下，可見二極管有規(guī)律秒閃動(dòng)，先在實(shí)驗(yàn)板上試驗(yàn)，P32外部中斷0接入，1602做顯示，解碼思路參照做紅外遙控接收的思路，這里的信號(hào)長度達(dá)1秒，要比紅外的信號(hào)長許多，因此以10ms中斷一次做檢測，測定高低電平長度從而判斷信號(hào)數(shù)據(jù)。編碼中以1秒1個(gè)數(shù)據(jù)，20秒為1幀信號(hào)，1分鐘發(fā)送3幀信號(hào)，要比國外1分鐘1幀的編碼方式更好，較短的幀信號(hào)更容易穩(wěn)定正確接收，幀信號(hào)中包含年月日時(shí)分秒星期及校驗(yàn)信息。只需要接收信號(hào)解碼出數(shù)據(jù)，再按編碼方式讀取其中的時(shí)間信息就可以。
程序基本上是一次成功，和紅外解碼幾乎一樣，晚上時(shí)間較早時(shí)信號(hào)極易干擾，輸出幾乎是無規(guī)則的亂閃，到了深夜12點(diǎn)多后才趨于正常，另外磁棒的方向和位置也有講究，要遠(yuǎn)離用電設(shè)備如電腦顯示器、電視、節(jié)能光管等，終于凌晨1點(diǎn)10分第一次正確解碼，之后到2點(diǎn)多信號(hào)更好，基本上每幀數(shù)據(jù)都能正確接收和解碼。工作了一夜，早上起床看到時(shí)間定在5時(shí)00分00秒，看來是發(fā)射臺(tái)5點(diǎn)后關(guān)機(jī)休息了，呵呵。由于信號(hào)處理和傳播需要一定時(shí)長，加上單片機(jī)處理占用一點(diǎn)時(shí)間，總體大約會(huì)有少于0.01秒的延時(shí)，經(jīng)過與網(wǎng)絡(luò)授時(shí)中心時(shí)間進(jìn)行對比，接收到的時(shí)間誤差在1秒內(nèi)，至少肉眼不能分辨到在秒上有差別。日常生活使用足夠。

接到實(shí)驗(yàn)板上，熬到凌晨一點(diǎn)多，終于信號(hào)好了，第一次解碼正確了。
周四晚熬夜解碼出來，周末就利用點(diǎn)業(yè)余時(shí)間，移植到之前做的點(diǎn)陣時(shí)鐘上，就是空間里另外有日志介紹的8*16點(diǎn)陣時(shí)鐘，這個(gè)時(shí)鐘已經(jīng)叫朋友幫忙用雕刻機(jī)制出了雙面電路板，要比之前飛線版好看多了，感謝湛江的老朋友，同時(shí)也對電路做了改進(jìn)，顯示的亮度均勻了。將電波模塊移植過來后，作了些功能的修改，增加按鍵強(qiáng)制接收電波信號(hào)，每天凌晨0、1、2、3、4時(shí)的25至35分自動(dòng)接收，利用了冒號(hào)的不同閃動(dòng)方式來表達(dá)對時(shí)成功、對時(shí)失敗、正在對時(shí)三種狀態(tài)。由于電波解碼程序的加入，也令原來2.5ms中斷一次的間隔顯得有點(diǎn)不夠用了，不過受限于點(diǎn)陣動(dòng)態(tài)掃描，所以這個(gè)時(shí)長不能加長，只好修改了部分程序分步執(zhí)行的時(shí)間，同時(shí)考慮每個(gè)子程序執(zhí)行時(shí)長和合理分布在每次中斷中執(zhí)行。通過這次程序的移植，對狀態(tài)機(jī)和程序執(zhí)行的合理配置有了更深入認(rèn)識(shí)。感覺編程能力有一個(gè)質(zhì)的提高，以前編程總是著重于解決問題，只要達(dá)到結(jié)果就可以，現(xiàn)在會(huì)更多考慮每個(gè)子程序執(zhí)行時(shí)兼顧其它程序，并且考慮以后移植的方便性，更多地從整體大局著眼，在程序規(guī)劃和編寫時(shí)更合理。
總結(jié)：電波鐘的解碼基本沒難度，會(huì)紅外解碼的都可以做了，關(guān)鍵在于編碼沒有公開，使用也涉及專利權(quán)，所以此次也僅限于學(xué)術(shù)性研究。現(xiàn)在又覺得這個(gè)點(diǎn)陣鐘不夠完美了，下一步準(zhǔn)備做個(gè)16*64點(diǎn)陣，帶FM收音芯片、電子音量芯片、電波對時(shí)模塊的鐘控收音機(jī)，這個(gè)可是一直以來自己想完成的作品，可惜再好的DIY產(chǎn)品也為外殼犯愁，正在物色合適的外殼。

移植到點(diǎn)陣時(shí)鐘上，周六晚可能下了雨的原因，信號(hào)較好，晚上十點(diǎn)多就能正確解碼了。看著時(shí)間刷的一變，那個(gè)開心啊。

這是雕刻機(jī)做出來的板子，比以前的洞洞板好看多了，就是雙面板進(jìn)行過孔時(shí)麻煩啊。

隨便搭線，關(guān)鍵是要能工作，先這樣頂著吧，板子需要重新設(shè)計(jì)了。

雕刻機(jī)做出來的板子看上去不錯(cuò)啊，雙面過孔也定位很準(zhǔn)，湛江朋友說是昂貴的教學(xué)設(shè)備呢，真不賴。我的焊功也過得去吧，呵呵……

作者: 兔子妮妮 時(shí)間: 2015-3-10 15:26
您好~最近也在做電波鐘模塊,接收信號(hào)很不穩(wěn)定,我們是用的51單片機(jī),您能不能把您的代碼發(fā)給我看看?十萬分感謝!

作者: 兔子妮妮 時(shí)間: 2015-3-10 15:28
贊~求代碼分享!十萬分感謝!!!!!!

作者: 兔子妮妮 時(shí)間: 2015-3-10 15:39
芯片用的是autojjy,還用不用做前置放大電路吖~~~

作者: 無罪之賓 時(shí)間: 2015-3-10 19:35
雕刻機(jī)啊，好東西正準(zhǔn)備自己也改一個(gè)。技術(shù)問題正在琢磨中

作者: 兔子妮妮 時(shí)間: 2015-3-11 15:14

無罪之賓發(fā)表于 2015-3-10 19:35
雕刻機(jī)啊，好東西正準(zhǔn)備自己也改一個(gè)。技術(shù)問題正在琢磨中

請問您懂不懂電波鐘的制作和編程?我現(xiàn)在遇到了一些問題想要請教

作者: 拼了命去愛 時(shí)間: 2015-4-26 00:42
我也正在解碼的過程中卡住了，樓主有沒有什么好的建議。。。

作者: 拼了命去愛 時(shí)間: 2015-4-26 00:43

兔子妮妮發(fā)表于 2015-3-10 15:28
贊~求代碼分享!十萬分感謝!!!!!!

你好，請問你現(xiàn)在做好了么？

作者: hd5222668 時(shí)間: 2015-4-27 20:26
同求電波鐘的解碼參考程序。

作者: mmhttp 時(shí)間: 2015-5-4 22:10
"電波掛鐘，那個(gè)貴呀，二百多大洋。。。不就是一般的掛鐘加個(gè)電波接收模塊"
對你這句話感興趣.想用電波接收模塊對自家石英鐘DIY以下.能提供連接電路圖嗎?
我也是"上了年紀(jì)的電子愛好者"

作者: mmhttp 時(shí)間: 2015-5-4 22:15
為什么電波接收模塊要提示
"請不要使用開關(guān)電源"

作者: mmhttp 時(shí)間: 2015-5-4 22:19
我想提高電波接收模塊的靈敏度,可以加室外天線不?
就是拉桿天線+20P電容連接到線圈一端.

作者: dajingjiu 時(shí)間: 2015-12-28 22:11
師兄你好！我在淘寶網(wǎng)上買了一個(gè)電波中的模塊，折騰了幾天也沒有接收到校時(shí)信號(hào)。能否幫個(gè)忙發(fā)個(gè)該模塊的例程序？我是做液晶模塊的，可以免費(fèi)送給你一個(gè)液晶模塊（1602帶串口，3.3V和5V都有）或者一個(gè)12864模塊！我的qq：88164434

作者: dajingjiu 時(shí)間: 2015-12-28 22:14
贈(zèng)送你的1602液晶不是普通小字符液晶而是大字符而且是支持串口通訊的！詳細(xì)介紹進(jìn)這里（把點(diǎn)換成.即可訪問）：https://item點(diǎn)taobao點(diǎn)com/item.htm?id=522961126019

作者: 火淚 時(shí)間: 2016-3-6 10:42
您好！電波鐘的設(shè)計(jì)需要用到方波形成模塊嗎？如果用到，那是為什么？難道天線接收模塊所接受到的脈沖信號(hào)，經(jīng)過濾波與解調(diào)，不可以直接就傳送給時(shí)間信號(hào)處理模塊對脈沖信號(hào)處理嗎？

作者: mysy 時(shí)間: 2016-4-10 16:55
我也想學(xué)習(xí)一下

作者: 高級(jí)放牛娃 時(shí)間: 2016-4-11 23:32
樓主的東西做的不錯(cuò)哈！

作者: sun5304 時(shí)間: 2016-4-23 07:17
感謝樓主老師的精彩分析，我對授時(shí)臺(tái)解碼也很想研究研究。苦于單片機(jī)編程太差，再看看吧。謝謝老師！

作者: dfyy8888 時(shí)間: 2016-4-23 22:06
本帖最后由 dfyy8888 于 2016-4-23 22:08 編輯

dajingjiu 發(fā)表于 2015-12-28 22:11
師兄你好！我在淘寶網(wǎng)上買了一個(gè)電波中的模塊，折騰了幾天也沒有接收到校時(shí)信號(hào)。能否幫個(gè)忙發(fā)個(gè)該模塊的例 ...

電波鐘模塊搞定沒有

作者: lwy 時(shí)間: 2016-5-20 07:10
樓主，在做畢業(yè)設(shè)計(jì)（51單片機(jī)，中國碼，1602A顯示器），萬分著急，電路圖、程序我可以參考下不？在此先謝謝樓主的分享。郵箱lwy1061191189@163.com

作者: dajingjiu 時(shí)間: 2016-7-6 12:30

dfyy8888 發(fā)表于 2016-4-23 22:06
電波鐘模塊搞定沒有

還沒有呢？能給個(gè)程序么？送你一個(gè)大字符1602的模塊，謝謝！不在時(shí)發(fā)我郵箱也行，QQ:88164434

作者: dajingjiu 時(shí)間: 2016-7-6 12:41

dfyy8888 發(fā)表于 2016-4-23 22:06
電波鐘模塊搞定沒有

師兄你好!方便QQ聯(lián)系嗎？QQ:88164434

作者: a1827836080 時(shí)間: 2016-9-4 20:35
樓主大大，您好。我是學(xué)生狗一只，最近在做一個(gè)長波鐘(長波授時(shí)模塊和您的一樣，51單片機(jī)開發(fā)板，芯片為STC89C52)，程序一直無法解碼，能否請大神分享一下程序和電路圖，謝謝。郵箱1827836080@qq.com.

作者: dfyy8888 時(shí)間: 2016-9-12 22:28

dajingjiu 發(fā)表于 2016-7-6 12:41
師兄你好!方便QQ聯(lián)系嗎？QQ:88164434

我的成品掛某寶了

作者: profusion 時(shí)間: 2016-9-27 14:26

我是芬蘭MAS中國分公司的劉先生。我司專注電波鐘表授時(shí)IC將近20年。MAS電波鐘表授時(shí)芯片:MAS6180B1（單頻）、MAS6180B5（雙頻外置開關(guān)）、MAS6181B1（雙頻內(nèi)置開關(guān)）。可接收德國碼DCF77、美國碼WWVB、日本碼JJY40和JJY60、瑞士碼HBG、中國碼BPC等長波發(fā)射信號(hào)，如果需要詳細(xì)的有關(guān)電波鐘或電波表方面的資料可以與我聯(lián)系。

我司的電波接收IC功耗僅為50μA左右，在市場同類接收IC中，是功耗最低的，特別適合于電波手表和電波鐘。目前國內(nèi)有很多公司都是用我們MAS的產(chǎn)品進(jìn)行電波鐘表的開發(fā)，靈敏度方面也是比同類產(chǎn)品要好。

聯(lián)系方式：劉先生0755-36897362，手機(jī)：15815501712，QQ：273429043，Email:sean@mas-oy.com.hk。

作者: dajingjiu 時(shí)間: 2017-1-11 12:49

dfyy8888 發(fā)表于 2016-9-12 22:28
我的成品掛某寶了

給個(gè)鏈接地址吧？鐘表購買。

作者: 大大29 時(shí)間: 2017-1-11 13:59
同求代碼謝謝

作者: 深圳科業(yè)電子 時(shí)間: 2017-3-10 21:23
1．特性FEATURES
   .高靈敏度Very high sensitivity
   .電源可控power down mode available
   .低功耗low power consumption
   .提供單頻、雙頻、多頻接收模組offer single-,dual- or multi-band receiver module
   .工作電壓范圍aperating supply voltage range: 1.5 to 3.5V
   .工作電流Working current：70uA -100uA
   靜態(tài)電流Quiescent current：0.1uA-1uA
2.  國家及靈敏度規(guī)格Country&Sensitivity SPECIFICATION
   DCF  77.5KHz  (德國Germany):口
   靈敏度Sensitivity:  25uV± 5uV
   HBG  75KHz    (瑞士Switzerland):口
   靈敏度Sensitivity:  25uV± 5uV
   MSF 60KHz (英國England):口
   靈敏度Sensitivity:  25uV± 5uV
   WWVB  60KHz (美國USA):口
   靈敏度Sensitivity:  25uV± 5uV
   JJY  60KHz    (日本Japan):口
   靈敏度Sensitivity:  25uV± 5uV
   JJY  40KHz    (日本Japan):口
   靈敏度Sensitivity:  30uV± 5uV
   BPC  68. 5KHz (中國CHINA):口
　靈敏度Sensitivity:  25uV± 5uV

作者: dxa572862121 時(shí)間: 2017-3-13 16:01
解碼應(yīng)該不簡單吧。。

作者: zkj2003 時(shí)間: 2017-4-27 21:31
太牛b了！

作者: lordweb 時(shí)間: 2017-10-11 21:15
http://m.zg4o1577.cn/bbs/dpj-95848-1.html
這里有全套解碼代碼。

作者: 379872803 時(shí)間: 2017-11-11 22:05
如果是51的程序就好了

作者: 突然想學(xué)習(xí) 時(shí)間: 2018-4-24 21:11
寫的不錯(cuò)。
正需要。

作者: liang118038 時(shí)間: 2018-5-11 11:03
這個(gè)太麻煩了，直接搞個(gè)WiFi模塊做網(wǎng)絡(luò)授時(shí)連時(shí)鐘模塊都省了，WiFi模塊的用2個(gè)io直接驅(qū)動(dòng)I2C的LCD1602,連單片機(jī)都不用，只要網(wǎng)絡(luò)不斷就不存在秒誤差。

作者: 778899CH 時(shí)間: 2018-6-9 16:41

lwy 發(fā)表于 2016-5-20 07:10
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可以分享一下資料嗎，同求解碼程序

歡迎光臨 (http://m.zg4o1577.cn/bbs/)