基于瑞薩R7F0C002單片機(jī)的JJY數(shù)字電波鐘設(shè)計(下)

　　接上篇

　　4 軟件流程

　　JJY 數(shù)字電波鐘可以自動或手動接收時碼，并在 LCD 面板上實時顯示年、月、日、時、分、秒等時間信息，也可以手動設(shè)置當(dāng)前時間，同時還具有鬧鐘設(shè)置和響鈴功能。

　　主程序的設(shè)計思想為在實現(xiàn)時鐘的時間設(shè)置、時間顯示等基本功能的基礎(chǔ)上，融合加入JJY 解碼程序，并將解碼后的標(biāo)準(zhǔn)時間信息更新到實時時鐘，然后繼續(xù)走時顯示，以達(dá)到與標(biāo)準(zhǔn)時間的高度同步。程序主要分為時間顯示子程序、時間設(shè)置子程序、鬧鐘設(shè)置子程序、鬧鐘響鈴子程序以及手動(自動)接收電波子程序。

　　時鐘電波接收子程序是整個程序的關(guān)鍵和核心，它是接收系統(tǒng)的授時技術(shù)思想的體現(xiàn)，其設(shè)計水平直接關(guān)系到接收準(zhǔn)確度和時間同步精度。接收時碼子程序需要對受干擾信號的正確性進(jìn)行判別，并通過一定算法保證與授時中心的標(biāo)準(zhǔn)時間同步，即較好地實現(xiàn)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刻來找到秒同步，再找到連續(xù)的兩個 P 碼，確定分鐘同步，最后便可得到一幀的時間信息數(shù)據(jù)，實現(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)時間的同步。若在此過程中出現(xiàn)差錯，則返回重新開始。

　　算法實現(xiàn)采用“采樣法”，其基本思想是：時間電波接收任務(wù)開啟后，每隔 10ms 對信號電平采樣一次，當(dāng)有電平變化時，在接下來的連續(xù) 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。然后通過累計高電平的采樣次數(shù)，就可以判斷時碼的狀態(tài)為 1 、 0 或 P。JJY 接收程序流程如圖6所示。

　　實際接收的時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(rèn)為是正常編碼，超出此范圍即認(rèn)定為錯誤碼。

　　連續(xù)收到 2 個 P 碼定為 1 幀的開始，此后連續(xù)接收 59 個正確的時碼，則表明完整的一幀時間數(shù)據(jù)接收完畢。由于 JJY60 傳輸?shù)娜掌跒橐荒陱?1 月 1 日到現(xiàn)在的天數(shù)，所以最終還要變換成月日，轉(zhuǎn)換時，注意閏年的時間處理。

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

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

　　此外，接收模塊的天線要遠(yuǎn)離電路板、電池組和液晶屏，否則收不到信號。另外系統(tǒng)也要遠(yuǎn)離變壓器、電腦等干擾源。測試時調(diào)整天線的位置，直到看到綠色 LED 有規(guī)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(nèi)可以接收。

　　5 結(jié)論

　　本文設(shè)計的系統(tǒng)以瑞薩 16 位單片機(jī)為核心控制部件， 通過軟件編程實現(xiàn)電波鐘表的基本功能。它通過接收日本標(biāo)準(zhǔn)授時中心的時碼信號，經(jīng)濾波與解碼后對時鐘進(jìn)行自動校時，以消除時鐘的累積誤差，從而實現(xiàn)全自動同步準(zhǔn)確計時。較好地彌補(bǔ)了普通時鐘走時不準(zhǔn)、需人工校準(zhǔn)等缺點，極大地提高了計時精度，有很大的發(fā)展?jié)摿褪袌銮熬啊?/p>