[DIY]最近研究的电波钟接收模块 -

标题: [DIY]最近研究的电波钟接收模块 [打印本页]

作者: hutians 时间: 2015-2-10 17:24
标题: [DIY]最近研究的电波钟接收模块
几年前听说过电波钟，也有心想研究一下，不过到目前为止，中国码的电波钟还是有专利权限，所以编码方式并没有公开，网上的研究也仅限于猜测，所以一直没有着手研究，最近家里的挂钟用了十多年罢工了，于是网上买了个电波挂钟，那个贵呀，二百多大洋。。。不就是一般的挂钟加个电波接收模块嘛，不过走时倒是很准，误差在1秒内，天天都有标准时间。同时也看到淘宝上有卖电波接收模块的，于是决心自己研究一下解码。模块倒是很便宜15元一块，关键技术在于解码。为避免纠纷，先贴个免责声明：《专利法》第六十三条第四项规定：专为科学研究和实验而使用有关专利的不视为侵犯专利权。本人仅以研究为目的，不作商业用途，也请各网友不要咨询电波编码方式，如果想合法商用，请支付专利费或使用日本码电波模块。
先贴些电波钟相关知识。
什么是电波钟？
电波钟表是在石英电子钟表内增加了接收无线电载波信号、资料处理、自动校正的功能结构。这样就能接收地面发射站以载波发送的标准时间信号，只电波钟表在接收到这一精确的时码后，经资料处理器处理，即可自动校正电波钟表的走时误差，使每只电波钟的走时都受统一精确的时码控制，从而实现了所有电波钟表高精度的计量时间和显示时间的一致性。由于国家授时中心标准时钟采用的是稳定度极高的原子钟信号，这样会使全部电波钟表的实际走时真正实现高精度同步运行。
电波钟表仅仅是接收标准时间信号，并不向外发送电波，类似于收音机，所以不对人体产生任何影响。
电波钟的历史
20世纪50年代末，德国在法兰克福建台，发射频率为77．5千赫的长波时间信号，第一只作为商业用途的电波钟诞生于1986年。目前，一些发达国家如美国、英国、法国、瑞士和日本等已先后建立了自己的发射台，而美国和日本最近更将发射台的发射功率提高了几倍。泰国、马来西亚也在酝酿建设长波信号发播台。
　为推动中国电波钟的发展，中科院国家授时中心（中科院陕西天文台）和国内外有关企业合作，在1994年完成可行性论证，1999年建成每天可工作5小时的试验台（100KW全固态发射机，发射频率68．5千赫），2000年完成试播和部分外场测试；同年，接收芯片研制成功，中国码电波钟样机问世。2007年河南省商丘市BPC商丘低频时码发播台建成，进入发射调试阶段。
电波接收模块

淘宝购买的电波模块如图所示，磁棒线圈外加接收电路，上了年纪的电子爱好者一定眼熟了，磁棒好久没用过了，这可是接收短波、中波收音机里的天线。小时候自己做收音机就经常搞，也有二十多年没再用过了。实际电波模块就是一台长波定频收音机，频率为68.5K，接收信号放大检波滤波后输出音频中的包络信号即编码的时间信息。采用了CME6005芯片，这是多国电波接收模块常用的芯片，工作电压低1.5-3.5V，工作电流极少只需数十ua，静态电流只有1-2ua，低碳环保啊。
为了与单片机电平匹配，用LM358一个运放做了电平转换和简易的RC滤波，另一个运放做了电压跟随器，输出3V供电波模块工作，信号输出端接一个发光二极管作指示，在接收正常情况下，可见二极管有规律秒闪动，先在实验板上试验，P32外部中断0接入，1602做显示，解码思路参照做红外遥控接收的思路，这里的信号长度达1秒，要比红外的信号长许多，因此以10ms中断一次做检测，测定高低电平长度从而判断信号数据。编码中以1秒1个数据，20秒为1帧信号，1分钟发送3帧信号，要比国外1分钟1帧的编码方式更好，较短的帧信号更容易稳定正确接收，帧信号中包含年月日时分秒星期及校验信息。只需要接收信号解码出数据，再按编码方式读取其中的时间信息就可以。
程序基本上是一次成功，和红外解码几乎一样，晚上时间较早时信号极易干扰，输出几乎是无规则的乱闪，到了深夜12点多后才趋于正常，另外磁棒的方向和位置也有讲究，要远离用电设备如电脑显示器、电视、节能光管等，终于凌晨1点10分第一次正确解码，之后到2点多信号更好，基本上每帧数据都能正确接收和解码。工作了一夜，早上起床看到时间定在5时00分00秒，看来是发射台5点后关机休息了，呵呵。由于信号处理和传播需要一定时长，加上单片机处理占用一点时间，总体大约会有少于0.01秒的延时，经过与网络授时中心时间进行对比，接收到的时间误差在1秒内，至少肉眼不能分辨到在秒上有差别。日常生活使用足够。

接到实验板上，熬到凌晨一点多，终于信号好了，第一次解码正确了。
周四晚熬夜解码出来，周末就利用点业余时间，移植到之前做的点阵时钟上，就是空间里另外有日志介绍的8*16点阵时钟，这个时钟已经叫朋友帮忙用雕刻机制出了双面电路板，要比之前飞线版好看多了，感谢湛江的老朋友，同时也对电路做了改进，显示的亮度均匀了。将电波模块移植过来后，作了些功能的修改，增加按键强制接收电波信号，每天凌晨0、1、2、3、4时的25至35分自动接收，利用了冒号的不同闪动方式来表达对时成功、对时失败、正在对时三种状态。由于电波解码程序的加入，也令原来2.5ms中断一次的间隔显得有点不够用了，不过受限于点阵动态扫描，所以这个时长不能加长，只好修改了部分程序分步执行的时间，同时考虑每个子程序执行时长和合理分布在每次中断中执行。通过这次程序的移植，对状态机和程序执行的合理配置有了更深入认识。感觉编程能力有一个质的提高，以前编程总是着重于解决问题，只要达到结果就可以，现在会更多考虑每个子程序执行时兼顾其它程序，并且考虑以后移植的方便性，更多地从整体大局着眼，在程序规划和编写时更合理。
总结：电波钟的解码基本没难度，会红外解码的都可以做了，关键在于编码没有公开，使用也涉及专利权，所以此次也仅限于学术性研究。现在又觉得这个点阵钟不够完美了，下一步准备做个16*64点阵，带FM收音芯片、电子音量芯片、电波对时模块的钟控收音机，这个可是一直以来自己想完成的作品，可惜再好的DIY产品也为外壳犯愁，正在物色合适的外壳。

移植到点阵时钟上，周六晚可能下了雨的原因，信号较好，晚上十点多就能正确解码了。看着时间刷的一变，那个开心啊。

这是雕刻机做出来的板子，比以前的洞洞板好看多了，就是双面板进行过孔时麻烦啊。

随便搭线，关键是要能工作，先这样顶着吧，板子需要重新设计了。

雕刻机做出来的板子看上去不错啊，双面过孔也定位很准，湛江朋友说是昂贵的教学设备呢，真不赖。我的焊功也过得去吧，呵呵……

作者: 兔子妮妮 时间: 2015-3-10 15:26
您好~最近也在做电波钟模块,接收信号很不稳定,我们是用的51单片机,您能不能把您的代码发给我看看?十万分感谢!

作者: 兔子妮妮 时间: 2015-3-10 15:28
赞~求代码分享!十万分感谢!!!!!!

作者: 兔子妮妮 时间: 2015-3-10 15:39
芯片用的是autojjy,还用不用做前置放大电路吖~~~

作者: 无罪之宾 时间: 2015-3-10 19:35
雕刻机啊，好东西正准备自己也改一个。技术问题正在琢磨中

作者: 兔子妮妮 时间: 2015-3-11 15:14

无罪之宾发表于 2015-3-10 19:35
雕刻机啊，好东西正准备自己也改一个。技术问题正在琢磨中

请问您懂不懂电波钟的制作和编程?我现在遇到了一些问题想要请教

作者: 拼了命去爱 时间: 2015-4-26 00:42
我也正在解码的过程中卡住了，楼主有没有什么好的建议。。。

作者: 拼了命去爱 时间: 2015-4-26 00:43

兔子妮妮发表于 2015-3-10 15:28
赞~求代码分享!十万分感谢!!!!!!

你好，请问你现在做好了么？

作者: hd5222668 时间: 2015-4-27 20:26
同求电波钟的解码参考程序。

作者: mmhttp 时间: 2015-5-4 22:10
"电波挂钟，那个贵呀，二百多大洋。。。不就是一般的挂钟加个电波接收模块"
对你这句话感兴趣.想用电波接收模块对自家石英钟DIY以下.能提供连接电路图吗?
我也是"上了年纪的电子爱好者"

作者: mmhttp 时间: 2015-5-4 22:15
为什么电波接收模块要提示
"请不要使用开关电源"

作者: mmhttp 时间: 2015-5-4 22:19
我想提高电波接收模块的灵敏度,可以加室外天线不?
就是拉杆天线+20P电容连接到线圈一端.

作者: dajingjiu 时间: 2015-12-28 22:11
师兄你好！我在淘宝网上买了一个电波中的模块，折腾了几天也没有接收到校时信号。能否帮个忙发个该模块的例程序？我是做液晶模块的，可以免费送给你一个液晶模块（1602带串口，3.3V和5V都有）或者一个12864模块！我的qq：88164434

作者: dajingjiu 时间: 2015-12-28 22:14
赠送你的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讯的！详细介绍进这里（把点换成.即可访问）：https://item点taobao点com/item.htm?id=522961126019

作者: 火泪 时间: 2016-3-6 10:42
您好！电波钟的设计需要用到方波形成模块吗？如果用到，那是为什么？难道天线接收模块所接受到的脉冲信号，经过滤波与解调，不可以直接就传送给时间信号处理模块对脉冲信号处理吗？

作者: mysy 时间: 2016-4-10 16:55
我也想学习一下

作者: 高级放牛娃 时间: 2016-4-11 23:32
楼主的东西做的不错哈！

作者: sun5304 时间: 2016-4-23 07:17
感谢楼主老师的精彩分析，我对授时台解码也很想研究研究。苦于单片机编程太差，再看看吧。谢谢老师！

作者: dfyy8888 时间: 2016-4-23 22:06
本帖最后由 dfyy8888 于 2016-4-23 22:08 编辑

dajingjiu 发表于 2015-12-28 22:11
师兄你好！我在淘宝网上买了一个电波中的模块，折腾了几天也没有接收到校时信号。能否帮个忙发个该模块的例 ...

电波钟模块搞定没有

作者: lwy 时间: 2016-5-20 07:10
楼主，在做毕业设计（51单片机，中国码，1602A显示器），万分着急，电路图、程序我可以参考下不？在此先谢谢楼主的分享。邮箱lwy1061191189@163.com

作者: dajingjiu 时间: 2016-7-6 12:30

dfyy8888 发表于 2016-4-23 22:06
电波钟模块搞定没有

还没有呢？能给个程序么？送你一个大字符1602的模块，谢谢！不在时发我邮箱也行，QQ:88164434

作者: dajingjiu 时间: 2016-7-6 12:41

dfyy8888 发表于 2016-4-23 22:06
电波钟模块搞定没有

师兄你好!方便QQ联系吗？QQ:88164434

作者: a1827836080 时间: 2016-9-4 20:35
楼主大大，您好。我是学生狗一只，最近在做一个长波钟(长波授时模块和您的一样，51单片机开发板，芯片为STC89C52)，程序一直无法解码，能否请大神分享一下程序和电路图，谢谢。邮箱1827836080@qq.com.

作者: dfyy8888 时间: 2016-9-12 22:28

dajingjiu 发表于 2016-7-6 12:41
师兄你好!方便QQ联系吗？QQ:88164434

我的成品挂某宝了

作者: profusion 时间: 2016-9-27 14:26

我是芬兰MAS中国分公司的刘先生。我司专注电波钟表授时IC将近20年。MAS电波钟表授时芯片:MAS6180B1（单频）、MAS6180B5（双频外置开关）、MAS6181B1（双频内置开关）。可接收德国码DCF77、美国码WWVB、日本码JJY40和JJY60、瑞士码HBG、中国码BPC等长波发射信号，如果需要详细的有关电波钟或电波表方面的资料可以与我联系。

我司的电波接收IC功耗仅为50μA左右，在市场同类接收IC中，是功耗最低的，特别适合于电波手表和电波钟。目前国内有很多公司都是用我们MAS的产品进行电波钟表的开发，灵敏度方面也是比同类产品要好。

联系方式：刘先生0755-36897362，手机：15815501712，QQ：273429043，Email:sean@mas-oy.com.hk。

作者: dajingjiu 时间: 2017-1-11 12:49

dfyy8888 发表于 2016-9-12 22:28
我的成品挂某宝了

给个链接地址吧？钟表购买。

作者: 大大29 时间: 2017-1-11 13:59
同求代码谢谢

作者: 深圳科业电子 时间: 2017-3-10 21:23
1．特性FEATURES
   .高灵敏度Very high sensitivity
   .电源可控power down mode available
   .低功耗low power consumption
   .提供单频、双频、多频接收模组offer single-,dual- or multi-band receiver module
   .工作电压范围aperating supply voltage range: 1.5 to 3.5V
   .工作电流Working current：70uA -100uA
   静态电流Quiescent current：0.1uA-1uA
2.  国家及灵敏度规格Country&Sensitivity SPECIFICATION
   DCF  77.5KHz  (德国Germany):口
   灵敏度Sensitivity:  25uV± 5uV
   HBG  75KHz    (瑞士Switzerland):口
   灵敏度Sensitivity:  25uV± 5uV
   MSF 60KHz (英国England):口
   灵敏度Sensitivity:  25uV± 5uV
   WWVB  60KHz (美国USA):口
   灵敏度Sensitivity:  25uV± 5uV
   JJY  60KHz    (日本Japan):口
   灵敏度Sensitivity:  25uV± 5uV
   JJY  40KHz    (日本Japan):口
   灵敏度Sensitivity:  30uV± 5uV
   BPC  68. 5KHz (中国CHINA):口
　灵敏度Sensitivity:  25uV± 5uV

作者: dxa572862121 时间: 2017-3-13 16:01
解码应该不简单吧。。

作者: zkj2003 时间: 2017-4-27 21:31
太牛b了！

作者: lordweb 时间: 2017-10-11 21:15
http://www.51hei.com/bbs/dpj-95848-1.html
这里有全套解码代码。

作者: 379872803 时间: 2017-11-11 22:05
如果是51的程序就好了

作者: 突然想学习 时间: 2018-4-24 21:11
写的不错。
正需要。

作者: liang118038 时间: 2018-5-11 11:03
这个太麻烦了，直接搞个WiFi模块做网络授时连时钟模块都省了，WiFi模块的用2个io直接驱动I2C的LCD1602,连单片机都不用，只要网络不断就不存在秒误差。

作者: 778899CH 时间: 2018-6-9 16:41

lwy 发表于 2016-5-20 07:10
**** 作者被禁止或删除内容自动屏蔽 ****

可以分享一下资料吗，同求解码程序

欢迎光临 (http://www.51hei.com/bbs/)