[DIY]最近研究的電波鐘接收模塊

ID:73477 · 發(fā)表于 2015-2-10 17:24

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限，所以編碼方式并沒有公開，網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，于是網上買了個電波掛鐘，那個貴呀，二百多大洋。。。不就是一般的掛鐘加個電波接收模塊嘛，不過走時倒是很準，誤差在1秒內，天天都有標準時間。同時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，關鍵技術在于解碼。為避免糾紛，先貼個免責聲明：《專利法》第六十三條第四項規(guī)定：專為科學研究和實驗而使用有關專利的不視為侵犯專利權。本人僅以研究為目的，不作商業(yè)用途，也請各網友不要咨詢電波編碼方式，如果想合法商用，請支付專利費或使用日本碼電波模塊。
先貼些電波鐘相關知識。
什么是電波鐘？
電波鐘表是在石英電子鐘表內增加了接收無線電載波信號、資料處理、自動校正的功能結構。這樣就能接收地面發(fā)射站以載波發(fā)送的標準時間信號，只電波鐘表在接收到這一精確的時碼后，經資料處理器處理，即可自動校正電波鐘表的走時誤差，使每只電波鐘的走時都受統(tǒng)一精確的時碼控制，從而實現(xiàn)了所有電波鐘表高精度的計量時間和顯示時間的一致性。由于國家授時中心標準時鐘采用的是穩(wěn)定度極高的原子鐘信號，這樣會使全部電波鐘表的實際走時真正實現(xiàn)高精度同步運行。
電波鐘表僅僅是接收標準時間信號，并不向外發(fā)送電波，類似于收音機，所以不對人體產生任何影響。
電波鐘的歷史
20世紀50年代末，德國在法蘭克福建臺，發(fā)射頻率為77．5千赫的長波時間信號，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，而美國和日本最近更將發(fā)射臺的發(fā)射功率提高了幾倍。泰國、馬來西亞也在醞釀建設長波信號發(fā)播臺。
　為推動中國電波鐘的發(fā)展，中科院國家授時中心（中科院陜西天文臺）和國內外有關企業(yè)合作，在1994年完成可行性論證，1999年建成每天可工作5小時的試驗臺（100KW全固態(tài)發(fā)射機，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，中國碼電波鐘樣機問世。2007年河南省商丘市BPC商丘低頻時碼發(fā)播臺建成，進入發(fā)射調試階段。
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、中波收音機里的天線。小時候自己做收音機就經常搞，也有二十多年沒再用過了。實際電波模塊就是一臺長波定頻收音機，頻率為68.5K，接收信號放大檢波濾波后輸出音頻中的包絡信號即編碼的時間信息。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。
為了與單片機電平匹配，用LM358一個運放做了電平轉換和簡易的RC濾波，另一個運放做了電壓跟隨器，輸出3V供電波模塊工作，信號輸出端接一個發(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，先在實驗板上試驗，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，這里的信號長度達1秒，要比紅外的信號長許多，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數(shù)據。編碼中以1秒1個數(shù)據，20秒為1幀信號，1分鐘發(fā)送3幀信號，要比國外1分鐘1幀的編碼方式更好，較短的幀信號更容易穩(wěn)定正確接收，幀信號中包含年月日時分秒星期及校驗信息。只需要接收信號解碼出數(shù)據，再按編碼方式讀取其中的時間信息就可以。
程序基本上是一次成功，和紅外解碼幾乎一樣，晚上時間較早時信號極易干擾，輸出幾乎是無規(guī)則的亂閃，到了深夜12點多后才趨于正常，另外磁棒的方向和位置也有講究，要遠離用電設備如電腦顯示器、電視、節(jié)能光管等，終于凌晨1點10分第一次正確解碼，之后到2點多信號更好，基本上每幀數(shù)據都能正確接收和解碼。工作了一夜，早上起床看到時間定在5時00分00秒，看來是發(fā)射臺5點后關機休息了，呵呵。由于信號處理和傳播需要一定時長，加上單片機處理占用一點時間，總體大約會有少于0.01秒的延時，經過與網絡授時中心時間進行對比，接收到的時間誤差在1秒內，至少肉眼不能分辨到在秒上有差別。日常生活使用足夠。

接到實驗板上，熬到凌晨一點多，終于信號好了，第一次解碼正確了。
周四晚熬夜解碼出來，周末就利用點業(yè)余時間，移植到之前做的點陣時鐘上，就是空間里另外有日志介紹的8*16點陣時鐘，這個時鐘已經叫朋友幫忙用雕刻機制出了雙面電路板，要比之前飛線版好看多了，感謝湛江的老朋友，同時也對電路做了改進，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，增加按鍵強制接收電波信號，每天凌晨0、1、2、3、4時的25至35分自動接收，利用了冒號的不同閃動方式來表達對時成功、對時失敗、正在對時三種狀態(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不夠用了，不過受限于點陣動態(tài)掃描，所以這個時長不能加長，只好修改了部分程序分步執(zhí)行的時間，同時考慮每個子程序執(zhí)行時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)機和程序執(zhí)行的合理配置有了更深入認識。感覺編程能力有一個質的提高，以前編程總是著重于解決問題，只要達到結果就可以，現(xiàn)在會更多考慮每個子程序執(zhí)行時兼顧其它程序，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)劃和編寫時更合理。
總結：電波鐘的解碼基本沒難度，會紅外解碼的都可以做了，關鍵在于編碼沒有公開，使用也涉及專利權，所以此次也僅限于學術性研究。現(xiàn)在又覺得這個點陣鐘不夠完美了，下一步準備做個16*64點陣，帶FM收音芯片、電子音量芯片、電波對時模塊的鐘控收音機，這個可是一直以來自己想完成的作品，可惜再好的DIY產品也為外殼犯愁，正在物色合適的外殼。

移植到點陣時鐘上，周六晚可能下了雨的原因，信號較好，晚上十點多就能正確解碼了�？粗鴷r間刷的一變，那個開心啊。

這是雕刻機做出來的板子，比以前的洞洞板好看多了，就是雙面板進行過孔時麻煩啊。

隨便搭線，關鍵是要能工作，先這樣頂著吧，板子需要重新設計了。

雕刻機做出來的板子看上去不錯啊，雙面過孔也定位很準，湛江朋友說是昂貴的教學設備呢，真不賴。我的焊功也過得去吧，呵呵……

ID:238708 · 發(fā)表于 2017-10-11 21:15

http://www.torrancerestoration.com/bbs/dpj-95848-1.html
這里有全套解碼代碼。

ID:74451 · 發(fā)表于 2015-3-10 15:26

您好~最近也在做電波鐘模塊,接收信號很不穩(wěn)定,我們是用的51單片機,您能不能把您的代碼發(fā)給我看看?十萬分感謝!

ID:74451 · 發(fā)表于 2015-3-10 15:28

贊~求代碼分享!十萬分感謝!!!!!!

ID:74451 · 發(fā)表于 2015-3-10 15:39

芯片用的是autojjy,還用不用做前置放大電路吖~~~

ID:61840 · 發(fā)表于 2015-3-10 19:35

雕刻機啊，好東西正準備自己也改一個。技術問題正在琢磨中

ID:74451 · 發(fā)表于 2015-3-11 15:14

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

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

ID:78081 · 發(fā)表于 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。。。

ID:78081 · 發(fā)表于 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？

ID:76628 · 發(fā)表于 2015-4-27 20:26

同求電波鐘的解碼參考程序。

ID:78887 · 發(fā)表于 2015-5-4 22:10

"電波掛鐘，那個貴呀，二百多大洋。。。不就是一般的掛鐘加個電波接收模塊"
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"上了年紀的電子愛好者"

ID:78887 · 發(fā)表于 2015-5-4 22:15

為什么電波接收模塊要提示
"請不要使用開關電源"

ID:78887 · 發(fā)表于 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.

ID:98875 · 發(fā)表于 2015-12-28 22:11

師兄你好！我在淘寶網上買了一個電波中的模塊，折騰了幾天也沒有接收到校時信號。能否幫個忙發(fā)個該模塊的例程序？我是做液晶模塊的，可以免費送給你一個液晶模塊（1602帶串口，3.3V和5V都有）或者一個12864模塊！我的qq：88164434

ID:98875 · 發(fā)表于 2015-12-28 22:14

贈送你的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！詳細介紹進這里（把點換成.即可訪問）：https://item點taobao點com/item.htm?id=522961126019

ID:107544 · 發(fā)表于 2016-3-6 10:42

您好！電波鐘的設計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，經過濾波與解調，不可以直接就傳送給時間信號處理模塊對脈沖信號處理嗎？

ID:105648 · 發(fā)表于 2016-4-10 16:55

我也想學習一下

ID:106060 · 發(fā)表于 2016-4-11 23:32

樓主的東西做的不錯哈！

ID:103667 · 發(fā)表于 2016-4-23 07:17

感謝樓主老師的精彩分析，我對授時臺解碼也很想研究研究�？嘤趩纹瑱C編程太差，再看看吧。謝謝老師！

ID:72243 · 發(fā)表于 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！我在淘寶網上買了一個電波中的模塊，折騰了幾天也沒有接收到校時信號。能否幫個忙發(fā)個該模塊的例 ...

電波鐘模塊搞定沒有

ID:122101 · 發(fā)表于 2016-5-20 07:10

樓主，在做畢業(yè)設計（51單片機，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

ID:98875 · 發(fā)表于 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？能給個程序么？送你一個大字符1602的模塊，謝謝！不在時發(fā)我郵箱也行，QQ:88164434

ID:98875 · 發(fā)表于 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

ID:138435 · 發(fā)表于 2016-9-4 20:35

樓主大大，您好。我是學生狗一只，最近在做一個長波鐘(長波授時模塊和您的一樣，51單片機開發(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.

ID:72243 · 發(fā)表于 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

ID:140629 · 發(fā)表于 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IC將近20年。MAS電波鐘表授時芯片:MAS6180B1（單頻）、MAS6180B5（雙頻外置開關）、MAS6181B1（雙頻內置開關）�？山邮盏聡aDCF77、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，如果需要詳細的有關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。目前國內有很多公司都是用我們MAS的產品進行電波鐘表的開發(fā)，靈敏度方面也是比同類產品要好。

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

ID:98875 · 發(fā)表于 2017-1-11 12:49

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

給個鏈接地址吧？鐘表購買。

ID:161244 · 發(fā)表于 2017-1-11 13:59

同求代碼謝謝

ID:169745 · 發(fā)表于 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

ID:134810 · 發(fā)表于 2017-3-13 16:01

解碼應該不簡單吧。。

ID:192776 · 發(fā)表于 2017-4-27 21:31

太牛b了！

ID:139493 · 發(fā)表于 2017-11-11 22:05

如果是51的程序就好了

ID:146324 · 發(fā)表于 2018-4-24 21:11

寫的不錯。
正需要。

ID:103696 · 發(fā)表于 2018-5-11 11:03

這個太麻煩了，直接搞個WiFi模塊做網絡授時連時鐘模塊都省了，WiFi模塊的用2個io直接驅動I2C的LCD1602,連單片機都不用，只要網絡不斷就不存在秒誤差。

ID:348285 · 發(fā)表于 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

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