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

　　1 引言

　　隨著時代的發(fā)展，人類對于精確的時間越來越重視，像國防、衛(wèi)星、天氣監(jiān)控等系統(tǒng)，需要精確的時間來做資料的備份以及同步的處理。傳統(tǒng)的計時方式難以滿足日益精確的時間要求，融合了微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)與現(xiàn)代時頻技術(shù)的電波鐘正是成為合適的選擇。它接收授時中心以無線電長波傳送的標(biāo)準(zhǔn)時間信號，并通過內(nèi)置微處理器解碼處理，從而實現(xiàn)時間自動校準(zhǔn)，使電波鐘表顯示的時間與國家的標(biāo)準(zhǔn)時間保持高度同步。

　　鑒于目前我國 BPC 低頻時碼格式尚未公開，我們只能制作接收日本 JJY60 信號的電波鐘表。日本是全世界對電波計時倡導(dǎo)最積極的國家之一，在狹長的地理范圍里，就搭建了兩臺電波發(fā)射站，由福島(40kHz)和九州(60kHz)兩處發(fā)射。其覆蓋范圍如圖 1 所示。

　　JJY 編碼格式以 1 分鐘為 1 幀，每秒接收 1 位時碼信息。這些信息以 BCD 碼格式表示，有不同的權(quán)重值。時碼信息為脈沖信號，每秒的開始對應(yīng)于 1 位脈沖信號的上升沿，這樣可以與標(biāo)準(zhǔn)時間精確同步。不同的脈沖寬度表示不同的時碼，高電平寬度為0.2s 表示定位碼 P 碼， 0.8s 表示邏輯 0， 0.5s 表示邏輯 1 。時間信息為各位數(shù)值乘以權(quán)重值的求和。在第 59 秒和第 0 秒連續(xù)兩個定位碼表示一個新幀的起始。時碼信息中不包含月和日信息，而是包含 1 年從 1 月 1 日開始的天數(shù)。各信息位的含義見圖 2。

　　2 系統(tǒng)構(gòu)建

　　基于日本低頻時碼授時信號 JJY 的數(shù)字電波鐘設(shè)計，以瑞薩 16 位單片機(jī)R7F0C002 為處理核心，以 CME6005 專用 IC 為主要接收芯片，通過軟件算法，實現(xiàn)授時信號遠(yuǎn)距離的接收，時間精度達(dá)到秒同步。

　　R7F0C002 內(nèi)部集成了 RTC 功能，這樣即使在不接收授時信號的情況下，電波鐘也可以正常工作并保證時間準(zhǔn)確。此外， MCU 內(nèi)部還集成了 LCD 驅(qū)動器/控制器，可以直接控制 LCD 面板，實時顯示時、分、秒、年、月、日、星期等時間信息。

　　此電波鐘具有 5 個獨立的按鍵，分別完成接收授時電波并更新當(dāng)前時間任務(wù)，時間設(shè)置任務(wù)以及鬧鐘設(shè)置任務(wù)。 LED 電路可對接收電波成功與否進(jìn)行實時指示。整個方案原理框圖如圖 3 所示。