以电波钟为基准的时间控制器

1、第18卷第5期2005年12月Vol118 No15Deci2005山 东 科 学SHANDONG SCIENCE文章编号：10022W26(2005) 0520016204以电波钟为基准的时间控制器吴承璇，吕斌，曲君乐,王秀芬,宋文杰（山东省科学院海洋仪器仪表研究所，山东 青岛266001）摘要：采用无线控制授时技术（RCT）,解决了大部分时间控制器的时间控制不精确，误差累积严重的问题，且成本低，电路简单。关键词：电波钟;RCT;时间控制器中图分类号：TH714. 514文献标识码:A一：，毎 fi 壬1 v.代葺爲-1前言随着经济技术的发展，时间控制器在电气自动化控制及日常生活管理中的应用

2、越来越广泛。目前国内工业和民用时间控制器普遍采用时钟芯片或机械结构进行计时、延时，其中的大部分时间控制不精确，并且时间误差积累严重。无线控制授时技术（Radio Gbntrolled Technology,RCT）的应用，使得需要标准时间的系统 通过内嵌微型 RCT接收装置自动设置标准时间，时间精度一般为秒级且与国家标准时间同步，无需手工调整。在RCT技术广泛应用之前，也有使用GPS（全球定位系统）接收标准时间的装置，但因电路复杂、成本高昂而没有得到普及。随着世界发达国家和我国陕西国家授时中心对电波钟发射系统的日益完善，我们研制了以电波钟为基准的时间控制器。它最大的优点是可以随时自动校准时钟信

3、号，时间控制准确，不存在时间误差积累，成本增加少，通用性强，应用范围广泛。2系统设计2.1时钟信号的采集处理1 RCT接收机通过内置微型无线接收系统接收长波时间编码信号，由专用芯片（ASIC）对其进行解调，获得解调后的时间编码信号，然后由接收装置内的显示电路将标准时间显示在LED上，或由此标准时间控制其它装置。通过RCT技术，使得所有接收该标准时间编码信号的接收计时装置都可以与授时中心的标准时间 同步，确保了时间的准确性。根据我们所在的地理位置，我们所接收的的是日本 JJY60的授时信号，该授时台位于日本九州，其编码信号如图1 所示:通常授时信号的接收装置主要由RCT专用接收芯片、接收天线及外

4、围器件构成，其中RCT专用接收芯片是整个接收系统的核心。收稿日期:2005208225作者简介:吴承璇（1969-），男，助理研究员，研究方向为电子学与信息。1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第5期吴承璇，等：以电波钟为基准的时间控制器17Tiw fraBQ 1 pl mute (Index count 1 second)图1日本JJY60授时编码信息我们采用的RCT专用接收芯片是 C2MAX公司生产的CME6005,其芯片内部包括输入信号放大器、调谐 放大器、自

5、动增益电路、滤波器、解调器等。它通过接收天线接收授时中心发射的实时授时信号，由于信号较弱,在RCT专用接收芯片内要经过信号放大器对小信号进行放大，然后输出到调谐放大器进行选频放大 、滤波。滤波后的信号由解调器进行信号解调 ，从载波中提取基带时间编码信号 ,经单片机译码处理，最后输出到外部显示。1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第5期吴承璇，等：以电波钟为基准的时间控制器#1994-2008 China Academic Journal Electronic Pub

6、lishing House. All rights reserved. 第5期吴承璇，等：以电波钟为基准的时间控制器#2.2时间控制器的硬件实现2 ,3，中间单片机对时间电波译码部分，后端为控制输出、LED显示译码及键处理三部分组成。硬件结构框图如图2所示。我们设计的以电波钟为基准的时间控制器硬件结构主要由前端时钟电波接收部分采 用C2MAX公司的CME6005和微 芯公司P16F73A单片机接收长波授时信号，经单片机译码处理，并将其显示在LED上。系统核心控制部分的原理图如图3所示。2.3时间控制器的软件流程2，3以电波钟为基准的时间控制器的软件流程如图图2硬件结构框图所示。该软件主程序采用

7、查询方式，循环显示系统时间1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第5期吴承璇，等：以电波钟为基准的时间控制器191994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第5期吴承璇，等：以电波钟为基准的时间控制器#II Bi §_I皿ThOff 販 5 唸 NT 啣側 朋 D HLt 40UI PK VCCEN2 ICO INI 10WMSV % 和

8、li眈 LMF 12_nimu他2f ¥oici/atifllO/JWJRH1ffiCa/TIfflW/TtOSI BCIAIW1CCP2 flcs/ccPi RC1/*CIO/CL RC4/WI/UA R.C&/KDO fiCS/TWKRAO/ASORAl/MflRA3/AN3/mF m-'Tocii RJ15.'WAN4匸4冊3L駅T PIC16CT3AHr上玄才磁阻 工ZgpF系统控制单元电路图1L 卓15!1TX5D4s170*<X2Tffls7s5園M VOC 吃 JJWI IT图3 并查询有无按键发生，当有按键发生进行键处 理，修改存储系统，

9、输出时间。该软件设置一固 定时间，比如上午08时00分00秒,自动跳中 断,进行校时。解码芯片 CME6005由微处理器 发出的控制信号PON控制,当PON = 0时 CME6005处于工作状态，接收并解调授时信号 然后送给微处理器，由微处理器控制 LED显示 解码后的标准时间 ；当PON= 1时，CME6005处 于非工作状态，系统时间由外接4MHz晶振维持。本系统装置直接将 PON接低电平。为了防 止读取时间数值发生由传输误码或软件判断时 间脉冲宽度错误等原因引起的错误，通常在软件 中需读取并比较连续两帧数据 ，比较合格后，确1994-2008 China Academic Journal

10、 Electronic Publishing House. All rights reserved. 第5期吴承璇，等：以电波钟为基准的时间控制器#认当前标准时间；否则需重新进行比较，重复上读取分钟同歩后的第二帧时间数摇述过程。若读出的时间与此刻系统时间 （比如 08时00分00秒）相减，得到的校准时间进行存 储，即完成了实时校正。3实验数据j置LH16005工作模式为OFF <PON=1）在调试过程中，笔者首先在信号发生器中设一fn结東置标准时间并发送模拟的标准时间授时信号，通 过比较信号发生器（时钟源）面板的时间显示与图4 RCT授时信号接收软件流程图1994-2008 China

11、Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第5期吴承璇，等：以电波钟为基准的时间控制器21RCT接收机的LED时间显示,可以确认 RCT接收机 与信号发生器是严格同步的。从而最终验证了笔者所设计软硬件的正确性 。表1是试验中采集的三组 对比数据。信号发生器面板时间显示RCT接收机LED显示时间09:25 :00 Fri 16 Mar 200404. 03. 16 05 09:25:0011:10:26 Sun07 Nov 200404.11.07 07 11:10:0016:30 :00 Sat28Ma

12、y 200505. 05. 28 06 16:30:00表1实验数据11994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第5期吴承璇，等：以电波钟为基准的时间控制器#1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第5期吴承璇，等：以电波钟为基准的时间控制器#4结束语以电波钟为基准的时间控制器具有走时精确、自动校时的功能，与单纯内置时钟芯片的装置相比，在时间的精确

13、性上有了显著提高，而且应用范围广阔，不仅可以用于工厂、矿区、学校等地方的时间控制，而且可 以在家庭中当作家用电器的控制器，也可以独立用来准确报时。该控制器的输出设置技术新颖，可实现用户 的多种需求；高度自动化的设计理念，可使其长期无人值守，避免了经常手动调节带来的繁琐与走时不准的 缺点，因此该产品具有良好的市场前景，社会和经济效益显著。> H 心 |i tii L | I：参考文献:-盛工V號吒 O f '1 童诗白，华成英.模拟电子技术基础M.北京：高等教育出版社，20002 万福君，潘松峰，等.单片微机原理系统设计与应用M.合肥：中国科学技术大学出版社，20013 李学海.P

14、IC单片机实用教程M.北京：北京航空航天大学出版社，2002The time controller based on the radio control clockWU Chengxuan,LV Bin ,QUJur2le ,WangXiu2fen ,SONG Wer2jie(In stitute of Ocea no graphic In strume ntati on ,Sha ndon g Academy cf Scie nces, Q in gdao 266001 , Chi na)Abstract:Usi ng RCT (Radio Con trolled Tech no logy

15、can resolve the problemsof in accurate time and the cumulat ing errorsamong most time controllers.Moreover,it has some advantagessuch as low cost,simple circuit and so on.Key Words : radio control clock;RCT;time controller(上接第11页)参考文献:1 何立民.单片机应用系统抗干扰技术 M.北京：北京航空航天大学出版社,2001.2 周慈航.单片机应用程序设计技术M.北京:北京

16、航空航天大学出版社,1992.3马忠梅.单片机的C语言应用程序设计M.北京:北京航空航天大学出版社,1999.The design of application system for bus topology based single2chip microcomputer1 1 1 1 2MENG Qing2ming ,HUI Li ,ZHU Hong2hai ,LU Chengjie ,PAN Song2feng(1. In stitute of Ocea no graphic I nstrume ntati on ,Sha ndon g Academy of Scie ncesQ in g

17、dao 266001, Ch ina)(2. I nstitute of Electric & Automatizatio n ,Qi ngdao Uni versity ,Qin gdao 266071 , Ch in a)Abstract :ln this article we introduce a bus topology basedsingl&hip microconputer application systemand the useof the systemon digital meteorograph With a designbasedon bus topology , this systempo