基于广播信号的电波钟解码设计与实现

摘要

随着时代的发展，人们对时间的精确度要求越来越高，象卫星发射、导弹发射等，对时间的要求精度都是微妙级的。我们通过广播电视获得时间，以手动校时的方式来调整自己的钟表，很难做到非常精确。我们能够获得准确时间的方式有限，对很多行业会造成影响，例如电表、水表的分时间段计费问题，公交车站的发车问题，公司的考勤问题等等。 为了让大众以更方便、廉价的方式接收到准确时间，这就促进了电波钟的发展。电波钟是能够自动接收无线电波携带的时间码并自动校正时间的时钟。把时间编码信号加入中央人民广播电台的整点报时信号中，这样每个小时发布一次标准时间码，可以把准确时间送到千家万户，实现时间的准确同步。 本文详细设计了从中央人民广播电台的整点报时信号中接收整点时刻的时间码的具体方案。整点报时信号前5响为标准频率800hz的正弦波，最后一响为标准频率1600hz的正弦波。通过在800hz正弦波报时信号中嵌入1600hz正弦波的方法进行编码，用800hz正弦波的半个周期代表二进制0，用1600hz正弦波的一个周期代表二进制1，这样每一响800hz的报时信号中含有一个5位数的二进制时间码，在前5响800hz报时信号中，分别含有“年”、“月”、“日”、“时”、“时”码。把整点报时的正弦波信号通过放大整形电路放大整形成近似方波，用单片机判断脉冲宽度的方法判读0和1，从而接收到时间码。文中详细分析了音频信号的放大整形电路，讨论了音频信号的正、反相位问题，对反相位信号放大整形后的标志位丢失问题提出了解决办法，通过单片机编程的方法解出时间码，对接收到的时间码进行排错，还讨论了单片机的软、硬件抗干扰设计，对报时信号受到严重干扰的情况也有相应的处理。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1研究背景

1.2国内研究现状

1.3解决方法

1.4研究目的

1.5实际应用价值

1.6国外研究现状

1.7本课题研究的主要内容

1.8论文结构

2时间服务

2.1时间基准

2.2时间测量

2.3时间同步

2.4授时系统

2.4.1长波授时

2.4.2短波授时

2.4.3电话授时

2.4.4互联网授时

2.4.5卫星授时

2.5小结

3开发环境及所用芯片介绍

3.1 LM358运算放大器

3.2 AT89C4051高性能8位单片机

3.3 51汇编集成开发环境

3.4小结

4系统分析

4.1信号整体分析

4.1.1信号分析

4.1.2主要研究内容

4.1.3拟解决的关键技术

4.1.4可行性分析

4.2难点分析

4.2.1接收到信号相位为正相位

4.2.2接收到的信号为反相位

4.2.3正相位和反相位信号对照

4.2.4对正反相位信号的处理

4.3对解码后信号的检错处理

4.3.1在整点能够完整接收到有效时间码

4.3.2在整点不能够完整接收到有效时间码

4.4单片机抗干扰措施

4.4.1硬件抗干扰措施

4.4.2软件抗干扰措施

4.5小结

5硬件设计与实现

5.1单片机硬件系统设计的基本原则

5.2系统方框图

5.3放大部分

5.3.1第一级放大整形电路

5.2.2第二级放大及整形电路

5.3 CPU部分

5.4显示部分接口

5.5手动调整时间按键

5.6小结

6软件设计与实现

6.1系统内存、定时器分配及变量设置

6.2程序接收时间码部分的流程图

6.2.1 P1.0引脚等待输入信号的变化

6.2.2对脉冲宽度的判断

6.2.3接收一位数据

6.2.4接收五位数据

6.2.5接收一响报时

6.3手动调整时间

6.4时间码的检错

6.4.1时间码有效范围判断

6.4.2时间码前后相关性判断

6.4.2时间码误差范围判断

6.5显示部分

6.6自运行时钟

6.7输出BSZ码给子钟

6.8小结

7总结与展望

7.1总结

7.2展望

参考文献

致谢