万年历设计制作毕业作品.docx

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万年历设计制作毕业作品

BIYESHEJI

（届）

万年历设计制作

（英文）calendardesign

所在学院电子信息学院

专业班级电子信息工程

学生姓名学号

指导教师职称

完成日期年月日

摘要

在英文中称为电波钟的，是一种通过接收国家授时中心的无线信号以确保时间准确性的计时工具。

它通过钟表内置的电波接收器和天线来实现，接收发射塔发出的“标准时间”电波，获取时刻和日历等数据，自动校正手表的时间和日期。

以单片机为核心处理，其技术较GPS相对简易，价格低廉，授时精度高，在诸多领域中渐渐体现出优越性，电波授时技术的发展是未来计时产品的主流，在军事和科学实验以及人们日常生活中都有广泛的应用前景，还可应用于通讯、交通、邮电、计算机、工业控制等领域。

本系统需要从硬件和软件两个方面进行制作与调试。

在硬件上，主要分为频带处理部分和基带处理部分。

在软件上，主要完成对JJY信号的接收解码功能和电子时钟的功能。

这个万年历除显示时间外，温度信息也是一个较为实用的装置。

硬件的主要内容为:

接收天线、接收解调电路、基带处理电路、电源电路。

最后再通过液晶显示屏幕显示日期时间以及温度。

关键词：

电波，无线，接收，误差，时码，精准

Abstract

ItiscalledRadioControlledClockinenglish.ItisakindoftimingtoolthroughthecenteroftheGPSClockRadiosignalofreceivingcountriestoensuretheaccuracyofthetime.Itisrealizedthroughtheradioreceiverandantennawhichbulit-inclockandwatch.Toreceiveatower"standardtime"waves,gettimeandacalendarandotherdata,correctthetimeanddateofthewatchautomatically.Withthesinglechipprocessorasthecoreprocessing,itstechnologyissimplerthanGPS,thepriceislower,GPSclockhashighprecision,andinmanyfieldsgraduallyreflectsthesuperiority,thedevelopmentofthewavesGPSclocktechnologyisthemainstreamofthefuturetimeproducts,IthasawideapplicationinmilitaryandscientificexperimentsandPeople'sDailylife,canalsobeusedincommunication,transportation,postandtelecommunications,computer,industrycontrol,etc.

Thissystemneedmadeanddebugedfromtwoaspectsofhardwareandsoftware.Inthehardware,mainlydividesintobandprocessingandbasebandprocessing.Insoftware,mainlytocompletethefunctionofJJYsignalsdecodingandalsothefunctionofelectronicclock.Thecalendarshowsthetimeexceptthetemperatureinformationisalsoamorepracticaldevice.Themaincontentofthehardwarefor:

receivingantenna,receivingdemodulationcircuit,basebandprocessingcircuit,thepowersupplycircuit.Atlast,andthroughtheliquidcrystaldisplayscreenstodisplaythedateandthetemperature.

KeyWords:

Waves,wireless,receiving,error,code,accurating

1　引言

电波钟是新兴的准确计时产品，是把原子振动的频率引出来作为计时基准.设计以单片机为核心，由接收单元，中央处理显示单元和电源单元三个主要部分构成，用于接收原子发射台以超长波间歇性发射的信号，以获得更加准确的时间。

他是继石英电子钟表之后的新一代的高科技产品，它的出现开拓了时间计量的新里程，使精密时间的简便自动接收、并进入寻常百姓家成为可能，从而将对世界经济的发展产生重大的影响。

世界各国对电波钟表极为重视，纷纷采取措施，电波授时作为现时新兴技术，各方面参数均远远超出现有石英钟表计时，其技术较GPS相对简易，价格低廉，授时精度高，在诸多领域中渐渐体现出优越性，符合未来计时发展趋势以及国情需要，并从其他世界发达国家（美、日、英、德）对电波授时技术的应用和普及得以证实，电波授时技术的发展是未来计时产品的主流，在军事和科学实验以及人们日常生活中都有广泛的应用前景，还可广泛应用于通讯、交通、邮电、计算机、工业控制、社会生活等领域。

电波计时科技的确是一个划时代发明，虽然整体技术并不是太复杂，但却彻底把手表时钟精确推进到跟天文台相同档次。

而且所需要花费并不是太高。

标准时间是现代社会重要技术支撑，可以在电波钟表产品基础上形成一个提供的应用标准时间的产业——时间技术产业。

通过此技术人们可以十分经济和方便地获取高精度的标准时间，满足人们对标准时间的需求。

由于电波钟表综合应用了时频技术、微电子技术、通讯技术计算机技术与传统钟表技术。

它的出现是钟表业的一次革命。

信息时代的到来，使得标准时间的获取越发显得必要。

低频时码授时技术的出现极大的方便了人们使用标准时间。

它通过接收授时中心以无线电长波传送的标准时间信号，经过自动校准时钟走时，使它与国家标准地间自动保持同步。

由于授时中心的发射功率是一定的，只有尽量提高接收系统的接收灵敏度，才能使接收范围最大化，因此高灵敏度的接收系统对授时技术的广泛应用与推广具有重要而深远的意义。

2　总体设计

由于目前我国BPC低频时码尚未公开，我们只能制作接收日本JJY60信号的电波钟表。

日本JJ60发射台位于日本福冈发射频率60kHz，发射功率50KM，有效覆盖半径1500KM。

东京时间早北京时间1小时，所以转换时间需要减去一小时。

授时系统的基本原理：

在授时中心，由原子钟产生精确的标准时间，然后对时间信息进行编码，编码后的时间信号通过调制器调制到低频载波上，以无线电长波发射出去，见图2-1

图2-1发射台原理图

为了实现高灵敏度JJY信号接收系统，根据设计方案原理，需要从硬件和软件两个方面进行制作与调试。

在硬件上，主要分为频带处理部分和基带处理部分。

在此装置中还添加了一个温度传感器用来检测温度信息。

在软件上，主要完成对JJY信号的接收解码功能和电子时钟的功能。

这个万年历除显示时间外，温度信息也是一个较为实用的装置。

采用授时信号专用高灵敏度接收解调芯片，使得电路尽可能简单稳定；选用合适的处理器作为信息处理的核心，通过软件程序的算法进一步提高接收性能。

由此确定设计思想为:

用磁棒天线接收JJY60授时信号，然后通过JJY接收集成芯片进行解调，最后将解调后的编码信号送入处理器分析处理，实现标准时间的显示和一些扩展的功能。

系统的核心处理器有很多种，下面列举了常用的三个方案。

根据其优点选择最合适的处理器。

方案一：

基于单片机的电波钟系统，利用单片机系统实现时间的解码控制，其系统总体结构图如图2-2所示。

图2-2运用单片机的系统总体结构框图

方案二基于FPGA的电波钟系统，利用FPGA系统实现时间的解码控制，其系统总体结构图如图2-3所示。

图2-3运用FPGA的系统总体结构框图

FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。

方案三基于DSP的电波钟系统，利用DSP系统实现时间的解码控制，其系统总体结构图如图2-4所示。

图2-4运用DSP的系统总体结构框图

DSP片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；快速的中断处理和硬件I/O支持

对于此次系统的要求，单片机就足够可以运行，所以选择方案一单片机。

采用STC89C53单片机，其运算处理能力可以满足对JJY编码信号的解码和其它—些基本处理控制功能；再加上液晶和按键，便可显示标准时间以及进行一些控制设置。

同时预留一些控制输出接口，便于增加扩展功能。

接收系统通过磁棒天线接收低频时码信号，再进行时码信号的解调，再将此信号送入处理器STC89C53RC进行解码等处理，得到标准时间信息，消除计时器的时间积累误差，使接收系统的时间与标准时间保持高度同步，并且还有一个数字温度计DS18B20来组成一个测温系统，当完成了接收、放大和解调的全部工作后，再由LCM12864汉字液晶模组显示时间和温度信息。

系统运行过程中由液晶实时显示各种状态参量。

3　硬件设计

本系统硬件主要有五大模块组成：

最小单片机系统、温度采集模块、键盘液晶显示模块、整形电路模块和电源整理模块。

3.1接收信号系统

接收天线是接收系统的最前端，直接影响着接收机的接收灵敏度和后端的解调处理，它的制作至关重要。

接收系统将收到的信号转化成钟表的时间脉冲信号。

3.1.1接收解调电路

天线接收信号后，由IC电路解调解码，接收解调电路如下图3-1所示。

电波钟表模块收到的时码信号，经整形电路送单片机处理

图3-1接收解调电路

3.2单片机最小系统

本系统的核心处理器采用STC89C53RC芯片，是STC89系列单片机的其中一种，其RAM大小为512，程序空间大小为15K。

同STC89C52RC相比，STC89C53RC有更大的内存供程序运行。

因为液晶模块所用到的字库需要的内存比较大，无法用STC89C52RC，所以选用内存比较大的STC89C53RC。

3.2.1时钟电路

单片机时钟电路是用来配合外部晶体实现振荡的电路，这样可以为单片机提供运行时钟，如果运行时钟为0的话，单片机就不工作，当然超出单片机的工作频率的时钟也会导致单片机不工作，如图3-2是单片机时钟电路，单片机内部有一个高增益反相放大器，为单片机提供时钟控制信号。

输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。

在芯片外部XTAL1和XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容，成为了一个稳定的自激振荡器。

本系统中使用振荡频率为12MHz的石英晶体。

如图3-2单片机的外围时钟电路所示。

为了让晶振可以方便快速的起振，在晶振两端加了2个30pF的起振电容C1、C2。

图3-2单片机外围时钟电路

3.2.2复位电路

复位是单片机的初始化操作，其作用是系统中部件都处于一个确定的初始化状态，单片机所有工作都从初始状态开始。

本设计采用按键电平复