基于PIC单片机的电波数码显示时钟的设计

ByGrith4

摘要: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PIC16F873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,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。
关键词:电波时钟; PIC单片机;原子钟
电波钟表是一种新兴的计时产品，是把原子振动
5 d  Z- M& M. l& \( [) q' r的频率引出作为计时基准。目的是使世界时间同步统
。主要是为了解决目前石英钟表的精确度问题。石
英钟表较机械钟表已准确很多,但日差仍有一秒半秒
  b- ]7 c( u+ U, n& l6 G% V: ^% C的误差。这种误差对于人们的日常生活没有多大的影
响和更正的必要,但对于军事和科学实验，就是要解
) i; J2 z; L& ~决的大问题。在- -些重要场合，误差在0.01秒之间,结
果也会失之千里。
电波钟的原理,是它有一个原子发射台,定期发
: j; H% t5 U3 R3 N射信号,频率每三千年只差一秒,非常准确。电波钟是
以原子的精度来制造的计时产品。发射台发出的信号
! N% t7 z" q9 Z不是- -直不断地往外发,而是间隔性的发射。所以电
波钟或电波表实际是接收器,接收原子发射台的信号。
无论电波钟，还是电波表,实际上都是一-个接收
器,它的外观与石英钟、石英表一样,结构也与石英
' r+ t( a" W* c钟石英表-样,只是增加了一个接收装置、比较装置
! t- H( f( y8 u# t" Y和修正装置。比较装置和修正装置用于守时,电波钟
自己能够定期按着原子振动频率信号做比较,修正成
/ L1 \+ {+ z1 g% w: s  n准确的时间,正因为有了这种比较修正装置,电波钟
; V, _% p9 C6 K才能达到永远准确的效果。所以,无论是电波钟还是
6 h4 R5 B8 a8 }! G- i$ s电波表,它们都有天线。
' q2 O' [0 Z) l9 x! K1基于PIC单片机的电波数码钟的
0 {' w* Y6 F% E. K工作原理
& L/ H8 @- z5 T% Q+ H7 `  W电波钟，也称为无线控制计时钟( 英文名称为:
6 R3 k- s$ r( ^; D. U; K
8 g( N- [+ O  O/ u. kRadio controlled timepieces)。 电波钟表作为-一个系统的
技术原理是:首先,由标准时间授时中心将标准时间
1 V' z4 j* K2 I. a2 ]信号进行编码(商业码则进行加密)，利用低频
(20KHz- -80KHz)载波方式将时间信号以无线电长波
发播出去。电波钟表通过内置微型无线电接收系统接
受该低频无线电时码信号,由专用集成芯片进行时码
信号解调,再由计时装置内设的控制机构自动调节钟
表的计时。通过这样-一个技 术过程,使得所有接收该
4 \/ n" I' N7 j, U% N' u标准时间信号的钟表(或其他计时装置)都与标准时
6 R+ d5 R  r6 }: i3 o$ e间授时中心的标准时间保持高度同步,进而全部电波
8 d% X; G" A& L' v钟表显示严格一致的时间。
授时信号的接收器(即电波钟)大的结构来说分
' G4 y4 J5 J* g. n% V2 }三部分:接收单元,中央处理显示单元和电源部分。详
9 v* d2 ^% c( \, I& v9 z细来分主要由接收天线、前置放大器、调谐放大器、自
动增益电路、滤波器、解调器、方波形成器、时间信息
处理器和显示器组成，其功能原理如下:作为接收机
的电波钟表的接收天线从空间感应接收由授时中心
发射的实时授时信号,由于信号较弱，要经过前端放
6 T+ L9 b) D( T# a大器、发大器输出送到调谐放大器进行选频放大,然
后进行滤波，经波形形成器进行整形,再经过滤波,再
7 ]. {% d5 |8 n$ w进行检波调谐,从载波中提取时间信号,即一串有规
律的脉冲，该脉冲再到接收信号处理器进行变换处
# G; j9 |4 w. y3 S理,时间还原后分别送到显示器进行显示。
2主要电路说明
2.1电波接收电路
目前,标准时刻电波一般以频率为20KHz- -80KHz
载波方式将时间信号以无线电长波发播出去。电波信


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电波钟表是一种新兴的计时产品，是把原子振动的频率引出作为计时基准