自制VFD电波钟
https://www.cnblogs.com/DLHC-TECH/p/Radio_Controlled_Clock_T-D-P11.html前言 如何获取准确的时间？古人通过观察太阳在天空的方位获取当前的时间，这种方法所获取的时间很粗略，但是它仍然被许多求生者使用。现代社会对时间的准确性、同步性要求很高。比如说你9月10日去坐火车，但是由于你手机的时间慢了20分钟，你成功地错过了火车(但现在这很少发生)。有没有一种方法可以使"时间"以光速传播？ 无线电在20世纪初开始得到应用，最初用于军事、船舶导航和通信，那么无线电与时间有什么关系？我们知道无线电可以传播信息，如果有一些机构拥有准确的时间，那么他们就可以将编码了时间的信息调制到一定频率的无线电波上，并且发射出去，使一定区域内的用户可以捕获此信号并解码出当前准确的时间，这一过程的误差为发射到解码的时间差。目前所广泛使用的授时方法有：卫星授时、网络授时、无线电广播授时和电波钟。本文所讨论的就是一种基于无线电低频时码授时的方法----电波钟(Radio Controlled Clock或简称RCC)。 在我国，电波钟的知名度似乎不太高(火腿除外)，但是它的应用却非常广泛：BPC挂钟、手表自动更新时间等。中国在河南商丘修建了100kW中国商丘低频时码信号发播台(以下简称BPC)，发射频率为68.5KHz，发播时间：9：00—17：00，21：00—5：00，其覆盖范围见图0.0，中国大部分地区以及周边邻国可以接收到该信号。为什么要使用68.5KHz的频率？68.5KHz位于长波波段，长波可以通过天波----即电离层反射的方式传播，其传播范围很广。 除中国外(中国不是第一个应用此项技术的国家)，也有其他国家使用电波钟授时，包括：德国、英国、日本和美国，详细见表0.0。图0.0-中国商丘低频时码信号发射台覆盖范围示意图
国家/地区坐标发射站名称发射频率(KHz)发射功率(KW)发射时间
中国/商丘33° 43'N, 114° 49'EBPC68.5K100KW09-17&21-05
德国/Mainflingen50° 01'N, 09° 00'EDCF 7777.5K50KW全天
瑞士/Prangins46° 24'N, 06° 15'EHBG75K20KW全天
英国/Rugby52° 22'N, 01° 11'WMSF60K50KW全天(部分时间有短暂中断)
美国/Fort Collins/Colorado40° 40'N, 105° 03' WWWVB60K50KW全天
日本/福岛县37° 22'N, 140° 51'EJJY4040K50KW全天
日本/福岗, 佐贺县33° 28'N, 130° 11'EJJY6060K50KW全天
表0.0-世界各国电波钟一览
三个接收并解码BPC的方法 方法一：通过SDR和调谐到68.5KHz的天线即可完成接收和解码，最简单。 方法二：DIY接收部分的电路和天线以及单片机解码系统，最复杂，可以参考这里。 方法三：使用集成电路模块(CME6005)和调谐到68.5KHz的天线(仔细看，此天线由电容和电感以及插入在电感中间的磁棒构成)以及单片机解码，比方法二简单，并且可以探索BPC编码方式，本文将采用此方法。
BPC编码机制 BPC的编码方法相当简单：每1分钟发送3帧数据，每1帧数据由20个片段组成（只有19个片段包涵了有效信息），每1个片段由长为1s的脉冲构成。 每一帧数据包含了“秒” “时” “分” “星期” “上下午” “日” “月” “年”以及“校验位”，相邻的帧之间使用1个空白的片段间隔，理论上1分钟可以解码出3次时间。 信息编码在这些1s的脉冲中，脉宽0.1s、0.2s、0.3s、0.4s分别对应四进制0、1、2、3。采用四进制编码可以很方便地将信息进行拓展为二进制，这种方法叫做码位复用，详见表1.0。注意不同的位有不同的权值，见图2.0。 具体编码机制：以帧为单位进行分析，同时分析1分钟内3帧的差别，详见表1.1与图1.0。理论上，1分钟内的3帧只有“帧号”和“校验位”不同，其他位均相同。
四进制二进制
000
101
210
3 11
表1.0-四进制与二进制的转换关系
序号名称四进制位数等效二进制位数表示范围(DEC)说明备注
1帧号12无意义 0表示第1秒，1表示第21秒，2表示第41秒 通过这一位可以判断当前时间的秒位
2保留12无意义 未使用位，暂无意义(目前恒为四进制"0")为未来升级BPC编码预留
3小时240~11 转换为十进制表示当前时间的小时位 有效数据
4分钟360~59 转换为十进制表示当前时间的分钟位 有效数据
5星期241~7 转换为十进制表示当前时间的星期位 有效数据
6午别&校验12无意义 将此位四进制数转换为两位二进制数，高位表示上下午，0表示上午，1表示下午；低位为帧的第0位至第8位的校验(帧的第一位记为0)----将其转换为二进制后，有奇数个1为1，有偶数个1为0 指示上下午，并对此帧前半部分的数据进行校验
7日361~31 转换为十进制表示当前时间的日期位 有效数据
8月241~12 转换为十进制表示当前时间的月份位 有效数据
9年(低6位(Bin))360~63 加上年的最高位(此时表示范围拓宽到0~127)并转换为十进制后加上2000即表示当前时间的年份位，按照这样编码，BPC最久可以用到2127年末 有效数据
10保留&校验12无意义 将此位四进制数转换为两位二进制数，高位表示年的最高位(目前恒为四进制"0")；低位为帧的第10位至第17位的校验(帧的第一位记为0)--有奇数个1为1，有偶数个1为0 拓宽年份的表示范围，并对此帧后半部分的数据进行校验
11帧起始预告位12无意义 未使用位(缺少脉冲,NTCO引脚输出1s的低电平) 分隔相邻的帧
实际上应该如何解码BPC 最简单的解码方法莫过于使用微控制器，通过对微控制器进行编程，使其检测BPC发送信号的脉宽(实际上，CME6005模块从天线接收BPC信号，并将解调后的信号交给微控制器解码)，从而识别出每段片段对应的码值。接收完一帧数据后，就可以解码出相应的时间。 但是，实际情况并没有这么简单。无线电在传播过程中会有一定程度的衰减，加上环境中的电磁干扰，以及地理位置和天线等诸多因素，你所接收到的BPC信号可能会存在一定的误差，这时候我们就需要使用校验位对数据帧进行校验。 综上，对解码提出以下要求：1.实现对时、分、年、月、日、星期的解码。2.实现秒指示。3.实现数据纠错。
听一听电波钟的声音 将CME6005模块反相输出的解调后的BPC信号经过音频功率放大，驱动无源蜂鸣器发声。 CME6005模块包含了CME6005电波钟集成电路、调谐到68.5KHz的磁棒天线以及外围分立元件。模块引出了电源、地、PON和NTCO四个引脚。PON为工作模式选择引脚，NTCO为解调后的信号的反向输出引脚，CME6005框图如图3.0所示。模块工作电压1.2v~~5.5v，休眠电流0.03uA，最大工作电流120uA。 以下是原文对CME6005集成电路的描述：CME6005 是一款高度集成的 BI-CMOS 低频接收解码芯片。 这一款高灵敏度，低功耗的芯片能解调多国电波信号包括美国 (WWVB)、 德国(DCF77)、 日本(JJY40 和 JJY60)、 英国(MSF)和瑞士(HBG)。 CME6005 内含了一个独特的双频晶体补偿功能、 单/双频电波接收功能、 AGC锁定功能、使 CME6005 成为一个极理想的无线电波方案。 功放采用TBA820M，乙类功放，供电电压3v~~16v，最大输出功率为2w。引脚定义和典型电路如图3.1和图3.2所示。 实际测试中，会出现两种情况。第一种，蜂鸣器持续发出噼~噼~啪~啪的声音，并且时而密集，时而稀疏，可以想象成一大串鞭炮爆炸的场景。这种情况是无效的，没有有效的电波钟数据输出。第二种，蜂鸣器发出的声音呈现特定规律，例如：噼~噼~噼~安静| 噼~噼~安静| 噼~噼~噼~噼~安静，并且周期为1s。此时接收到的是有效的电波钟原始数据，解码该数据就可以获得当前时间。 实际测试中，户外可以接收到有效数据，室内偶尔也可以接收到有效数据，但是接收到无效数据(上述第一种情况)的几率似乎更大(测试地点：四川)
获取BPC有效数据并解码 单片机每10ms对NTCO引脚采样一次，为了获取一帧有效数据，需要完成以下步骤：1.检测帧起始标志位，即：长达1s的低电平(实际上NTCO引脚存在由外界干扰所产生的噪声，所以应该设立一个阈值，超过该阈值则判定其为帧起始标志位)。2.检测到帧起始标志位后，通过定时采样NTCO引脚以获取有效数据(为了消除噪声带来的影响，应该设立一个阈值，以判断有效数据的四进制状态)。3.校验获取的数据，并将其按照一定格式转换为时间。 以图5.0最后一组数据为例，详细介绍如何将获取到的有效数据转换为时间。 最后一组数据为“0 0 1 3 1 1 1 1 0 3 0 2 0 2 2 1 1 0 1”，下面演示如何解码原始数据。 0：第1秒 0：保留位，恒为0 13：时，4+3+12=19 111：分，16+4+1=21 10：星期，4+0=4 3：高位为1，表示下午；低位为1，表示奇检验。020：日，0+8+0=822：月，8+2=10110：年，16+4+0+2000=2020 1：高位为0，即年的最高位为0；低位为1，表示奇校验。 具体的程序见github。
摩斯密码吗？ 自动校准可以用长波校时台，也可以用互联网。手机、电脑现在都是用的后者。
前者有自己的优势。
可以给单片机时钟加一个模块接受并解调数据。
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