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[进阶] 永不消逝的电波——Arduino制作BCD码电波钟

分隔线内引自百度百科

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简介

电波表
所谓电波表，机身由原子时钟和无线电接收系统组成，由国家授时中心发出准确时间，通过无线电接收系统接收、经CPU处理后显示时间，电波表30万年误差不会超过一秒。简单的说就是一种接受标准时间信息的电波后，可以自动校对时间的手表。电波钟表是人类计时技术发展历程中，继沙漏、日晷、机械钟表、石英钟表之后的第五代计时器。电波钟表技术和产品的出现是人类计时史的又一次革命。
2技术特点

电波表
电波钟表将传统钟表技术与现代时频技术、微电子技术、通讯技术、计算机技术等多项技术相结合，通过接收国家授时中心以无线电长波传送的标准时间信号，经过内置微处理器解码处理后，自动校准计时器走时，使电波钟表显示的时间与国家保持的标准时间自动保持精确同步。
中国科学院国家授时中心与**公司合作，开发低频时码电波授时新技术，致力推动中国电波钟技术发展，推出具有中国自主知识产权的电波钟表，使中国成为世界上继德国、美国、英国、日本之后第五个实现长波授时技术民用化的国家。
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我算是第一批中国制式电波手表的用户，大概07年底入手的,CITIZEN BPC码电波表。
见当时新闻 http://www.dpcrct.com/dongtai/07.htm

后来单位也统一配发了电波表，几个同事手表放一排，秒针都是同步的，很有乐趣。
所以我野心膨胀，一直想找机会自制一个电波钟。
终于等到tb有模块出售了，15块，其实不算便宜。可到手后，发现不带解码功能。自己也一直没有合适的解码思路，闲置了。
专业电子论坛也试着破解过编码，都不完美。偶然发现一些资料，感觉趁热打铁，将代码解出来了。
资料地址 http://wenku.baidu.com/view/0b2e2526a5e9856a56126017.html
按照发布者的思路，其实自己设计电路接收并不复杂，只是灵敏度问题。

参考amoBBS.com上发布的帖子，相关编码规则

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【二】BPC天线模块介绍：

永不消逝的电波——Arduino制作BCD码电波钟图1

BPC电波钟天线模块采用CME6005高灵敏度IC,性能稳定可靠，低碳低功耗，工作电压范围1.5~3.5V，工作电流70~100uA，静态电流0.2~2uA。

反面有白油字样V, G, T,空, P, H；脚位间隔是2.54mm。

V-接电源VCC，1.5~3.5V

G-接地GND

T-时间信号反向输出端

空（无丝印）-时间信号正向输出端

P-模块使能端，工作接底，静态接高

H-自动增益控制接高电平（模块已连好高电平）
永不消逝的电波——Arduino制作BCD码电波钟图2

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试验过程

每一个夜黑风高的夜晚，总会有些奇迹发生。
永不消逝的电波——Arduino制作BCD码电波钟图4

电路很简单。

由于模块对开关电源非常敏感，我选择了一节3.6v电池接 V和G端（最高电压为3.5v，用两节1.5v电池最好）
然后G端和Arduino GND连接。
时间信号正向输出端接Arduino A0
就这么简单。

测试：我从藏宝箱里找了一个80年代的电话话筒，压电陶瓷的，直接输出端和地，听见有节奏的咔哒声。如果将模块距离电脑屏幕稍近，立即能听见强烈干扰，估计是屏幕升压电路引起的。
永不消逝的电波——Arduino制作BCD码电波钟图5

特别注意！模块应远离电脑屏幕，否则会引入很强干扰。

开始解析信号。考虑晚上干扰少，成功率比较高。
终于得到了一堆数据。
........
0011302423103103133
0011302413103103133
0011302433103033133
0011302423103033123
0011302413103033123
.......

第一次解码，傻了根本找不出有效数据。
这是4进制数据，不应该出现4，我做的分隔符。
失败了。

隔了一周，我将资料全打印出来，没事就分析下。发现是程序的问题。
开始改进，终于得到了完整的数据。
目前的数据
........
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2003021132022230310
2013-11-10 Week:7 Time: 3:10:0PM
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0003022133022230310
2013-11-10 Week:7 Time: 3:10:20PM
------------------------------------

1003022132022230310
2013-11-10 Week:7 Time: 3:10:40PM
------------------------------------

2003022132022230310
2013-11-10 Week:7 Time: 3:11:0PM
------------------------------------

0003023132022230310
2013-11-10 Week:7 Time: 3:11:20PM
------------------------------------

1003023133022230310
2013-11-10 Week:7 Time: 3:11:40PM
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.......

永不消逝的电波——Arduino制作BCD码电波钟图6

左侧是电波手表作为基准对照，分秒不差。

基础解码程序，不带任何纠错及验证功能。
不考虑纠错的话，可以直接每天校准DS1302时钟模块了

int timeWidth=0;
int dataOut=0;
int lostData=0;
int flag=0;
int P0=0;
int P1=0;
int P2=0;
int P3=0;
int P4=0;
int BPChour=0;
int BPCminuate=0;
int BPCsecond;
int BPCweek=0;
int BPCday=0;
int BPCmonth=0;
int BPCyear=0;
int BPCArray[19]={
  0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};
 
void setup() {
  Serial.begin(9600);
}
void loop() {
  int sensorValue = analogRead(A0);
  if(sensorValue<100){                //低位触发计数开始
    timeWidth++; 
    lostData=0;
  }
  else if(timeWidth!=0){              //高位输出，如果不为空，则输出脉宽信息
    dataOut=timeWidth-1; 
    //        Serial.print(dataOut);      //输出原始数据
    BPCArray[flag]=dataOut;
    flag++;
    timeWidth=0;
  }
  else{                               //低电平计时数开始
    BPCArray[18]=dataOut;
    lostData++; 
    if(lostData>12){                  //判断是否为1S缺秒脉冲标志，是则换行
      Serial.println("");
      //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
      int i;
      for (i = 0; i < 19; i = i + 1) {
        Serial.print(BPCArray[i]);  ////统一输出存储数据
      }
      Serial.println("");
      P1=BPCArray[0];
      P2=BPCArray[1];
      P3=BPCArray[9];
      P4=BPCArray[18];
 
      if(BPCArray[0]*20+20==60){
        BPCsecond=0;
        BPCminuate=BPCArray[4]*16+BPCArray[5]*4+BPCArray[6]+1;
      }
      else{
        BPCsecond=BPCArray[0]*20+20;
        BPCminuate=BPCArray[4]*16+BPCArray[5]*4+BPCArray[6];
      }      
      if(BPCminuate==60){
        BPChour=BPCArray[2]*4+BPCArray[3]+1;
        BPCminuate=0;
      }
      else{
        BPChour=BPCArray[2]*4+BPCArray[3];
      }
      if(BPChour==0){         //noon 12
        BPChour=12;
      }
      BPCweek=BPCArray[7]*4+BPCArray[8];
      BPCday=BPCArray[10]*16+BPCArray[11]*4+BPCArray[12];
      BPCmonth=BPCArray[13]*4+BPCArray[14];
      BPCyear=2000+BPCArray[15]*16+BPCArray[16]*4+BPCArray[17];
      Serial.print(BPCyear);
      Serial.print("-");
      Serial.print(BPCmonth);
      Serial.print("-");
      Serial.print(BPCday);
      Serial.print(" Week:");
      Serial.print(BPCweek);
      Serial.print(" Time: ");
      Serial.print(BPChour);
      Serial.print(":");
      Serial.print(BPCminuate);
      Serial.print(":");
      Serial.print(BPCsecond);
 
      if(P3>1){
        Serial.print("PM");
      }
      else{
        Serial.print("AM");
      }
      Serial.println("");
      Serial.println("------------------------------------");
 
      ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
      flag=0;
      lostData=0;    
    }
  }
  delay(100);        //采样时间。 取这个值抗干扰能力最好，如果取小反而不易处理
}
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