各种广场、车站站台、侯车厅的挂钟，为人们的出行带来极大的便利。国外这些时钟都是自动对时钟，信号来源于长波对时信号。我国目前也有长波对时信号发射，信号发射点位于河南商丘，但由于我国幅员辽阔，地形复杂，很多地区无法可靠的接收对时信号，为此，本文在音频解码技术指导下、结合单片机技术，提出了一个可以可锘接收并自动校对的电子自动对时钟设计思路。
一、广播对时信号标准及实现设计
目前常用的自动对时信号来源主要有长波对时信号、GPS时间信号广播对时音波信号。长波对时信号对于我国的边远地区，接收效果并不理想。GPS时间信号接收成本较高，且要求配有净空接收天线，不利于推广和安装使用。而广播目前使用中波和调频进行传送，在我国各大小城市均可可靠接收，在国标GB/T4961-1999中规定了广播报时方式、频率、格式。中央人民广播电台的各台一直遵循此标准每逢整点前报出5声低音( 800Hz)，整点报出1声高音(1600Hz)做为对时信号（见下图）。
根据此信号，我们便可利用音频解码技术将收音机接收的整点对时音波信号转变成电平信号，送人单片机进行判断并实现自动对时。考虑到对时信号的高音（1600Hz信号）出现时，已经到整点时间，在设计音频解码电路时，决定简化电路，只对800Hz信号进行解码，将800Hz出现时的低电平信号送人单片机INTO,当单片机判断接收到连续5次约250ms的低电平(800Hz信号)及接着的750ms高电平（间隔信号）信号时，则判断达剑整点时点，自动进行对时。
二、对时音频解码电路的设计
对时音频解码电路设计的性能要求：输入音频频率为800Hz时，输出低电平，否则输出高电平。
按以上要求，采用了LM567作为解码lC设计对时音频解码电路，LM567音调解码块包含一个稳定的锁相环路和一个晶体管开关，当在此集成块的输入端加上所先定的音频时，即可产生一个接地方波。此音调解码器可以解码各种频率的音调，例如检测电话的按键音等。下图为LM567内部原理及各引脚定义。
LM567管脚功能描述：
①、②脚通常分别通过一电容器接地，形成输出滤波网络和环路单级低通滤波网络。②脚所接电容决定锁相环路的捕捉带宽：电容值越大，环路带宽越窄。
①脚所接电容的容量应至少是②脚电容的2倍。
③脚是输入端，要求输入信号≥25mV。
⑤、⑥脚外接的电阻和电容决定了内部压控振荡器的中心频率f2，且f2≈1/1.1RC。
⑧脚是逻辑输出端，其内部是一个集电极开路的三极管，允许最大灌电流为100mA。
最终，采用LM567的800Hz音频解码电路如下图所示。
三、音频解码电路的调试
使用信号发生器生成一个750Hz的音频信号，信号强度>25mV，送入A点，在B点接万用表直流电压档，调RW使B点电压降为低电平，再将信号发生器生成850Hz音频信号，继续调RW使B点电压刚才发生变化。反复调RW使解码电路的中心频率位于800Hz即可。业务条件下，可以上网下载一个虚拟声卡音频发生器让电脑的声卡代替信号发生器进行调试。
四、单片机时钟电路设计
单片机的时钟电路图见下图，该电路MCU使用STC的11F02，为防止停电走时混乱使用DS1302和钮扣电池为备用电源，保证了时钟在停电届时间的误差不会太大。显示部分使用共阴极6位LED显示时，分，秒，P10、P17为字输出，74LS138作为段输出译码器，这样只需要3条MCU的I/O即可实现LED的位显示控制，节约了MCU的10口；采取单按键作为设置按键，长按（2秒以上）进入设置时间状态，之后短按改变参数值，P30输出可做为收音机电源控制。
五、单片机程序设计
单片机主循环程序框图见下图，由于时钟电路在网络和相关报刊已经有很多介绍，在此就不对显示部分、按键处理部分做介绍。主要介绍对时相关程序部分。在主循环中的秒累加子程序中，如小时数发生累加时，同时把未成功对时小时数进入累加，这样，在主循环中，通过判断未成功对时小时数值的判断，可动态的调整对时时段范围。圭循环程序判断分钟值是在对时时段内时，打开收音机并允许外中断。
外中断int0的处理子程序如下，中断处理子程序与主程序中初始化设置的4ms定时中断子程序一起完成了对时信号的检查软件过滤排除干扰信号工作，具体实现看程序的注释。
六、使用方法及改进电路的一些思路
该时钟在第一次使用时，必须手动设置时间，使之与标准时间相差不超过十分钟，然后将收音机调到中央广播电台或当地接收效果最好而且有整点对时信号的电台。
一般在城市使用FM波段，农村地区可以使用中波波段，因为该电路在接收到对时信号时，会进人中断程序，因而影响动态扫描的显示程序，所以接收到对时信号时，显示会闪动，一般家庭使用可以接受此缺点，但如果想彻底排除这一缺点，可以增加一块MCU专门用于处理对时信号中断。
本文关键字：校正 时钟-定时电路，单元电路 - 时钟-定时电路
上一篇：光控定时开关电路工作原理
