【应用】内置了LCD驱动器的低功耗MCU助力JJY编码的电波钟

时间： 2018-06-02 来源：Renesas

技术问答

在社会进步的同时，人类对于精确的时间越来越重视，像国防、卫星、天气监控等系统，非常需要精确的时间来做资料的备份以及同步的处理。传统的计时方式难以满足日益精确的时间要求，融合了微电子技术、计算机技术、通讯技术与现代时频技术的电波钟正是最合适的选择。本应用说明提供了一种基于瑞萨低功耗且内置LCD驱动器的单片机R7F0C002的可以实现JJY解码的带液晶显示功能的电波钟的解决方案。

技术参数：
    • 电源： 3.0 V (2 节 AA 电池)
    • 低功耗电流（MCU）： 0.23 µA (TYP.)
    • 电波接收格式： JJY40 (福岛局)和 JJY60(九州局)自动选择
    • 电波接收灵敏度： 25 µV
    • LCD 工作电压： 5.0 V
    • LCD 驱动电压生成方式：内部升压方式，基准电压为 1.65 V
    • LCD 驱动方式： 1/4 占空比， 1/3 偏压

规格：
    • 低功耗功能：系统在没有任务执行时，工作在低功耗（STOP）模式。
    • 时间显示功能： LCD 面板上实时显示年、月、日、星期、时、分、秒等时间信息。
    • 时间校准功能：

        1. 按下“强制接收”按键后，立即接收 JJY 时间电波，当时间电波接收正确后，自动更新时间信息。
        2. 每天 00:00， 01:00， 02:00， 03:00， 04:00 自动接收 JJY 时间电波，时间电波接收正确后，自动更新时间信息。
    • 时间设置功能：任意时刻，可以通过按键设置当前时间信息。
    • 闹钟功能：可以开启、关闭闹钟功能，并能设置闹钟时间。
    • 低电压警示功能：电池电压低于 2.65 V 时，产生低电压报警。
    • 自检测功能：系统死机或程序跑飞后，程序能够自动恢复。
    • 工作温度： -40℃ ~ 85℃

R7F0C002 微控制器

R7F0C001/002微控制器采用了RL78 内核，在同类产品中实现了以最低功耗实现高处理性能，同时内置了液晶显示屏(LCD)驱动器。

R7F0C001/002不仅拥有RL78/G13系列的高精度(±1%)片上振荡器、24 MHz工作频率的CPU，以及其他标准内置功能，还配备了内置的超低功耗LCD电路(内部升压方式下0.63uA)，与之前产品相比驱动LCD时可以减小 30%的工作电流。RL78/L12微控制器支持多达280 LCD段的多像素屏，有三种LCD驱动电压生成方式 (内部升压/电容分割/外部电阻分割)。除此之外，该产品支持遥控载波输出功能，适合用于带LCD的空调遥控装置。

R7F0C002 广泛应用于带 LCD 的遥控器、智能仪表、便携式家用电器、医疗保健等消费类应用中。

系统框图和功能介绍

系统的框图如下所示：

时间信息显示功能
由于LCD面板可以根据用户需求定制，因此显示的时间信息位置可以根据项目要求而改变。本项目使用的LCD面板分两屏显示时间信息:第一屏显示月份、日期、时、分、秒;第二屏显示年及星期。

正常状态下实时显示第一屏数据，当用户短按“时间设置”按键后，循环显示第一屏和第二屏的数据。当用户选择显示第二屏的数据后，在没有任何操作的情况下，系统延时20秒后，自动跳转显示第一屏数据。

手动设置时间功能
当JJY电波信号较弱，无法完成时间自动校准时，可以手动设置当前时间。

时间电波强制接收功能
任意时刻，按下“强制接收”按键，则立即启动时间电波接收任务。在接收过程中，再次按下此按键后，则停止时间电波接收。

时间电波自动接收功能
在每天的凌晨0:00 } 1:00 } 2:00 } 3 :00 } 4:00自动接收时间电波。每天自动接收只要接收成功一次不再自动接收。接收过程中，可以通过“强制接收”按键停止当前时间电波接收任务。

闹钟功能
系统上电后，闹钟功能默认为关闭状态，闹钟时间默认为12:00 a

低电压报警功能
当电池电压低于2.65 V时，启动低电压报警功能。在此模式下，每隔30秒，蜂鸣器发出“嘟”的报警声，提醒用户更换电池。

硬件设计

主要介绍时间电波控制电路的原理，电路的原理图如下所示：

电波钟授时原理及相关技术
首先，标准时间授时中心需要将标准时间进行编码，然后利用低频(20KHz一80KHz)载波方式将时间信号以无线电长波发播出去。电波表通过内置的无线电波接收系统接收授时中心发送的低频无线电时码信号，然后通过MCU进行时码信号解码，校准当前时间，从而保证钟表时间与授时中心发送的标准时间保持高度同步。

授时信号的发射部分由原子钟、时间信号处理器、调制器、载波振荡器、激励级、强放级和发射天线组成。其中原子钟作为时钟源，产生相对标准和稳定的时频标准，这个频率标准通过系统分频得到实时的标准时间信息。这些时间信息通过时间信息处理器，进行码变换和加密等信号处理，形成标准授时信号。然后再将授时信号送到调制器去调制一个高频载波，调制好的信号通过激励器以一定的激励功率去激励发射机的强放级，由强放级产生数十千瓦的功率向空间发射无线电波。

授时信号的接收器主要由接收天线、前置放大器、调谐放大器、自动增益电路、滤波器等组成。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，需要经过前置放大器及协调放大器进行选频放大，然后进行滤波后经波形形成器进行整形，再经过滤波和检波调谐，从载波中提取出时间信号。最后经过MCU解码，得到准确的时间信息。授时系统基本原理见下图。

软件设计

整个系统主要包含以下几个任务：复位/初始化任务、低功耗任务、中断唤醒任务、时间显示任务、强制（自动）接收时间电波任务、时间设置任务、闹钟设置任务、闹钟匹配任务、低电压报警任务。

根据系统的任务框图划分，系统的流程图如下图所示：

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 0
| 转发至：

本文由卓伟提供，版权归世强硬创平台所有，非经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，授权转载时须注明“来源：世强硬创平台”。

全部评论（0）

暂无评论

【应用】R7F0C002在墙体探测器中作为主控制MCU的使用方法

本文介绍了R7F0C002在墙体探测器中作为主控制MCU 的使用方法。墙体探测器在工程中，可用于探测地下金属埋设物，例如管道、管线等；工业上，可用于在线监测，如去掉棉花、煤炭、食品中的金属杂物等。

应用方案发布时间 : 2018-12-16

【应用】内置LCD驱动的MCU R7F0C019L2DFB-C助力室内加湿器，待机功耗低至0.23uA

本文将介绍低功耗、内置LCD驱动的瑞萨16bit MCU R7F0C019L2DFB-C应用于室内加湿器。R7F0C019L2DFB-C，该微控制器采用了RL78内核，在该类产品上同时实现了高速处理性能与最低的功耗，高精度(±1%)片上振荡器使CPU运行可达到24MHz和其他增强型外设，并集成了智能LCD驱动器，具有高达36段x4COM（32段x8COM）的LCD驱动能力。

应用方案发布时间 : 2020-09-30

【应用】基于低功耗内置LCD驱动器单片机R7F0C002的智能体温监测仪解决方案

本文提供了一种基于瑞萨低功耗、内置LCD 驱动器的单片机R7F0C002 的智能体温监测仪解决方案。解决体温监测问题

应用方案发布时间 : 2018-12-09

【经验】R7F0C004微控制器内置LCD驱动模块的设置方法

Renesas R7F0C004 MCU采用RL78内核，具有低功耗和高性能的特点，同时内置了液晶显示屏(LCD)驱动器。

设计经验发布时间 : 2017-09-01

基于低功耗、内置LCD驱动器的单片机R7F0C002的自行车码表解决方案

自行车码表作为一款测速装置，能合理的计算出速度和公里数，真实地反映骑行状况，使骑行者能够评估自己的运动量，以达到健康运动的最佳效果。为此，瑞萨公司提供了一种基于低功耗、内置LCD 驱动器的单片机R7F0C002的自行车码表解决方案。

应用方案发布时间 : 2018-06-11

【应用】内置LCD驱动，待机功耗低至0.23uA的16位MCU R7F0C019用于智能温控器，降低3RMB整体成本

Renesas 内置LCD驱动的16位低功耗MCU R7F0C019，可完全满足智能温控器主控MCU的需求，具有丰富的内部资源，可以帮助客户节约整体的BOM成本。

应用方案发布时间 : 2020-03-27

【应用】基于瑞萨内置LCD驱动器的单片机R7F0C002，轻松设计智能水杯

本应用提供了一种基于瑞萨低功耗且内置LCD驱动器的单片机R7F0C002的智能水杯解决方案，完美的解决了日常饮水问题。R7F0C002微控制器采用了RL78内核，在同类产品中实现了以最低功耗实现高处理性能。与之前产品相比驱动LCD时可以减小30%的工作电流，足够满足小型液晶屏。

应用方案发布时间 : 2018-12-05

带LCD驱动的MCU与温控器在一起了！

R7F0C002是瑞萨公司面向中国市场设计的一款内置LCD驱动的超低功耗MCU，内置了液晶显示屏(LCD)驱动器，非常适用于温控器产品上。

新产品发布时间 : 2016-02-16

【应用】内置RTC和LCD驱动的微控制器R7F0C020在电子台历方案中的应用

电子台历不仅可以显示时间，还可以查询公历，农历，节日和气节等信息，并显示室内的温湿度。电子台历分为电源部分、时钟计时、显示、温湿度模块和主控部分。本文主要介绍方案中主控芯片R7F0C020在方案中的主要性能优势，为工程师设计选型提供参考。首先R7F0C020工作电压1.6V~5.5V，能以1.8V低电压运行，具有HALT模式，STOP模式和SNOOZE模式，满足电池产品对低功耗的要求。

应用方案发布时间 : 2019-12-10

【产品】24 MHz、0.63uA兼具高频率和低功耗MCU，适用于非接触式电子体温计、带LCD空调遥控装置等

Renesas推出R7F0C001、R7F0C002两款MCU，这款16位MCU采用RL78 内核，在同类产品中实现了以最低功耗实现高处理性能，同时内置LCD驱动器。

新产品发布时间 : 2016-12-07

【应用】内置A/D转换器和LCD驱动器的高性价比MCU在电饭煲中的应用

瑞萨电子为电饭煲系统提供的RL78/L1x和R8C/Lx系列微控制器，内置A/D转换器和LCD驱动器，非常适用于电饭煲各个模块的控制。

应用方案发布时间 : 2018-05-22

【应用】内置RTC和LCD驱动的16bits MCU R7F0C019用于可燃气体报警器，具有低功耗、低成本的优势

本文主要介绍瑞萨的16bits MCU R7F0C019 在可燃气体报警器处理单元应用的主要优势，R7F0C019内置RTC，节省了增加外部RTC，节省了成本；其次，内置了LCD驱动功能，可以直接驱动LCD显示屏，满足用户对LCD驱动的需求；供电电压1.6V~5.5V的单电源，且能以1.8V的低电压运行，超低功耗，满足电池产品的应用需求。

应用方案发布时间 : 2019-12-08