光波校时系统的设计与实现

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1、光波校时系统的设计与实现摘要在人们对时间精度要求越来越高和可见光无线通信（LiFi）技术的应用越来越广泛的社会背景下，本文设计和实现的光波校时系统，利用LiFi技术来传输时间信号，从而对终端的时间进行校正。本文给出了实现的系统框图、软件界面、实物图片等，并对具体的编码格式进行了描述；可很好地扩展到其他设备上。【关键词】LiFi光波校时1概述光通信技术有很悠久的历史；我国三千多年前的西周就有利用烽火台传递信息的历史，这就是最早最原始的光通信方式。后来发展到信号灯，光电话，一直到现代的光纤通信技术。可见光通信技术是

2、光通信技术的一个很重要的分支，近年来发展比较迅速，它的一个很大的优势是利用现有己经铺设好的设备（例如无处不在的LED灯）进行通信，最终实现只要能看得见的地方就能通信和接入网络。在LiFi研宄领域，目前比较突出的是爱丁堡大学的哈斯及其团队，利用激光LiFi，可以使传输速度突破100Gb/s。随着计时技术的发展，人们对计时精度的要求越来越高，特别是一些对时间精度有要求的场合。目前一般的计时终端(如手表、手机等)都会采用石英晶体振荡器作为计时基准，一般的石英晶体振荡器在常温下的精度在几十到几百PPM的范围；即使在生产

3、中进行校正，最终的产品的走时误差大多会在±15〜士30秒每月，如果考虑到温度漂移和老化等因数的影响，误差会变得很大，导致不可忽略。因此，对计时终端进行时间的校正，变得是极其必要的事情。利用可见光通信技术对计时终端设备进行校时，优势在于：(1)充分利用了现成的设备，只需要在设备上安装软件，不增加额外的硬件；(2)光传感器价格比较便宜，信号处理比较简单，不会使计时终端的成本增加太多。(3)校时迅速，准确度高。2光波校时系统的设计2.1系统结构设计光波校时系统由两部分组成，一部分是时间传输设备，另一部分是时间接收终端

4、；如图1所示。时间传输设备是利用现成的电脑、手机或平板电脑等设备，通过控制显示屏的闪烁来进行时间信号的传输；只需要在设备上安装相应的软件即可。时间接收终端包括光敏传感器、光信号处理及显示部分。校时的过程为：时间传输设备通过网络或者GPS获取标准时间，然后把时间进行编码，再通过屏幕把编码好的时间数据发送出去；时间接收终端通过光敏传感器感应到光信号的变化，再通过放大电路放大和整形，最终送到CPU的10口，由CPU根据预算制定好的编码格式进行解码，从而得到准确的时间，再显示出来;从而实现对时间的校正。2.2通信编码格

5、式一帧完整的校时数据由闲置低电平、准备电平、起始位、数据、停止位和秒脉冲同步位组成，如图2所示。只有当闲置的低电平大于100ms的之后，才触发CPU进入接收状态，当CPU检测到准备电平和起始位时，才开始接收数据。数据包含所需的年月日时分秒等时间数据，为了保证数据接收的准确性，同时加入了校验位，校验采用比较严格的CRC校验来实现。检测到停止位的时候，表明数据已经传输完成，可进行解码，接收到秒脉冲同步位的同时更新时间，从而保证校时的精确度。3光波校时系统的实现3.1时间传输设备的软件打开软件后，通过网络或者GPS获

6、取标准的时间信号，然后显示出来。当点击“校时”按钮后，对获取到的标准时间进行编码，然后通过控制屏幕的闪烁来把经过编码的时间发送出去。电脑端和手机端软件如图3所示3.2时间接收终端时间接收终端（如手表）的硬件包括光敏传感器、放大及整形电路、CPU、石英晶振、按键及时间显示部分，硬件框图和成品如图4所示。终端的成品在时间显示LCD中开了一个圆的窗口，用于放置光敏传感器，接收时间发送设备发送过来的校时信号。4总结无线通信方式有很多种，可见光通信是历史悠久且还在不断发展的技术。在人们对时间精度要求越来越高的今天，利用可

7、见光无线通信技术（LiFi）来实现对时间进行校正，从而保证时间接收终端的时间准确性。利用LiFi做成的光波校时系统，形式简单可靠，可扩展到其他对时间精度有要求的设备，具有广泛的应用前景。参考文献[1]王久鹏.一种基于GPS的校时系统[J].现代电子技术，2008（13）：175-178.