南昌工程學(xué)院信息工程學(xué)院　陳　謠

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基于GPS校時(shí)的CET考試專用時(shí)鐘設(shè)計(jì)

南昌工程學(xué)院信息工程學(xué)院陳謠

【摘要】該考場(chǎng)時(shí)鐘以STMF103ZET6為控制單元，選用DS12C887作為時(shí)鐘芯片，采用LED點(diǎn)陣顯示屏實(shí)現(xiàn)時(shí)間和考試規(guī)則等信息顯示。遙控模塊以STC12C5A60S2為控制單元，選用以NEO-6M構(gòu)成的GPS模塊。該設(shè)計(jì)通過(guò)紅外通信，實(shí)現(xiàn)可GPS校時(shí)的CET考試專用時(shí)鐘設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】CET考試時(shí)鐘；STMF103ZET6單片機(jī)；GPS校時(shí)；遙控模式切換

0　引言

根據(jù)最新CET考試規(guī)則，學(xué)生不允許攜帶手機(jī)等，當(dāng)今并無(wú)普遍用來(lái)觀看時(shí)間的設(shè)備，在CET考試過(guò)程中，學(xué)生只能不斷詢問(wèn)監(jiān)考老師獲取考試時(shí)間。監(jiān)考老師也需要按照時(shí)間進(jìn)度，提醒學(xué)生完成對(duì)應(yīng)考試任務(wù)。另外，在移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代，手機(jī)的應(yīng)用非常廣泛，學(xué)生在課堂和考場(chǎng)中，有可能使用手機(jī)，為了防止學(xué)生作弊，因此，屏蔽儀是每個(gè)教室裝配的必備設(shè)備。

本文提出了可GPS校時(shí)的CET考試專用時(shí)鐘。該作品可用遙控器實(shí)現(xiàn)在英語(yǔ)三級(jí)、四級(jí)、六級(jí)考試模式及普通上課模式間的切換，并可用遙控器對(duì)考場(chǎng)時(shí)鐘進(jìn)行一鍵GPS校時(shí)[1]。在考場(chǎng)時(shí)鐘上，集成了時(shí)鐘、考規(guī)、考試進(jìn)度提醒、溫度顯示，以及聲音提示，手機(jī)信號(hào)屏蔽器與點(diǎn)陣顯示屏電源自動(dòng)開關(guān)等功能。

1　硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1系統(tǒng)工作原理

本設(shè)計(jì)遙控部分利用STC12C5A60S2作為控制單元，對(duì)NEO-6M構(gòu)成的GPS模塊[2]所接收的衛(wèi)星信息進(jìn)行分析，得到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘。時(shí)間信息將寫入DS12C887時(shí)鐘芯片[3]內(nèi)，利用OLED12864液晶屏顯示當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。遙控器帶有模式切換和時(shí)間校準(zhǔn)按鍵，通過(guò)紅外通信，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇紙?chǎng)時(shí)鐘。

考場(chǎng)時(shí)鐘以STM32F103ZET6為控制單元，負(fù)責(zé)LED點(diǎn)陣屏信息刷新控制、紅外信息處理、外部信號(hào)屏蔽器電源和點(diǎn)陣屏電源等控制，其中16×160點(diǎn)陣屏采用74HC154和74HC595作為行驅(qū)動(dòng)與列驅(qū)動(dòng)芯片，內(nèi)置帶有中文字庫(kù)的W25Q16 FLASH芯片，解決了存儲(chǔ)空間不足的問(wèn)題。采用DS12C887時(shí)鐘芯片和DS18B20溫度傳感器，為考場(chǎng)時(shí)鐘提供精確時(shí)間和實(shí)時(shí)溫度?？荚嚂r(shí)鐘系統(tǒng)采用SM0038紅外接收頭接收遙控紅外數(shù)據(jù)?？荚嚂r(shí)鐘系統(tǒng)內(nèi)部配置有蜂鳴器，可定時(shí)產(chǎn)生提示音。系統(tǒng)功能框圖和遙控硬件框圖如圖1-2所示。

圖1　考場(chǎng)時(shí)鐘硬件框圖

圖2　遙控硬件框圖

1.2DS12C887時(shí)鐘芯片

作品時(shí)鐘信息由DS12C887時(shí)鐘芯片提供。其內(nèi)部集成可充電鋰電池，一旦時(shí)間設(shè)定后，即使系統(tǒng)主電源掉電，芯片內(nèi)部時(shí)間信息還能保持10年之久。芯片內(nèi)部帶有精確的溫度補(bǔ)償電路，用于監(jiān)視電源狀態(tài)。一旦檢測(cè)到主電源失效，器件可自動(dòng)切換到備用電源供電，保證系統(tǒng)時(shí)間信息不會(huì)丟失。

1.3NEO-6M GPS模塊

該模塊采用U-BLOXNEO-6M模組，可接收到格林尼治時(shí)間、經(jīng)緯度、海拔高度等精確衛(wèi)星信息。使用UART接口與外部設(shè)備進(jìn)行通信，輸出的GPS定位數(shù)據(jù)采用NMEA-0183協(xié)議，可根據(jù)數(shù)據(jù)內(nèi)容提取出所需標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。

2　軟件設(shè)計(jì)

遙控初次啟動(dòng)時(shí)，液晶顯示屏顯示正在接受衛(wèi)星信號(hào)，提醒用戶到戶外空曠地方接收衛(wèi)星信號(hào)。當(dāng)遙控接收到正確衛(wèi)星信息后，將提取出標(biāo)準(zhǔn)格林尼治時(shí)間，并轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)北京時(shí)間，寫入DS12C887時(shí)鐘芯片內(nèi)。用戶可通過(guò)遙控按鍵，實(shí)現(xiàn)英語(yǔ)三級(jí)模式、英語(yǔ)四級(jí)模式、英語(yǔ)六級(jí)模式、普通上課模式、校準(zhǔn)模式等不同模式間的切換，并通過(guò)紅外信道，將信息發(fā)送到考場(chǎng)時(shí)鐘。

圖3　遙控軟件流程圖

考場(chǎng)時(shí)鐘初次啟動(dòng)時(shí)，點(diǎn)陣屏顯示時(shí)鐘芯片內(nèi)部時(shí)間以及當(dāng)前溫度。用戶可用顯示屏按鍵或者遙控按鍵選擇模式。當(dāng)用戶選擇校準(zhǔn)模式時(shí)，將對(duì)遙控信息進(jìn)行處理，校準(zhǔn)當(dāng)前顯示時(shí)間。在考試前，時(shí)鐘滾動(dòng)顯示考規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間；考試時(shí)，將顯示當(dāng)前時(shí)間、考試所剩時(shí)間信息、當(dāng)前溫度及當(dāng)前考試流程，并通過(guò)聲音提示將考試流程告知考生；離考試還剩十分鐘時(shí)，時(shí)鐘通過(guò)聲音提示告知考生；考試結(jié)束后，自動(dòng)切換為普通上課模式。當(dāng)整天課程結(jié)束后，時(shí)鐘將自動(dòng)切斷點(diǎn)陣顯示屏和信號(hào)屏蔽器電源，進(jìn)入節(jié)能模式。圖3為遙控軟件流程圖，圖4為考場(chǎng)時(shí)鐘軟件流程圖。

圖4　考場(chǎng)時(shí)鐘軟件流程圖

3　結(jié)束語(yǔ)

本設(shè)計(jì)通過(guò)遙控和考場(chǎng)時(shí)鐘有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了可GPS校時(shí)的新型CET考試專用時(shí)鐘，具有節(jié)能、穩(wěn)定、便捷等優(yōu)點(diǎn)。有效地解決了傳統(tǒng)時(shí)鐘無(wú)法精確校時(shí)、考場(chǎng)設(shè)備眾多的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了考場(chǎng)系統(tǒng)一體化，給考場(chǎng)工作人員和考生帶來(lái)便利。

參考文獻(xiàn)

[1]劉金星,李洪文.基于高速單片機(jī)的GPS接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].信息化研究,2010(03).

[2]郜洪亮,劉遵義.基于GPS和FPGA的便攜式高精度同步時(shí)鐘的研制[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2009(02).

[3]楊偉強(qiáng),張振東,張朋,等.新型時(shí)鐘日歷芯片DS12C887的應(yīng)用設(shè)計(jì)[J].電子元器件應(yīng)用,2010(12):21-23.

陳謠（1986-），男，江西萍鄉(xiāng)人，學(xué)士，主要研究領(lǐng)域?yàn)殡娮有畔⑾到y(tǒng)設(shè)計(jì)。

作者簡(jiǎn)介：

基金項(xiàng)目：2014年江西省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃專項(xiàng)基金項(xiàng)目（No：201411319026）。