基于GPS校时的CET考试专用时钟设计

2016-03-22南昌工程学院信息工程学院

电子世界 2016年1期

南昌工程学院信息工程学院　陈　谣

基于GPS校时的CET考试专用时钟设计

南昌工程学院信息工程学院陈谣

【摘要】该考场时钟以STMF103ZET6为控制单元，选用DS12C887作为时钟芯片，采用LED点阵显示屏实现时间和考试规则等信息显示。遥控模块以STC12C5A60S2为控制单元，选用以NEO-6M构成的GPS模块。该设计通过红外通信，实现可GPS校时的CET考试专用时钟设计。

【关键词】CET考试时钟；STMF103ZET6单片机；GPS校时；遥控模式切换

0　引言

根据最新CET考试规则，学生不允许携带手机等，当今并无普遍用来观看时间的设备，在CET考试过程中，学生只能不断询问监考老师获取考试时间。监考老师也需要按照时间进度，提醒学生完成对应考试任务。另外，在移动互联时代，手机的应用非常广泛，学生在课堂和考场中，有可能使用手机，为了防止学生作弊，因此，屏蔽仪是每个教室装配的必备设备。

本文提出了可GPS校时的CET考试专用时钟。该作品可用遥控器实现在英语三级、四级、六级考试模式及普通上课模式间的切换，并可用遥控器对考场时钟进行一键GPS校时[1]。在考场时钟上，集成了时钟、考规、考试进度提醒、温度显示，以及声音提示，手机信号屏蔽器与点阵显示屏电源自动开关等功能。

1　硬件系统设计

1.1系统工作原理

本设计遥控部分利用STC12C5A60S2作为控制单元，对NEO-6M构成的GPS模块[2]所接收的卫星信息进行分析，得到标准时钟。时间信息将写入DS12C887时钟芯片[3]内，利用OLED12864液晶屏显示当前标准时间。遥控器带有模式切换和时间校准按键，通过红外通信，将数据传输到考场时钟。

考场时钟以STM32F103ZET6为控制单元，负责LED点阵屏信息刷新控制、红外信息处理、外部信号屏蔽器电源和点阵屏电源等控制，其中16×160点阵屏采用74HC154和74HC595作为行驱动与列驱动芯片，内置带有中文字库的W25Q16 FLASH芯片，解决了存储空间不足的问题。采用DS12C887时钟芯片和DS18B20温度传感器，为考场时钟提供精确时间和实时温度。考试时钟系统采用SM0038红外接收头接收遥控红外数据。考试时钟系统内部配置有蜂鸣器，可定时产生提示音。系统功能框图和遥控硬件框图如图1-2所示。

图1　考场时钟硬件框图

图2　遥控硬件框图

1.2DS12C887时钟芯片

作品时钟信息由DS12C887时钟芯片提供。其内部集成可充电锂电池，一旦时间设定后，即使系统主电源掉电，芯片内部时间信息还能保持10年之久。芯片内部带有精确的温度补偿电路，用于监视电源状态。一旦检测到主电源失效，器件可自动切换到备用电源供电，保证系统时间信息不会丢失。

1.3NEO-6M GPS模块

该模块采用U-BLOXNEO-6M模组，可接收到格林尼治时间、经纬度、海拔高度等精确卫星信息。使用UART接口与外部设备进行通信，输出的GPS定位数据采用NMEA-0183协议，可根据数据内容提取出所需标准时间。

2　软件设计

遥控初次启动时，液晶显示屏显示正在接受卫星信号，提醒用户到户外空旷地方接收卫星信号。当遥控接收到正确卫星信息后，将提取出标准格林尼治时间，并转化为标准北京时间，写入DS12C887时钟芯片内。用户可通过遥控按键，实现英语三级模式、英语四级模式、英语六级模式、普通上课模式、校准模式等不同模式间的切换，并通过红外信道，将信息发送到考场时钟。

图3　遥控软件流程图

考场时钟初次启动时，点阵屏显示时钟芯片内部时间以及当前温度。用户可用显示屏按键或者遥控按键选择模式。当用户选择校准模式时，将对遥控信息进行处理，校准当前显示时间。在考试前，时钟滚动显示考规及标准时间；考试时，将显示当前时间、考试所剩时间信息、当前温度及当前考试流程，并通过声音提示将考试流程告知考生；离考试还剩十分钟时，时钟通过声音提示告知考生；考试结束后，自动切换为普通上课模式。当整天课程结束后，时钟将自动切断点阵显示屏和信号屏蔽器电源，进入节能模式。图3为遥控软件流程图，图4为考场时钟软件流程图。