基于GPS校時的CET考試專用時鐘設計

南昌工程學院信息工程學院　陳　謠

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基于GPS校時的CET考試專用時鐘設計

南昌工程學院信息工程學院陳謠

【摘要】該考場時鐘以STMF103ZET6為控制單元，選用DS12C887作為時鐘芯片，采用LED點陣顯示屏實現時間和考試規則等信息顯示。遙控模塊以STC12C5A60S2為控制單元，選用以NEO-6M構成的GPS模塊。該設計通過紅外通信，實現可GPS校時的CET考試專用時鐘設計。

【關鍵詞】CET考試時鐘；STMF103ZET6單片機；GPS校時；遙控模式切換

0　引言

根據最新CET考試規則，學生不允許攜帶手機等，當今并無普遍用來觀看時間的設備，在CET考試過程中，學生只能不斷詢問監考老師獲取考試時間。監考老師也需要按照時間進度，提醒學生完成對應考試任務。另外，在移動互聯時代，手機的應用非常廣泛，學生在課堂和考場中，有可能使用手機，為了防止學生作弊，因此，屏蔽儀是每個教室裝配的必備設備。

本文提出了可GPS校時的CET考試專用時鐘。該作品可用遙控器實現在英語三級、四級、六級考試模式及普通上課模式間的切換，并可用遙控器對考場時鐘進行一鍵GPS校時[1]。在考場時鐘上，集成了時鐘、考規、考試進度提醒、溫度顯示，以及聲音提示，手機信號屏蔽器與點陣顯示屏電源自動開關等功能。

1　硬件系統設計

1.1系統工作原理

本設計遙控部分利用STC12C5A60S2作為控制單元，對NEO-6M構成的GPS模塊[2]所接收的衛星信息進行分析，得到標準時鐘。時間信息將寫入DS12C887時鐘芯片[3]內，利用OLED12864液晶屏顯示當前標準時間。遙控器帶有模式切換和時間校準按鍵，通過紅外通信，將數據傳輸到考場時鐘。

考場時鐘以STM32F103ZET6為控制單元，負責LED點陣屏信息刷新控制、紅外信息處理、外部信號屏蔽器電源和點陣屏電源等控制，其中16×160點陣屏采用74HC154和74HC595作為行驅動與列驅動芯片，內置帶有中文字庫的W25Q16 FLASH芯片，解決了存儲空間不足的問題。采用DS12C887時鐘芯片和DS18B20溫度傳感器，為考場時鐘提供精確時間和實時溫度。考試時鐘系統采用SM0038紅外接收頭接收遙控紅外數據。考試時鐘系統內部配置有蜂鳴器，可定時產生提示音。系統功能框圖和遙控硬件框圖如圖1-2所示。

圖1　考場時鐘硬件框圖

圖2　遙控硬件框圖

1.2DS12C887時鐘芯片

作品時鐘信息由DS12C887時鐘芯片提供。其內部集成可充電鋰電池，一旦時間設定后，即使系統主電源掉電，芯片內部時間信息還能保持10年之久。芯片內部帶有精確的溫度補償電路，用于監視電源狀態。一旦檢測到主電源失效，器件可自動切換到備用電源供電，保證系統時間信息不會丟失。

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間、經緯度、海拔高度等精確衛星信息。使用UART接口與外部設備進行通信，輸出的GPS定位數據采用NMEA-0183協議，可根據數據內容提取出所需標準時間。

2　軟件設計

遙控初次啟動時，液晶顯示屏顯示正在接受衛星信號，提醒用戶到戶外空曠地方接收衛星信號。當遙控接收到正確衛星信息后，將提取出標準格林尼治時間，并轉化為標準北京時間，寫入DS12C887時鐘芯片內。用戶可通過遙控按鍵，實現英語三級模式、英語四級模式、英語六級模式、普通上課模式、校準模式等不同模式間的切換，并通過紅外信道，將信息發送到考場時鐘。

圖3　遙控軟件流程圖

考場時鐘初次啟動時，點陣屏顯示時鐘芯片內部時間以及當前溫度。用戶可用顯示屏按鍵或者遙控按鍵選擇模式。當用戶選擇校準模式時，將對遙控信息進行處理，校準當前顯示時間。在考試前，時鐘滾動顯示考規及標準時間；考試時，將顯示當前時間、考試所剩時間信息、當前溫度及當前考試流程，并通過聲音提示將考試流程告知考生；離考試還剩十分鐘時，時鐘通過聲音提示告知考生；考試結束后，自動切換為普通上課模式。當整天課程結束后，時鐘將自動切斷點陣顯示屏和信號屏蔽器電源，進入節能模式。圖3為遙控軟件流程圖，圖4為考場時鐘軟件流程圖。

圖4　考場時鐘軟件流程圖

3　結束語

本設計通過遙控和考場時鐘有效結合，實現了可GPS校時的新型CET考試專用時鐘，具有節能、穩定、便捷等優點。有效地解決了傳統時鐘無法精確校時、考場設備眾多的缺點，實現了考場系統一體化，給考場工作人員和考生帶來便利。

參考文獻

[1]劉金星,李洪文.基于高速單片機的GPS接收系統設計[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鐘的研制[J].電力系統保護與控制,2009(02).

[3]楊偉強,張振東,張朋,等.新型時鐘日歷芯片DS12C887的應用設計[J].電子元器件應用,2010(12):21-23.

陳謠（1986-），男，江西萍鄉人，學士，主要研究領域為電子信息系統設計。

作者簡介：

基金項目：2014年江西省大學生創新創業計劃專項基金項目（No：201411319026）。