0 前言

針對傳統(tǒng)電鈴控制器存在施工麻煩(拉專線)、控制不靈活、定時不準、校時繁瑣、功能簡單的缺點，本作品具有以下幾個方面的特色及創(chuàng)新：

一是采用GPS 授時技術(shù)，控制時間精準，更為重要的是主機不需要調(diào)試，一勞永逸;二是考慮極端情況發(fā)送，設(shè)置了備用時間，內(nèi)置DS1302 時鐘芯片，每間隔一定時間對DS1302 進行GPS 授時，在GPS 授時不成功的前提下可以使用上一次保存在DS1302 中的時間，并給出提示，提醒操作人員檢查GPS 設(shè)備;三是GPS 與主控制器之間采用無線通信方式，且采用的是433M 的ISM 頻道，具有較強的穿墻能力，徹底消除GPS 信號盲區(qū) ;四是打鈴儀采用分布式安置方法，采用自定義協(xié)議與主機進行通信;五是分布在教學樓、實驗樓、圖書館的打鈴儀根據(jù)使用場合不同，可以自動調(diào)整鈴聲(比如圖書館需要安靜式鈴聲);六是可以點對點控制，實時控制各不同樓宇的打鈴儀是關(guān)閉或是開啟;七是分布在不同樓宇的打鈴儀可以作為盜險報警中繼路由器，檢測到危急情況時可以實時通知主機，并給出報警鈴聲;八是主機每日巡檢子機工作狀態(tài)，以確定其是否能正常工作。

1 系統(tǒng)設(shè)計方案

該系統(tǒng)實現(xiàn)如圖1 所示，由GPS 主機接收模塊(時基信號源)、主機控制器和下位機打鈴儀(子機)三個部分組成。

時基信號模塊將內(nèi)置CPU,控制GPS DEMO 電路獲取GPS 衛(wèi)星中的原子時鐘信號，將提取出的世界時間轉(zhuǎn)換成東8 區(qū)的標準北京時間，并計算出年、月、日、星期等日歷信號，并將這些信息顯示在1602 的液晶顯示器上，這些日歷時間信息通過CC1101無線模塊發(fā)送給主機控制器。時基信號模塊至于無障礙遮擋的屋外，為了方便施工，采用光太陽+ 蓄電池方式作為供電系統(tǒng)，為整個系統(tǒng)提供5V、3.3V 電源。

主控制器在整個系統(tǒng)中扮演重要角色，是整個系統(tǒng)的控制、指揮中心，一方面，它要通過無線方式從時基信號源接收時基信號，另一方面又要通過無線通信方式向所有子機發(fā)送(接收)控制(數(shù)據(jù))信息。主控制與實際信號源、主機與子機之間采用ISM 頻道的433M 無線通信方案，具有開路傳輸距離遠、穿墻能力強的特點。主機與時基信號源以及主機與子機之間的通信采用不同的通信信道實現(xiàn)，以避免頻道的沖突。

主機還在每天固定時間對每臺子機例行檢查，在一個公共頻道上依次“傳喚”每臺子機，“命令”每臺子機將自己工作狀況發(fā)送給主機。如果主機長時間接收不到自己應(yīng)答或接收到錯誤數(shù)據(jù)，則提示對應(yīng)子機發(fā)生故障，并給出提示，以便維護人員檢查維修。

子機電鈴控制模塊可以有多部(最多256 部)，分布在不同的位置。由于采用了無線通信的方式，所以其安裝施工變得簡單方便。主機不斷檢查日作息時間表，“到點”通過廣播信道給所有子機發(fā)出“打鈴”命令，子機收到該信號后控制電鈴動作。此外，還可以發(fā)送“屏蔽”指令，讓某些特殊位置或在特殊時期的電鈴“禁響”,即其他電鈴均響，被“禁響”的電鈴不響。

子機電鈴還可以充當“防盜中繼路由”的角色。通過無線通信方式檢測置于不同位置的傳感器信息，實時檢測盜險情況，一旦發(fā)送危急情況，立馬發(fā)出告警鈴聲，并把該信息反饋給主機控制器。

2 打鈴儀實現(xiàn)

設(shè)計的主要核心部分是軟件構(gòu)架及其設(shè)計，本設(shè)計的程序由時基信號源、主機控制器、子機模塊三部分組成，部分模塊電路如圖2 所示。

2.1 時基信號源模塊

首先，利用現(xiàn)有的GPS 模塊，接收美國衛(wèi)星數(shù)據(jù)，通過異步串口通信與主機1 進行聯(lián)接，波特率為9600bps.主機1 在串行中斷中先把接收到的數(shù)據(jù)裝載在一個數(shù)組里。主機1 與通過NMEA-0183 協(xié)議對轉(zhuǎn)載的數(shù)組進行判斷與辨別。

先辯斷接收辨識位“$”.由于本項目只需GPS 的時間數(shù)據(jù)。所以只接收GPRMG,其內(nèi)容為$GPRMC,hhmmss.dd,s,xxmm.dddd,,yyymm.dddd,,s.s,h.h,ddmmyy,所以，我們先判斷到是RMC 數(shù)據(jù)后再進行時間和日期提取。

由于RMC 中還含有其他數(shù)據(jù)，因此為了避免出錯，在程序上以逗號為標志位進行判斷。把時間和日期分別提取出來裝載在新數(shù)組A 里。由于接收到的時間是0 時區(qū)的時間，所以在程序?qū)ζ溥M行加8 的處理。

其次 把處理好的數(shù)據(jù)的通過cc1100(采用433HZ,信道為0 發(fā)送給主機2 并顯示在1602 液晶上。由于考慮天氣等其他可能干擾到GPS 接收的因素，本系統(tǒng)在主機1 上還加上了DS1302 備用時鐘芯片進行計時，以保證時間系統(tǒng)不至于“癱瘓”.

利用GPS 收到的時間對DS1302 時鐘芯片進行同步更新。這樣就實現(xiàn)在無信號時可采用DS1302 時間作為臨時時間發(fā)送給主機2. 并且為了方便主機2 區(qū)分接收到的時間是哪一種的，在主機1 發(fā)送是采用自制協(xié)議，便于主機控制器進行分辨和操作人員維護。

2.2 主機控制器模塊

主機控制器先守候在與信號源相同的頻率和信道(CH1 授時信道)上。時基信號源一有信號來就根據(jù)自制的協(xié)議進行判斷數(shù) 據(jù)來源，并點亮相應(yīng)的指示燈，以判斷接收的時間是GPS 授時還是DS1302 授時。提取數(shù)據(jù)后還要判斷季節(jié)，如果是5 ~10 月之間的月份，啟用夏季打鈴時間系統(tǒng)，否則啟動冬季打鈴系統(tǒng)。如果所接收的數(shù)據(jù)位1 為特殊標識的話，則進入緊急狀態(tài)，主機程序工作流程如圖3 所示。

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