CN105425576A - 考场电子时钟同步系统及同步方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种考场电子时钟同步系统及同步方法。考场电子时钟同步系统及同步方法，包括：用于实现时钟校正和考试模式选择自动化的PC上位机时钟控制终端；用于显示实时时间且及时提醒的时钟子机；所述PC上位机时钟控制终端为一个，其通过主从结构连接多个时钟子机。优点是不仅成本低，稳定性好，可靠性高，准确快速的同步时钟和计时，在同等显示面积的条件下，功耗更低，便于学校长时间使用；不仅仅包含了以往教学时钟的各项功能，重点适合大型考点的环境，智能化的选择合适的考试模式，并且及时反馈准确的考场时间和考场提醒。

Description

考场电子时钟同步系统及同步方法

技术领域

本发明属于电子计时设备，尤其涉及一种应用于各类考场的电子时钟同步系统。

背景技术

学校每年会组织多场考试，例如英语四六级考试、期中考试、期末考试、计算机等级考试等各类大型考试，由于人数众多，考场分布较广，有时需要分布占用多栋教学楼，并且同一时间不同类型的考试时间也是不同，但整个考试过程以北京时间为开考时间、收试卷时间及其他统一考试规定的时间，因此如何保证每个同类型考场教室的时钟同步，是保障考试顺利进行的重要因素，也是保证考试公平、公正的重要因素。目前使用的考场时钟包括上位机、单元板，上位机与单元板技术连接。存在的问题是在大范围考场(超过50间教室)使用时，由于该考场时钟主要依赖上位机的配置，在连续工作48h后极容易出现误差；使用的单元板在单位工作时间和显示面积下功耗大，且同步性差，导致不同教室的时间不一致，影响考试的正常进行。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种考场电子时钟同步系统，在大范围使用时，稳定性更好，同步性强，可以有效的应用于大区域考试实际应用。

考场电子时钟同步系统，包括：

用于实现时钟校正和考试模式选择自动化的PC上位机时钟控制终端；

用于显示实时时间且及时提醒的时钟子机；

所述PC上位机时钟控制终端为一个，其通过主从结构连接多个时钟子机。

进一步的，所述的时钟子机包括：由单片机主控的时钟驱动模块、第一通讯模块、电源模块、显示模块和语音模块，时钟驱动模块通过驱动芯片与时钟子机控制中枢连接，接收中枢传递的来自第一通讯模块和语音模块的电信号，由电源模块供电，第一通讯模块实现时钟子机与PC上位机时钟控制终端的通讯连接，将实时时间和计时发送于时钟驱动模块，使得时钟子机与PC上位机时钟控制终端实时时钟和计时同步，并实现在考场进行实时报时。

进一步地，还包括手持式PDA上位机检测终端，内置有通讯模块，其中通讯模块可以为蓝牙模块，用于考前考后对时钟子机进行检修与维护。手持式PDA上位机检测终端避免因总控平台故障而出现的时钟误差，亦可以方便维护与检修；内部嵌有蓝牙模块，既可以单机维修，又可以多机选择性维修，减少了检修费用，方便后期系统的维护保养。

进一步地，所述的时钟子机还包括第二通讯模块，其中第二通讯模块可以为HC-05蓝牙模块，该模块适用于各种3.3V的单片机系统，可以使用AT指令设置波特率配对、密码用户信息等，在正常模式下，与手持式PDA上位机检测终端的通讯模块相匹配，能够实现主-从、从-从对话，既可以在意外断电时及时启用内部蓄电池，亦可以在单机故障时方便检修；在手持式PDA损坏或者丢失的情况下，亦可以通过安装有HC-PDA-ANDROID.apk文件的Android手机进行紧急通信，执行紧急操作；同时HC-05蓝牙模块的设置，提供了日后系统升级改造空间。

进一步地，所述的时钟驱动模块的驱动芯片为DS1302芯片，该芯片具有高性能、低功耗、带RAM的特点，它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V；采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据，提高了计时和显示的精度，还便于系统日后升级扩展。

进一步地，所述的电源模块采用LM7805芯片，该芯片稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。

进一步地，所述的时钟子机还包括锂电池，以锂电池为备用电源，可在断电情况下持续工作。

进一步地，所述的第一通讯模块为RS485通讯模块，采用目前工作稳定行最好的Max485芯片，通信最高速率可达2.5Mb/s，距离最远可达1.2Km，利用该芯片可组成RS485网络，通信各方实现半双工式的数据交换，能够在大型考点范围内，无延时，无误差的精确同步考试时间。相较于无线WiFi方式的通讯模式，稳定性强，同步性高，适合大型考试考点的时钟要求。

本发明还提供了一种考场电子时钟同步方法，应用于一台PC上位机控制终端以及至少一台时钟子机，该方法包括下列步骤：

1)根据考场分布，用手持式PDA上位机检测终端对相应考场教室的时钟子机进行检修，确定时钟子机工作正常；

2)PC上位机控制终端时间同步及控制，包括以下步骤：

步骤S101开启PC上位机控制终端，控制终端时钟与北京时间始终同步，并进行计时器复位，若未成功设置时钟或计时器复位，返回重新设置或复位；

步骤S102PC上位机控制终端选择考试模式，选择自定义考试模式或四六级考试模式或日常考试模式；

步骤S103PC上位机控制终端与时钟子机进行握手通讯，通过485通讯派发编号于每一个时钟子机，并将考试模式信息、实时时钟与时钟子机同步；

3)时钟子机时间同步及计时，包括以下步骤：

步骤S104开启时钟子机，进行时间计时器复位清零，与PC上位机控制终端握手成功后，将本机编号发送至PC上位机控制终端；

步骤S105与PC上位机控制终端进行时钟和计时器同步，根据PC上位机控制终端发送的考试模式，设置定时时间和语音时间，考试开始后开始计时。

与现有技术相比，优点是；

1、不仅成本低，稳定性好，可靠性高，准确快速的同步时钟和计时，在同等显示面积的条件下，功耗更低，便于学校长时间使用；

2、包含了以往教学时钟的各项功能，重点适合大型考点的环境，智能化的选择合适的考试模式，并且及时反馈准确的考场时间和考场提醒；

3、在兼顾以往教学用电子时钟实时教学用时钟的基础上，在整个系统通讯手段采用RS-485通讯，能够在大型考点范围内，无延时，无误差的精确同步考试时间。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是考场电子时钟同步系统的结构示意图；

图2是本发明时钟子机的时钟驱动模块电路；

图3是本发明时钟子机的第一通讯模块电路；

图4是本发明时钟子机的语音模块电路；

图5是本发明时钟子机的显示模块电路；

图6是本发明时钟子机的电源模块电路；

图7是本发明时钟子机的第二通讯模块电路；

图8是本发明PC上位机控制终端时间同步及控制流程图；

图9是本发明时钟子机时间同步及计时流程图。

图中：1-PC上位机时钟控制终端、2-手持式PDA上位机检测终端、3-时钟子机。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

由图1至图4可以看出，考场电子时钟同步系统，包括：

用于实现时钟校正和考试模式选择自动化的PC上位机时钟控制终端1；

用于显示实时时间且及时提醒的时钟子机3；

所述PC上位机时钟控制终端为一个，其通过主从结构连接多个时钟子机。

在本实施例中，所述的时钟子机3包括：由单片机主控的时钟驱动模块、第一通讯模块、电源模块、显示模块和语音模块，时钟驱动模块通过驱动芯片与时钟子机控制中枢连接，接收中枢传递的来自第一通讯模块和语音模块的电信号，由电源模块供电，第一通讯模块实现时钟子机与PC上位机时钟控制终端的通讯连接，将实时时间和计时发送于时钟驱动模块，使得时钟子机与PC上位机时钟控制终端实时时钟和计时同步，并实现在考场进行实时报时。

在本实施例中，还包括手持式PDA上位机检测终端2，内置有通讯模块，其中通讯模块可以为蓝牙模块，用于考前考后对时钟子机进行检修与维护。手持式PDA上位机检测终端避免因总控平台故障而出现的时钟误差，亦可以方便维护与检修；内部嵌有蓝牙模块，既可以单机维修，又可以多机选择性维修，减少了检修费用，方便后期系统的维护保养。

在本实施例中，所述的时钟子机3还包括第二通讯模块，其中第二通讯模块可以为HC-05蓝牙模块，该模块适用于各种3.3V的单片机系统，可以使用AT指令设置波特率配对、密码用户信息等，在正常模式下，与手持式PDA上位机检测终端的通讯模块相匹配，能够实现主-从、从-从对话，既可以在意外断电时及时启用内部蓄电池，亦可以在单机故障时方便检修；在手持式PDA损坏或者丢失的情况下，亦可以通过安装有HC-PDA-ANDROID.apk文件的Android手机进行紧急通信，执行紧急操作；同时HC-05蓝牙模块的设置，提供了日后系统升级改造空间。

在本实施例中，所述的时钟驱动模块的驱动芯片为DS1302芯片，该芯片具有高性能、低功耗、带RAM的特点，它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V；采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据，提高了计时和显示的精度，还便于系统日后升级扩展。

在本实施例中，所述的电源模块采用LM7805芯片，该芯片稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。

在本实施例中，所述的时钟子机3还包括锂电池，以锂电池为备用电源，可在断电情况下持续工作。

在本实施例中，所述的第一通讯模块为RS485通讯模块，采用目前工作稳定行最好的Max485芯片，通信最高速率可达2.5Mb/s，距离最远可达1.2Km，利用该芯片可组成RS485网络，通信各方实现半双工式的数据交换，能够在大型考点范围内，无延时，无误差的精确同步考试时间。相较于无线WiFi方式的通讯模式，稳定性强，同步性高，适合大型考试考点的时钟要求。

由图1、5、6可以看出，将上述考场电子时钟同步系统应用于学校的考场内，由于考场分布范围大，该系统包括一台PC上位机控制终端以及15台时钟子机，PC上位机控制终端以及15台时钟子机实现同步，包括下列步骤：

1)根据考场分布，用手持式PDA上位机检测终端对相应的15个考场教室的时钟子机进行检修，确定时钟子机工作正常；

2)PC上位机控制终端时间同步及控制，包括以下步骤：

步骤S101开启PC上位机控制终端，控制终端时钟与北京时间始终同步，并进行计时器复位，若未成功设置时钟或计时器复位，返回重新设置或复位；

步骤S102PC上位机控制终端选择考试模式，1)选择自定义考试模式，可以随意设置考试时长和考试语音提示时间；2)四六级考试模式；3)日常考试模式；

步骤S103PC上位机控制终端与15台时钟子机进行握手通讯，通过485通讯派发编号1～15于每一个时钟子机，并将考试模式信息、实时时钟与时钟子机同步；

3)时钟子机时间同步及计时，包括以下步骤：

步骤S104开启15台时钟子机，进行时间计时器复位清零，与PC上位机控制终端握手成功后，将本机编号发送至PC上位机控制终端；

步骤S105与PC上位机控制终端进行时钟和计时器同步，根据PC上位机控制终端发送的考试模式，1)选择自定义考试模式：设置考试时长和考试语音提示时间，例如上午8:00开始考试，时长1.5h，或者下午1:30开始考试，时长1h40min等，考试开始时间和时长设置比较灵活；2)四六级考试模式：四级上午09：00-11：25，六级下午15：00-17：20，包括快速阅读收卷时间、听力时间等；3)日常考试模式：集中考试周，考试时间和时长固定，上午9:00开始考试，时长2h，在考试结束前15min进行提示，考试开始后开始计时。

本发明搭建有系统平台，相较于以往一教室一平台的旧模式，采用三级反馈模式，即不仅仅每个教师配有通讯平台，在整个考点还配有若干总控平台，保证数据的传输实时性；总系统平台的搭建，使得大范围内的电子时钟可以稳定同步，避免了无线模式下同步延迟的情况。并且可以根据考试模式的不同，智能化的选择适合的考试模式，如：六级考试，四级考试，计算机二级考试等等；教师亦可根据每个教室的平台，个性的设置随堂考试的时间。

本发明在学校应用后，效果好，经测试在50间教室可同步计时且稳定连续工作200小时，完全可以满足目前学校考试的安排需要。

Claims (9)

1.考场电子时钟同步系统，其特征在于，包括：

用于实现时钟校正和考试模式选择自动化的PC上位机时钟控制终端(1)；

用于显示实时时间且及时提醒的时钟子机(3)；

所述PC上位机时钟控制终端为一个，其通过主从结构连接多个时钟子机。

2.根据权利要求1所述的考场电子时钟同步系统，其特征在于，所述的时钟子机(3)包括：由单片机主控的时钟驱动模块、第一通讯模块、电源模块、显示模块和语音模块，时钟驱动模块通过驱动芯片与时钟子机控制中枢连接，接收中枢传递的来自第一通讯模块和语音模块的电信号，由电源模块供电，第一通讯模块实现时钟子机与PC上位机时钟控制终端的通讯连接，将实时时间和计时发送于时钟驱动模块，使得时钟子机与PC上位机时钟控制终端实时时钟和计时同步，并实现在考场进行实时报时。

3.根据权利要求1所述的考场电子时钟同步系统，其特征在于，还包括手持式PDA上位机检测终端(2)，内置有通讯模块，其中通讯模块为蓝牙模块，用于考前考后对时钟子机进行检修与维护。

4.根据权利要求1或2所述的考场电子时钟同步系统，其特征在于，所述的时钟子机(3)还包括第二通讯模块，其中第二通讯模块为HC-05蓝牙模块。

5.根据权利要求2所述的考场电子时钟同步系统，其特征在于，所述的时钟驱动模块的驱动芯片为DS1302芯片。

6.根据权利要求2所述的考场电子时钟同步系统，其特征在于，所述的电源模块采用LM7805芯片。

7.根据权利要求1或2或3所述的考场电子时钟同步系统，其特征在于，所述的时钟子机(3)还包括锂电池。

8.根据权利要求2所述的考场电子时钟同步系统，其特征在于，所述的第一通讯模块为RS485通讯模块。

9.一种考场电子时钟同步系统的同步方法，应用于一台PC上位机控制终端以及至少一台时钟子机，该方法包括下列步骤：

1)根据考场分布，用手持式PDA上位机检测终端对相应考场教室的时钟子机进行检修，确定时钟子机工作正常；

2)PC上位机控制终端时间同步及控制，包括以下步骤：

步骤S101开启PC上位机控制终端，控制终端时钟与北京时间始终同步，并进行计时器复位，若未成功设置时钟或计时器复位，返回重新设置或复位；

步骤S102PC上位机控制终端选择考试模式，选择自定义考试模式或四六级考试模式或日常考试模式；

步骤S103PC上位机控制终端与时钟子机进行握手通讯，通过485通讯派发编号于每一个时钟子机，并将考试模式信息、实时时钟与时钟子机同步；

3)时钟子机时间同步及计时，包括以下步骤：

步骤S104开启时钟子机，进行时间计时器复位清零，与PC上位机控制终端握手成功后，将本机编号发送至PC上位机控制终端；

步骤S105与PC上位机控制终端进行时钟和计时器同步，根据PC上位机控制终端发送的考试模式，设置定时时间和语音时间，考试开始后开始计时。