基于物联网的LED无线时钟群的设计与实现

摘要：随着社会经济的不断发展，人类对于时间的观念越来越重要，时间的准确性更受到了许多人最为看重的一个问题，本课题的无线LED电子钟采用物联网技术，把时间的准确精确到秒，解决大多数人一直困扰的问题。

关键词：LED无线时钟 物联网 软件设计

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）12-0169-01

本课题的无线LED电子钟设计主要是以STC16C5A60S2作为核心控制器，由PC上位机软件、时钟主机和从机（或二、三级从机）组成。主机采用网络协议控制调整，上位机操作方便。主机与从机采用无线双工通信模块进行通信，在各个区域节点采用TCP232网络模块，每个区域节点能分出256个终端支点，采用SRW1042无线模块把每一个终端支点电子钟联接起来，构建一个功能强大的无线传感器网络平台有效准确同步时间。通过主机点对多点的方式修改时间，效率高、时效性好。（图1）

1 无线LED电子钟群的主要实现功能：

（1）让每一个LED电子时钟接通无线网络，达到精确时间较准和统一控制管理电子钟的目的。

（2）编写上位机软件，能从互联网上获取国家精准的时钟源信号，定期更新所有的电子钟让每一个电时间误差达到每周时间误差±5S。

2 无线电子钟电路设计

（1）网络主机与标准时钟源

设置主节点时钟终端通过internet与PC机连接获取标准时钟源，以其作为时钟群的校准标准时钟。主节点终端可以通过IP在任意地点登陆监控和发送修改或更新指令。

（2）LED显示电路设计

数码管驱动，先是设计4寸共阳大数码管的驱动电路，为克服系统3.3或5伏小电压控制数码管12伏大电压的驱动，采用了达林顿管阵列集成IC ULN2003驱动数码管段位；用漏极开路输出的CMOS 移位寄存器74HC595作为数据传送，输出端口为可控的三态输出端，亦能串行输出控制下一级级联芯片，高速移位时钟频率Fmax>25MHz，标准串行（SPI）接口，CMOS 串行输出，可用于多个设备的级联，使用方便功耗低：TA =25℃时，Icc=4μA（MAX）。

无线模块通信接口，通过多次比较测试决定采用SRW1042收发模块，具备标准串行SPI通信接口、占用系统资源少、稳定性好、效率高。网络模块电路及接口，为了便于使用采用MAX232串口通信电路，既方便于模块通过com口连接计算机进行配置和控制，又便于与终端连接调试。

3 物联网的无线控制设计

无线终端采用物联网无线传感技术，设置终端节点分布在网关周围，主节点通过网关获得修改数据并实时通过无线传输方式，将标准时间数据发送给物联网终端节点。同时，时钟群各节点的运行、收发数据状态则通过网关传输到PC机上进行显示和分析，节点也可以接收物联网网关的指令进行操作。

物联网网络配置主要是由网络通信模块、主节点终端、SRW1042收发模块等部分组成，其功能是通过网络接口获取标准时钟信息，采用深圳市罗尼电子有限公司设计的SRW1042收发模块，通过SRW1042收发模块下发到各物联网终端节点，实现时间的及时更新，同时通过无线通信方式接收连接入网的各物联网终端节点反馈回来的状态信息，再通过网络模块与互联网对接，把接收的数据上传电脑平台进行数据处理。还能通过无线通信方式对控制各物联网终端节点。

4 无线电子钟上位机软件设计

通过组网的方式进行通信，把各个区域的主机或次级主机负责该区域的时钟群的时间校准与信息反馈，子机时钟群则完成各个点的时间指示功能，共同构成大面积多点时间统一的同步时钟群。

5 结语

本课题的无线LED电子钟，成本价格低廉，具有节约能源功能，如办公大楼和学校类似的地点，电子钟具有自动控制的效果，通过上位机软件所的命令信号，在规定的有人的时间段开启，无人的时间段停止，做到节能环保的效果。同时，在施工安装的时候，本产品具有无线功能，布线方便简单，减少很多人力物力。

参考文献

[1]马忠梅.单片机的C语言应用程序设计.北京航空航天大学出版社，2008年.

[2]周良权，博恩锡，李世馨.模拟电子技术基础（第3版）.高等教育出版社，2005年.

[3]张昆喜.PIC系列单片机C语言编程与应用实列.电子工业出版社，2008年.

[4]缪传海.基于GPRS的智能型永磁真空断路器的研究.辽宁工程技术大学硕士论文.

[5]柳桂国.智能仪表技术.北京师范大家出版社，2003-8-25.