專利名稱：便攜式無線教學(xué)應(yīng)答系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種教學(xué)應(yīng)答系統(tǒng)，具體涉及一種便攜式無線教學(xué)應(yīng)答系統(tǒng)，是用于會議、教學(xué)表決等場合的設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)高校教學(xué)過程中普遍是教師在課堂上提問題，學(xué)生舉手回答問題。這種方式往往會使學(xué)生缺乏參與意識進而感到學(xué)習(xí)乏味，教師也難以實時了解每位學(xué)生對知識的掌握情況以及課堂教學(xué)進度的合理性。
發(fā)明內(nèi)容為了彌補傳統(tǒng)課堂教學(xué)師生交流以及學(xué)生課堂學(xué)習(xí)情況記錄等方面的欠缺，有效解決教師和學(xué)生之間互動交流的難題，本實用新型提供一種便攜式無線教學(xué)應(yīng)答系統(tǒng)，可以方便地實現(xiàn)快速電子點名、學(xué)習(xí)情況的實時反饋及統(tǒng)計分析以及平時成績的考核管理等功能。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是便攜式無線教學(xué)應(yīng)答系統(tǒng)，包括無線手持式答題器、無線接收器以及上位機無線手持式答題器包括單片機STC90LE58RD+、按鍵輸入電路、電源電路、微處理器電路、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊和指示燈電路，按鍵輸入電路設(shè)有六個按鍵并分別連接到單片機 STC90LE58RD+ 的 Pl. 5、Pl. 6、Pl. 7、P3. 2、P3. 4 和 P3. 5，其中連接到 P3. 2 的按鍵為單片機 STC90LE58RD+正常工作模式與掉電模式的切換鍵，也就是負(fù)責(zé)答題器的電源開關(guān)，其余連接到Pl. 5、Pl. 6、Pl. 7、P3. 4、P3. 5的按鍵依次為代表選項A、B、C、D、E的答題鍵；電源電路由電池和濾波電容組成；微處理器電路一方面從答題鍵接收答題信息，另一方面控制無線數(shù)據(jù)傳輸模塊傳輸數(shù)據(jù)；無線數(shù)據(jù)傳輸模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸；指示燈電路負(fù)責(zé)指示無線手持式答題器是否開機和答題信息是否發(fā)送成功的情況，連接到P2. 5的藍(lán)色發(fā)光二極管在無線手持式答題器處于開機狀態(tài)的時候點亮，連接到P0. 5的紅色發(fā)光二極管在數(shù)據(jù)發(fā)送失敗的時候點亮，連接到P0. 6的綠色發(fā)光二極管在數(shù)據(jù)發(fā)送成功的時候點亮；無線接收器包括單片機STC90LE58RD+、電源電路、USB轉(zhuǎn)串口電路、微處理器電路、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊和指示燈電路，電源電路利用三端穩(wěn)壓管AMS1117-3. 3V把USB 口提供的5V標(biāo)準(zhǔn)電壓轉(zhuǎn)換為3. 3V，從而給單片機STC90LE58RD+和無線數(shù)據(jù)傳輸模塊提供穩(wěn)定的電壓；USB轉(zhuǎn)串口電路利用CH341T實現(xiàn)無線接收器和計算機之間通過USB 口交換數(shù)據(jù)； 無線數(shù)據(jù)傳輸模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)接收和反饋信息的發(fā)送；指示燈電路負(fù)責(zé)指示無線接收器的供電情況以及數(shù)據(jù)的傳輸情況，當(dāng)無線接收器和計算機成功連接，P3. 5連接的發(fā)光二極管點亮，當(dāng)無線接收器成功接收到一次數(shù)據(jù)，與P3. 4連接的發(fā)光二極管就閃爍一次；上位機的軟件負(fù)責(zé)把無線接收器通過USB 口上傳到計算機的數(shù)據(jù)實時統(tǒng)計并顯示答題情況。所述無線數(shù)據(jù)傳輸模塊采用nRFMLOl+射頻芯片。[0010]在所述無線手持式答題器的通信防碰撞設(shè)計中，設(shè)置兩套機制，一是依靠 nRF24L01+的自動重傳功能，二是在自動重傳依舊發(fā)送失敗時，STC90LE58RD+控制 nRF24L01+隨機延時后再次發(fā)送相同數(shù)據(jù)；其中，nRFMLOl+與STC90LE58RD+的自動重傳次數(shù)均設(shè)為3次。為了降低無線手持式答題器的功耗，使電池的使用壽命盡量長，在所述無線手持式答題器的程序中設(shè)置了自動掉電模塊，若電源鍵或是答題鍵連續(xù)30s沒有按下，則令 nRFMLOl與STC90LE58RD+進入掉電模式，最大程度節(jié)省能量。本實用新型所述的便攜式無線教學(xué)應(yīng)答系統(tǒng)有以下優(yōu)點1)采用無線通信技術(shù)， 免去了使用電線連接的復(fù)雜與不便。2)采用通信防碰撞設(shè)計，大大減少了數(shù)據(jù)因碰撞導(dǎo)致丟失的現(xiàn)象，數(shù)據(jù)傳輸可靠。3)加入低功耗設(shè)計，用電極省，無線手持式答題器的電池可使
用一年左右。

圖1是本實用新型無線教學(xué)應(yīng)答系統(tǒng)的工作原理圖。圖2是本實用新型系統(tǒng)中無線手持式答題器的硬件原理圖。圖3是本實用新型系統(tǒng)中無線接收器的硬件原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖進一步描述本實用新型的技術(shù)方案。如圖1，一種便攜式無線教學(xué)應(yīng)答系統(tǒng)，由若干個無線手持式答題器、單個無線接收器和PC端上位機構(gòu)成。采用隨機延時避讓無線數(shù)據(jù)傳輸沖突的方式，利用工作在2. 4GHz ISM頻段的nRFMLOl+射頻芯片，實現(xiàn)若干個無線手持式答題器和單個無線接收器之間數(shù)據(jù)的有序傳輸，并通過USB 口將數(shù)據(jù)上傳給計算機。當(dāng)教師通過PC端上位機軟件開通數(shù)據(jù)接收通道之后，學(xué)生即可通過手中的無線手持式答題器進行答題。答題信息通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送給教師端無線接收器，無線接收器把接收到的答題信息通過USB 口上傳給計算機，最終由上位機軟件進行實時統(tǒng)計，并把統(tǒng)計信息顯示出來。如圖2，無線手持式答題器以STC90LE58RD+單片機和nRFMLOl+無線數(shù)據(jù)傳輸模塊為核心，由按鍵輸入電路(1)、電源電路(2)、微處理器電路(3)、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊(4)和指示燈電路(5)構(gòu)成，電源電路(2)由兩節(jié)7號電池和濾波電容組成。連接到P3. 2的按鍵為正常工作模式與掉電模式的切換鍵，也就是答題器的電源開關(guān)鍵，另外，各有一個按鍵 (答題鍵)連接到Pl. 5、Pl. 6、Pl. 7、P3. 4、P3. 5 ；一方面，無線手持式答題器通過這些答題鍵接收答題信息；另一方面，無線數(shù)據(jù)傳輸模塊(4)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)發(fā)送成功則點亮PO. 6 連接的綠色發(fā)光二極管，數(shù)據(jù)發(fā)送失敗則點亮PO. 5 口連接的紅色發(fā)光二極管。一旦教師端開啟數(shù)據(jù)接收通道，學(xué)生即可通過答題鍵輸入答題信息，微處理器電路(3)會立即通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊(4)把答題信息發(fā)送出去。如果發(fā)送成功，答題器會收到來自無線接收器的反饋信息，指示燈電路(5)綠燈亮起；數(shù)據(jù)發(fā)送之后若未收到反饋信息表示發(fā)送失敗。在此設(shè)置兩套防碰撞機制，一是riRF24L01+的自動重傳功能，若數(shù)據(jù)無線上傳失敗且未達(dá)到 nRFMLOl+設(shè)定的自動重傳次數(shù)則繼續(xù)發(fā)送相同信息，二是在自動重傳依舊發(fā)送失敗時， STC90LE58RD+控制nRFMLOl+隨機延時后再次發(fā)送相同數(shù)據(jù)直至發(fā)送成功或發(fā)送失?。辉诒緦嵤├?，nRFMLOl+與STC90LE58RD+的自動重傳次數(shù)均設(shè)為3次。另外，在程序中設(shè)置了自動掉電模塊，若電源鍵或是答題鍵連續(xù)30s沒有按下，則令nRFMLOl與STC90LE58RD+ 進入掉電模式，最大程度節(jié)省能量。如圖3，無線接收器以STC90LE58RD+單片機和nRFMLOl+無線數(shù)據(jù)傳輸模塊為核心，由電源電路(6)、USB轉(zhuǎn)串口電路(7)、微處理器電路(8)、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊(9)和指示燈電路(10)構(gòu)成。微處理器電路(8)是無線接收器的核心，根據(jù)不同的命令字，執(zhí)行不同的操作；無線數(shù)據(jù)傳輸模塊(9)也是無線接收器的核心，專門負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)接收和反饋信息的發(fā)送。無線接收器負(fù)責(zé)接收答題器發(fā)送過來的答題信息，并通過USB 口上傳到計算機。 USB轉(zhuǎn)串口芯片CH341T實現(xiàn)了無線接收器和計算機之間通過USB 口交換數(shù)據(jù)，三端穩(wěn)壓管AMS1117-3. 3V負(fù)責(zé)將USB 口提供的5V標(biāo)準(zhǔn)電壓轉(zhuǎn)換為3. 3V，從而給STC90LE58RD+和 nRF24L01+無線數(shù)據(jù)傳輸模塊提供穩(wěn)定的電壓。本實用新型以STC90LE58RD+單片機和無線數(shù)據(jù)傳輸芯片nRFMLOl+為核心，采用半雙工方式通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的近距離無線傳輸。具有成本低、功耗低、控制方便、工作穩(wěn)定等特點。
權(quán)利要求1.便攜式無線教學(xué)應(yīng)答系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括無線手持式答題器、無線接收器以及上位機無線手持式答題器包括單片機STC90LE58RD+、按鍵輸入電路、電源電路、微處理器電路、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊和指示燈電路，按鍵輸入電路設(shè)有六個按鍵并分別連接到單片機 STC90LE58RD+ 的 Pl. 5、Pl. 6、Pl. 7、P3. 2、P3. 4 和 P3. 5，其中連接到 P3. 2 的按鍵為單片機 STC90LE58RD+正常工作模式與掉電模式的切換鍵，也就是負(fù)責(zé)答題器的開關(guān)，其余連接到 P1.5、P1.6、P1.7、P3. 4、P3. 5的按鍵依次為代表選項A、B、C、D、E的答題鍵；電源電路由電池和濾波電容組成；微處理器電路一方面從答題鍵接收答題信息，另一方面控制無線數(shù)據(jù)傳輸模塊傳輸數(shù)據(jù)；無線數(shù)據(jù)傳輸模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸；指示燈電路負(fù)責(zé)指示無線手持式答題器是否開機和答題信息是否發(fā)送成功的情況，連接到P2. 5的藍(lán)色發(fā)光二極管在無線手持式答題器處于開機狀態(tài)的時候點亮，連接到P0. 5的紅色發(fā)光二極管在數(shù)據(jù)發(fā)送失敗的時候點亮，連接到P0. 6的綠色發(fā)光二極管在數(shù)據(jù)發(fā)送成功的時候點亮；無線接收器包括單片機STC90LE58RD+、電源電路、USB轉(zhuǎn)串口電路、微處理器電路、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊和指示燈電路，電源電路利用三端穩(wěn)壓管AMSl 117-3. 3V把USB 口提供的5V 標(biāo)準(zhǔn)電壓轉(zhuǎn)換為3. 3V，從而給單片機STC90LE58RD+和無線數(shù)據(jù)傳輸模塊提供穩(wěn)定的電壓； USB轉(zhuǎn)串口電路利用CH341T實現(xiàn)無線接收器和計算機之間通過USB 口交換數(shù)據(jù)；無線數(shù)據(jù)傳輸模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)接收和反饋信息的發(fā)送；指示燈電路負(fù)責(zé)指示無線接收器的供電情況以及數(shù)據(jù)的傳輸情況，當(dāng)無線接收器和計算機成功連接，P3. 5連接的發(fā)光二極管點亮，當(dāng)無線接收器成功接收到一次數(shù)據(jù)，與P3. 4連接的發(fā)光二極管就閃爍一次；上位機負(fù)責(zé)把無線接收器通過USB 口上傳到計算機的數(shù)據(jù)實時統(tǒng)計并顯示答題情況。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式無線教學(xué)應(yīng)答系統(tǒng)，其特征在于，所述無線數(shù)據(jù)傳輸模塊采用nRFMLOl+射頻芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的便攜式無線教學(xué)應(yīng)答系統(tǒng)，其特征在于，在所述無線手持式答題器中設(shè)置自動掉電模塊，若所述電源鍵或者答題鍵連續(xù)30s沒有按下，則令所述 nRF24L01+射頻芯片與單片機STC90LE58RD+進入掉電模式。
專利摘要本實用新型提供了一種便攜式無線教學(xué)應(yīng)答系統(tǒng)。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括無線手持式答題器、無線接收器以及上位機；系統(tǒng)采用隨機延時避讓沖突的方式，實現(xiàn)了若干個無線手持式答題器和單個無線接收器之間的數(shù)據(jù)傳輸，并通過USB口將數(shù)據(jù)上傳給計算機，方便上位機軟件實時統(tǒng)計和顯示。本實用新型采用無線通信技術(shù)，具有便攜、低功耗、通信可靠、操作簡便等優(yōu)點，適用于會議簽到，投票表決，課堂教學(xué)等場合。
文檔編號G09B5/00GK202183168SQ201120246989
公開日2012年4月4日 申請日期2011年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月14日
發(fā)明者凌秀澤, 張佳恒, 徐寅林 申請人:南京師范大學(xué)