便攜式課堂點(diǎn)名答題系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種便攜式課堂點(diǎn)名答題系統(tǒng)，其特征是，包括答題器、接收終端、上位機(jī)和電源模塊，答題器通過(guò)無(wú)線通信連接接收終端，接收終端通過(guò)串口將數(shù)據(jù)上傳上位機(jī)，所述答題器包括第一微處理器模塊、光學(xué)指紋識(shí)別模塊、第一無(wú)線通信模塊、觸摸模塊，所述第一微處理器模塊分別連接光學(xué)指紋識(shí)別模塊、第一無(wú)線通信模塊和觸摸模塊；一種便攜式課堂點(diǎn)名答題系統(tǒng)通過(guò)答題器與接收終端采用無(wú)線通信的方式，省去了布線的不便；點(diǎn)名答題器使用光學(xué)指紋識(shí)別模塊，節(jié)省課堂點(diǎn)名浪費(fèi)的時(shí)間，更防止課堂點(diǎn)名簽到代簽情況的發(fā)生，有利于老師公平公正給定平時(shí)成績(jī)；答題器采用觸摸屏的方式省去了按鍵的繁瑣，由按鍵損壞造成的不便，操作簡(jiǎn)便。
【專利說(shuō)明】
便攜式課堂點(diǎn)名答題系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種課堂點(diǎn)名答題系統(tǒng)，用于課堂簽到和即時(shí)答題的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]高等教育課堂教學(xué)中考勤和課堂答題涉及平時(shí)成績(jī)和總評(píng)成績(jī)。傳統(tǒng)課堂教師主要采用口頭點(diǎn)到的方式，常常要花費(fèi)近10分鐘的時(shí)間。而提問(wèn)時(shí)，只有少數(shù)同學(xué)愿意主動(dòng)舉手回答，無(wú)法及時(shí)獲取全體同學(xué)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。不僅降低課堂效率，還無(wú)法真正調(diào)動(dòng)課堂氛圍，提高學(xué)習(xí)積極主動(dòng)性。如今有一種按鍵式的答題器，老師提問(wèn)，同學(xué)把正確答案通過(guò)按鍵輸?shù)皆O(shè)備中，然后通過(guò)連線將同學(xué)們的答案?jìng)鞯嚼蠋煹亩丝冢蠋熢陔娔X上就能知道同學(xué)們的答題情況，這樣的一種設(shè)備簡(jiǎn)化了課堂提問(wèn)答題的程序，提高了課堂效率，增加了教學(xué)的樂(lè)趣，但仍存在以下問(wèn)題:1、可能有學(xué)生代其他沒(méi)有來(lái)上課的同學(xué)冒簽，這樣造成老師無(wú)法公平公正地給出平時(shí)成績(jī)；2、每次回答問(wèn)題，都要按動(dòng)按鍵，這樣難免十分繁瑣，同時(shí)太頻繁的按鍵容易損壞;3、布線的方式通信成本高;4、由于沒(méi)有詳細(xì)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，老師對(duì)學(xué)生了解掌握程度不夠。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]為提高課堂點(diǎn)名效率，防止代簽到現(xiàn)象，彌補(bǔ)傳統(tǒng)課堂教學(xué)師生交流不足以及對(duì)學(xué)生知識(shí)點(diǎn)掌握情況難以及時(shí)掌握等方面的欠缺，增加學(xué)習(xí)積極性，活躍課堂氣氛，本實(shí)用新型提供一種便攜式課堂點(diǎn)名答題系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)出勤情況、答題情況的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述的技術(shù)目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種便攜式課堂點(diǎn)名答題系統(tǒng)，其特征是，包括答題器、接收終端、上位機(jī)和電源模塊，答題器通過(guò)無(wú)線通信連接接收終端，接收終端通過(guò)串口將數(shù)據(jù)上傳上位機(jī)，上位機(jī)教師端采用可視化界面設(shè)計(jì)，所述答題器包括第一微處理器模塊、光學(xué)指紋識(shí)別模塊、第一無(wú)線通信模塊、觸摸模塊，所述第一微處理器模塊分別連接光學(xué)指紋識(shí)別模塊、第一無(wú)線通信模塊和觸摸模塊。
[0005]進(jìn)一步的，所述接收終端包括第二微處理器模塊和第二無(wú)線通信模塊，所述第二微處理器模塊連接第二線通信模塊。
[0006]進(jìn)一步的，所述第一微處理器模塊和第二微處理器模塊均為STM32F103ZET6。
[0007]進(jìn)一步的，所述觸摸模塊為T(mén)FT— IXD觸摸屏。
[0008]進(jìn)一步的，所述答題器和接收終端均連接LED指示燈。
[0009]進(jìn)一步的，所述光學(xué)指紋識(shí)別模塊為FPMlOA指紋模塊。
[0010]進(jìn)一步的，所述第一無(wú)線通信模塊和第二無(wú)線通信模塊為NRF24L01無(wú)線模塊。
[0011]進(jìn)一步的，所述觸摸模塊設(shè)置有休眠模式，休眠時(shí)間設(shè)置為觸摸模塊超過(guò)40s無(wú)操作進(jìn)入休眠模式。
[0012]答題器包括的光學(xué)指紋識(shí)別模塊FPMlOA由第一微處理器模塊STM32F103ZET6通過(guò)串口來(lái)控制，光學(xué)指紋識(shí)別模塊和第一微處理器模塊STM32F103ZET6是靠帶串口的RS232電平轉(zhuǎn)接板相連接，光學(xué)指紋識(shí)別模塊FPMlO用來(lái)采集錄入學(xué)生的指紋，采集到的指紋圖像是轉(zhuǎn)換成特征碼保存的，初次采集指紋的同時(shí)，將學(xué)生的姓名學(xué)號(hào)也一并錄入，每個(gè)學(xué)生的指紋都對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的姓名學(xué)號(hào)，第一微處理器模塊STM32F103ZET6通過(guò)FSMC接口控制觸摸模塊TFT IXD的顯示，觸摸模塊TFT IXD界面有數(shù)字0-9、英文字母A、B、C、等、漢字“確認(rèn)”、“刪除”等虛擬按鍵;數(shù)字虛擬按鍵可以在光學(xué)指紋識(shí)別模塊FPMlOA無(wú)法采集指紋等特殊情況時(shí)，用輸入學(xué)號(hào)的方式來(lái)代替指紋識(shí)別模塊點(diǎn)名簽到，是作為一種補(bǔ)充解決方案;英文字母用來(lái)填寫(xiě)答題內(nèi)容，漢字用來(lái)確定和改變填寫(xiě)的信息；電源模塊通過(guò)穩(wěn)壓管將USB電壓轉(zhuǎn)換成3.3v，為答題器穩(wěn)定供電；第一微處理器模塊電路識(shí)別觸摸模塊的操作和光學(xué)指紋識(shí)別模塊FPMlO的采集到的指紋圖形并保存相應(yīng)的反饋信息，然后控制第一無(wú)線通信模塊NRF24L01傳送保存的信息；當(dāng)觸摸模塊處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)黃色LED燈閃爍；當(dāng)信息成功發(fā)送到點(diǎn)名答題接收終端時(shí)，綠色LED燈閃爍一次;發(fā)送失敗時(shí)則紅色LED燈不停閃爍提示重新發(fā)送。
[0013]點(diǎn)名答題接收終端是由包含STM32F103ZET6的第二微處理器模塊、電源電路模塊、第二無(wú)線通信模塊NRF24L01、LED指示燈和串口電路組成，處理器電路控制第二無(wú)線通信模塊NRF24L01接收從答題器傳來(lái)的數(shù)據(jù)，并保存，然后將數(shù)據(jù)傳送給上位機(jī);串口電路負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)名答題接收終端與上位機(jī)計(jì)算機(jī)的連接；當(dāng)點(diǎn)名答題接收終端和上位機(jī)連接成功時(shí)藍(lán)色LED燈就會(huì)閃爍，接收終端每成功接收一次數(shù)據(jù)，綠色LED燈就閃爍一次。
[0014]上位機(jī)是教師端最重要的組成部分，VB語(yǔ)言編寫(xiě)出的教師界面是教師直觀了解、控制學(xué)生端狀態(tài)的可視化助手。教師界面的設(shè)計(jì)遵從簡(jiǎn)潔的原則，但是保持功能上的完整，包含一系列課堂教學(xué)的必要工具。教師界面主要有四個(gè)部分，包括點(diǎn)名、答題、統(tǒng)計(jì)及控制，各個(gè)部分相互獨(dú)立;教師界面打開(kāi)后，在教師手動(dòng)打開(kāi)點(diǎn)名冊(cè)后，自動(dòng)生成點(diǎn)名日期，待教師打開(kāi)端口就會(huì)發(fā)送點(diǎn)名指令，端口打開(kāi)，軟件就會(huì)判斷是否有串口數(shù)據(jù)，如有數(shù)據(jù)觸發(fā)事件，在點(diǎn)名冊(cè)里相應(yīng)位置進(jìn)行標(biāo)記注冊(cè)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)；當(dāng)教師設(shè)計(jì)好題目答案并手動(dòng)點(diǎn)開(kāi)始答題指令，軟件并且再次判斷端口事件，重復(fù)點(diǎn)名時(shí)程序，將截取到的答案標(biāo)記在相應(yīng)姓名學(xué)號(hào)之后，最后軟件統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)并且以圖表顯示詳細(xì)情況。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型便攜式課堂點(diǎn)名答題系統(tǒng)具有以下突出的有益效果:
[0016]1.答題器與接收終端采用無(wú)線通信的方式，省去了布線的不便；
[0017]2.點(diǎn)名答題器使用光學(xué)指紋識(shí)別模塊，節(jié)省課堂點(diǎn)名浪費(fèi)的時(shí)間，更防止課堂點(diǎn)名簽到代簽情況的發(fā)生，有利于老師公平公正給定平時(shí)成績(jī)；
[0018]3.答題器采用觸摸屏的方式省去了按鍵的繁瑣，由按鍵損壞造成的不便，外觀簡(jiǎn)潔，操作簡(jiǎn)便；
[0019]4.答題器中觸摸屏采用節(jié)電設(shè)計(jì)，當(dāng)超過(guò)40s觸摸屏無(wú)操作時(shí)，屏幕亮度自動(dòng)變暗，觸摸屏進(jìn)入休眠模式。從而最大限度的降低功耗；
[0020]5.上位機(jī)教師端采用可視化界面設(shè)計(jì)，教師界面的設(shè)計(jì)遵從簡(jiǎn)潔的原則，但是保持功能上的完整，并且上位機(jī)可連將出勤答題等信息實(shí)時(shí)詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)顯示出來(lái)，加深了老師對(duì)每一位學(xué)生的了解掌握。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本實(shí)用新型的原理圖；
[0022]圖2是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)不意圖；
[0023]圖3是本實(shí)用新型工作流程示意圖；
[0024]圖4是本實(shí)用新型系統(tǒng)中上位機(jī)教師端界面的功能框架圖；
[0025]圖5是本實(shí)用新型系統(tǒng)中上位機(jī)教師端界面的示意圖；
[0026]圖6是本實(shí)用新型系統(tǒng)中答題器的學(xué)號(hào)輸入界面示意圖；
[0027]圖7是本實(shí)用新型系統(tǒng)中答題器的題目答案輸入界面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0029]如圖1至圖2所示，一種便攜式課堂點(diǎn)名答題系統(tǒng)，包括學(xué)生端答題器1、接收終端
2、上位機(jī)3和電源模塊，答題器通過(guò)無(wú)線通信連接點(diǎn)名答題接收終端，實(shí)現(xiàn)答題器和接收終端之間數(shù)據(jù)的有序傳輸，接收終端通過(guò)串口將數(shù)據(jù)上傳給上位機(jī)，所述電源模塊為整個(gè)系統(tǒng)提供電源，教師通過(guò)上位機(jī)程序統(tǒng)計(jì)出勤和答題情況，所述答題器包括第一微處理器模塊STM32F103ZET6、光學(xué)指紋識(shí)別模塊FPM10A、第一無(wú)線通信模塊NRF24L01、觸摸模塊TFT —LCD觸摸屏、電源模塊和LED指示燈，所述第一微處理器模塊分別連接光學(xué)指紋識(shí)別模塊、第一無(wú)線通信模塊和觸摸模塊。第一微處理器模塊分別通過(guò)FSMC和串口控制識(shí)別觸摸屏和光學(xué)指紋識(shí)別模塊端的操作并保存相關(guān)信息，然后控制第一無(wú)線通信模塊NRF24L01傳送保存的信息到接收終端2。
[0030]所述點(diǎn)名答題接收終端包括第二微處理器模塊STM32F103ZET6、第二無(wú)線通信模塊NRF24L01、電源模塊、LED指示燈和串口電路，所述第二微處理器模塊連接第二線通信模塊。圖2中所示的點(diǎn)名答題接收終端2和教師端上位機(jī)3連接成功時(shí)，當(dāng)點(diǎn)名答題接收終端和上位機(jī)連接成功時(shí)藍(lán)色LED燈閃爍，接收終端通過(guò)無(wú)線模塊NRF24L01接收答題器I數(shù)據(jù)，每成功接收一次數(shù)據(jù)接收終端綠色LED閃爍一次，接收終端通過(guò)圖2中所示的串口 USB將數(shù)據(jù)傳送給圖2中所示上位機(jī)，電源模塊通過(guò)穩(wěn)壓管為答題器I和接收終端2穩(wěn)定供電。
[0031]如圖3學(xué)生端工作流程圖所示，答題器首先進(jìn)行界面的初始化，然后通過(guò)軟件程序判斷是否有上位機(jī)的請(qǐng)求，是的話就解鎖并掃描觸摸屏，然后判斷是何種請(qǐng)求;如果是點(diǎn)名請(qǐng)求，則通過(guò)光學(xué)指紋識(shí)別模塊FPMlOA掃描指紋圖像，如果出現(xiàn)指紋圖像無(wú)法掃描等特殊情況，則進(jìn)入圖6所示的界面，學(xué)生可通過(guò)觸碰界面中的虛擬數(shù)字按鍵0-9輸入自己的學(xué)號(hào)進(jìn)行點(diǎn)名簽到；如果是答題請(qǐng)求，則進(jìn)入圖7所示的界面，學(xué)生通過(guò)觸碰英文字母A、B、C、等選擇自己的答案并觸碰漢字“確認(rèn)”、“刪除”等確定或修改自己的答案，初次采集指紋的同時(shí)，將學(xué)生的姓名學(xué)號(hào)也一并錄入，每個(gè)學(xué)生的指紋都對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的姓名學(xué)號(hào)，第一微處理器模塊分別通過(guò)FSMC和串口控制識(shí)別觸摸屏和光學(xué)指紋識(shí)別模塊端的操作并保存相關(guān)信息，然后控制第一無(wú)線通信模塊NRF24L01傳送保存的信息到接收終端2，發(fā)送完成，綠色的LED燈會(huì)閃爍一次提示發(fā)送，如果發(fā)送失敗，紅色LED燈會(huì)不停閃爍提示學(xué)生重新操作，當(dāng)超過(guò)40s觸摸屏無(wú)操作，屏幕亮度自動(dòng)變暗，觸摸屏進(jìn)入待機(jī)模式，雙擊可重新喚醒屏幕。
[0032]圖4所示的是上位機(jī)教師端界面的總體框架圖，從圖中可以看出教師端總體由點(diǎn)名、答題、統(tǒng)計(jì)及控制四部分構(gòu)成。
[0033]圖5是上位機(jī)教師端界面的示意圖，控制欄里的命令窗口是教師端啟動(dòng)的第一步，為了確保統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的正確性和邏輯性，教師必須要先打開(kāi)文件，文件中有學(xué)生的姓名和對(duì)應(yīng)的學(xué)號(hào)，相應(yīng)欄會(huì)顯示應(yīng)到人數(shù)，此時(shí)學(xué)生端觸摸屏?xí)i屏。端口設(shè)置窗口是接收學(xué)生端數(shù)據(jù)的串口選擇，如果串口號(hào)沒(méi)有顯示，則刷新端口。選擇串口號(hào)然后打開(kāi)串口，此時(shí)將學(xué)生端觸摸屏將解鎖，學(xué)生開(kāi)始在在光學(xué)指紋識(shí)別模塊按下指紋進(jìn)行點(diǎn)名簽到，如果出現(xiàn)光學(xué)指紋識(shí)別模塊無(wú)法識(shí)別指紋等特殊情況，系統(tǒng)會(huì)報(bào)錯(cuò)，觸摸屏進(jìn)入圖6所示界面，學(xué)生通過(guò)虛擬按鍵輸入學(xué)號(hào)進(jìn)行簽到。點(diǎn)名欄主要顯示當(dāng)前點(diǎn)名狀態(tài)，包括已到、未到、請(qǐng)假人數(shù)，點(diǎn)名過(guò)程中學(xué)生姓名和對(duì)應(yīng)的學(xué)號(hào)以及出勤與否會(huì)顯示在點(diǎn)名欄上方文本框內(nèi)。確認(rèn)點(diǎn)名完畢或者上課信號(hào)發(fā)出，出勤率會(huì)以統(tǒng)計(jì)餅圖形式顯現(xiàn)，也同時(shí)會(huì)出現(xiàn)在統(tǒng)計(jì)欄中。答題欄包括答題、統(tǒng)計(jì)、隨機(jī)提問(wèn)3個(gè)命令。教師發(fā)出開(kāi)始答題命令后，學(xué)生端觸摸屏進(jìn)入圖7所示界面，學(xué)生可以輸入自己的答案，觸碰確認(rèn)發(fā)送答案;教師手動(dòng)設(shè)置正確答案，點(diǎn)擊統(tǒng)計(jì)命令，則下方統(tǒng)計(jì)欄會(huì)顯示正確率和未答人數(shù)等答題情況，答案分布也會(huì)以直方圖形式呈現(xiàn)。隨機(jī)提問(wèn)是為了照顧選擇困難的教師們，讓系統(tǒng)隨機(jī)提問(wèn)。使用的圖表控件提供了多種統(tǒng)計(jì)方案，餅圖和直方圖能夠分別直觀體現(xiàn)簽到情況和答題情況。使用軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后，結(jié)果都將在圖標(biāo)界面顯示，教師們能夠快速、直觀地了解學(xué)生們的實(shí)際需求，尤其答題統(tǒng)計(jì)，會(huì)是教師課堂教學(xué)反饋的重要手段。
[0034]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種便攜式課堂點(diǎn)名答題系統(tǒng)，其特征是，包括答題器、接收終端、上位機(jī)和電源模塊，答題器通過(guò)無(wú)線通信連接接收終端，接收終端通過(guò)串口將數(shù)據(jù)上傳上位機(jī)，所述答題器包括第一微處理器模塊、光學(xué)指紋識(shí)別模塊、第一無(wú)線通信模塊、觸摸模塊，所述第一微處理器模塊分別連接光學(xué)指紋識(shí)別模塊、第一無(wú)線通信模塊和觸摸模塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式課堂點(diǎn)名答題系統(tǒng)，其特征是，所述接收終端包括第二微處理器模塊和第二無(wú)線通信模塊，所述第二微處理器模塊連接第二線通信模塊。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的便攜式課堂點(diǎn)名答題系統(tǒng)，其特征是，所述第一微處理器模塊和第二微處理器模塊均為STM32F103ZET6。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式課堂點(diǎn)名答題系統(tǒng)，其特征是，所述觸摸模塊為T(mén)FT—LCD觸摸屏。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式課堂點(diǎn)名答題系統(tǒng)，其特征是，所述答題器和接收終端均連接LED指示燈。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式課堂點(diǎn)名答題系統(tǒng)，其特征是，所述光學(xué)指紋識(shí)別模塊為FPMl OA指紋模塊。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的便攜式課堂點(diǎn)名答題系統(tǒng)，其特征是，所述第一無(wú)線通信模塊和第二無(wú)線通信模塊為NRF24L01無(wú)線模塊。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的便攜式課堂點(diǎn)名答題系統(tǒng)，其特征是，所述觸摸模塊設(shè)置有休眠模式，休眠時(shí)間設(shè)置為觸摸模塊超過(guò)40s無(wú)操作進(jìn)入休眠模式。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式課堂點(diǎn)名答題系統(tǒng)，其特征是，所述上位機(jī)采用可視化界面設(shè)計(jì)。
【文檔編號(hào)】G09B7/00GK205486931SQ201620111794
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年2月3日
【發(fā)明人】王婷婷, 李志鵬, 葛益嫻
【申請(qǐng)人】南京信息工程大學(xué)