專利名稱：注意力喚醒及評分的教學(xué)輔助裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
注意力喚醒及評分的教學(xué)輔助裝置技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種教學(xué)輔助設(shè)施，特別是一種無線通信的教學(xué)輔助裝置。背景技術(shù)：
中國發(fā)明專利200610069294. 9公開了一種教學(xué)提示裝置，通過講臺的警示開關(guān)， 對指定學(xué)生在課堂上進行警告或提問。這個裝置具有如下缺陷(1)不具備移動性，操作不 方便，教師需要對學(xué)生進行警示時，需到講臺進行操作。(2)教師講臺和學(xué)生課桌上的設(shè)備 采用有線的連接方式，布線安裝復(fù)雜，維護成本高。(3)無中央控制中心，功能有限如不能 實現(xiàn)全體警示，不能實現(xiàn)學(xué)生評分，不能對數(shù)據(jù)進行存儲和分析等。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單的無線教學(xué)輔助裝置，通過無線的方式， 進行課堂教學(xué)輔助的裝置，通過適度的閃爍光源或振動效果，表達接收到的指令類型，以實 現(xiàn)在現(xiàn)代中小學(xué)課堂中的無聲呼叫。為實現(xiàn)以上目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案一種注意力喚醒及評分的教學(xué) 輔助裝置，包括學(xué)生用無線收發(fā)器、教師用無線收發(fā)器、無線中繼器、USB無線轉(zhuǎn)換器和電腦 主機，其中，USB無線轉(zhuǎn)換器和電腦主機通過USB接口連接，學(xué)生用無線收發(fā)器、教師用無線 收發(fā)器、無線中繼器和USB無線轉(zhuǎn)換器之間采用無線通信的方式連接。所述學(xué)生用無線收發(fā)器由單片機MSP430F2132和無線數(shù)傳芯片CCllOl組成；所述學(xué)生用無線收發(fā)器配置鍵盤、發(fā)光二極管和微型振動馬達；所述學(xué)生用無線收發(fā)器配置電源監(jiān)視模塊。學(xué)生用無線收發(fā)器通過無線的方式傳送呼叫指令，以閃爍光源或振動的方式表示 接收到的指令類型。學(xué)生用無線收發(fā)器的閃爍光源閃爍頻率為8. 8赫茲，其中藍色閃爍光表示提問， 紅色閃爍光表示注意，振動表示警告。學(xué)生用無線收發(fā)器還包括5個黃色指示燈，表示5個評分項；1 5號黃燈依次單 獨閃爍時，表示正在進行的評分項次序，6個按鍵，分別表示0 5分的分值。所述教師用無線收發(fā)器由單片機MSP430F2132和無線數(shù)傳芯片CCllOl組成；所述教師用無線收發(fā)器配置鍵盤、顯示屏和微型振動馬達。教師用無線收發(fā)器，通 過無線的方式傳送呼叫指令，以振動的方式提示接收到的指令類型，形狀為教鞭的細長條 狀。所述無線中繼器由單片機MSP430F2132和無線數(shù)傳芯片CCllOl組成，所述無線數(shù) 傳芯片CCllOl的數(shù)量為兩個。所述USB無線轉(zhuǎn)換器由單片機MSP430F2132和無線數(shù)傳芯片CCllOl組成，所述 USB無線轉(zhuǎn)換器配置USB轉(zhuǎn)換模塊和無線收發(fā)模塊，與所述電腦主機通過USB 口連接。使用時，教師手持所述教師用無線收發(fā)器，講臺上安裝相同型號的教師用無線收發(fā)器，學(xué)生課桌上安裝所述學(xué)生用無線收發(fā)器，所述無線中繼器安裝在教室外面墻壁，子節(jié) 點與中繼節(jié)點間的傳輸距離不超過15米，中繼節(jié)點到總節(jié)點的傳輸距離不小于200米。可以對設(shè)備根據(jù)班級進行分組使用，一個組內(nèi)包括有100個以內(nèi)的學(xué)生用無線收 發(fā)器，1個教師用無線收發(fā)器，一個無線中繼器，每個組采用不同頻點，組間無線通信不會相 互干擾。燈光和振動同時應(yīng)用時，在授課開始時授課老師通過群體喚醒把學(xué)生注意力轉(zhuǎn)移 到目的地來。無聲呼叫設(shè)計無線呼叫器應(yīng)用層的功能是使發(fā)光二極管、振動器、按鍵與無線通 訊相結(jié)合。應(yīng)用層接收數(shù)據(jù)鏈路層發(fā)來的命令，完成對指令的解析，將接收到的指令解析 成發(fā)光二極管與振動器的組合。無線呼叫器的應(yīng)用層還采集按鍵信息，將按鍵信息的數(shù)據(jù) 校驗處理后轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)據(jù)鏈路層，并通過物理層發(fā)送到相應(yīng)的無線呼叫器模塊。防數(shù)據(jù)碰撞設(shè)計中繼節(jié)點只轉(zhuǎn)發(fā)評分數(shù)據(jù)，所以在中繼節(jié)點上預(yù)留存儲空間，保 存該中繼節(jié)點所在組的一節(jié)課的評分，而總節(jié)點則到各中繼節(jié)點輪詢讀取，這樣設(shè)計，則中 繼節(jié)點至總節(jié)點之間不存在數(shù)據(jù)碰撞。學(xué)生用無線收發(fā)器到中繼節(jié)點的數(shù)據(jù)存在碰撞可 能，碰撞的時候進行重傳，采用節(jié)點編號作為重傳間隔，則可以最大程度保證重傳成功。低功耗設(shè)計采用可以通過無線來喚醒的低成本RF模塊CC1101，和低功耗MCU MSP430F2132，整個設(shè)備的平均待機工作電流在5μ A以下，兩節(jié)電池可以使用一年以上。注意力引導(dǎo)紅色最具備警示作用，同時，閃爍光源比較容易引起注意。同時，注意 控制燈光輻射的范圍，就可以保證不影響其他學(xué)生的注意力。本實用新型的有益效果采用無線呼叫技術(shù)，結(jié)合光和振動，不僅有效地達到提醒學(xué)生注意的目的，而且不 會影響其他正在專注聽課的學(xué)生，學(xué)生的自尊心也得到很好的保護。實現(xiàn)一課一評，并通過 電腦軟件實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集分析，形成評分體系。我們應(yīng)用紅色燈光和振動電子裝置，最大限度地來喚醒學(xué)生注意力轉(zhuǎn)向目標(biāo)，同 時又在最小范圍內(nèi)不影響到其他學(xué)生的注意力的新研究開發(fā)。目的是在老師授課中應(yīng)用， 提高學(xué)生的注意力，通過長期的提示，以至于養(yǎng)成注意力集中習(xí)慣。應(yīng)用紅色燈光直射目標(biāo) 體(但不直射眼睛，與桌面35度角，一般在下巴下方，這樣最大限度地控制影響其他學(xué)生的 學(xué)習(xí))，非散射，主要喚醒注意力不在授課老師目的地的學(xué)生，如走神、做小動作，容易分心、 活動過多、沖動任性、自控力差的學(xué)生。應(yīng)用控制聲音高振動電子設(shè)備來喚醒打瞌睡的學(xué) 生，同時又最大限度地控制影響其他學(xué)生的學(xué)習(xí)。本系統(tǒng)還可以實現(xiàn)考勤的功能，可以如實地反映學(xué)生考勤狀態(tài)。同時，也可以為教 師節(jié)約時間，無須人工點名。
圖1為所有模塊公用的RF模塊電路原理圖，其中由圖1Α、圖1Β、圖1C、圖ID四部 分組成；圖2為USB無線轉(zhuǎn)換器電路原理圖，其中由圖2Α、圖2Β、圖2C、圖2D、圖2Ε、圖2F、 圖2G、圖2Η、圖21、圖2J、圖I i^一個部分組成；圖3為學(xué)生用無線收發(fā)器電路原理圖，其中由圖3A、圖3B、圖3C、圖3D、圖3E、圖3F、圖3G、圖3H、圖31、圖3J、圖3K、圖3L十二個部分組成；圖4為教師用呼叫器電路原理圖，其中由圖4A、圖4B、圖4C、圖4D、圖4E、圖4F、圖 4G、圖4H、圖41、圖4J、圖4K、圖4L、圖4M、圖4N、圖40十五個部分組成；圖5為系統(tǒng)部署結(jié)構(gòu)圖，其中虛線表示無線連接。圖1——圖4中，相同連接線標(biāo)號視為相互電學(xué)連接，為簡潔起見，忽略電學(xué)連接 之連線。
具體實施方式
下面的實施例可更詳細的說明本實用新型，但不以任何形式限制本實用新型。裝置實施例1一種注意力喚醒及評分的教學(xué)輔助裝置，由硬件和計算機軟件組成，硬件包括學(xué) 生用無線收發(fā)器、教師用無線收發(fā)器、無線中繼器、電腦主機，軟件用于支持硬件實現(xiàn)功能， 其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)連接圖如圖5所示。其中，USB無線轉(zhuǎn)換器和電腦主機通過USB接口連接，學(xué)生 用無線收發(fā)器、教師用無線收發(fā)器、無線中繼器和USB無線轉(zhuǎn)換器之間采用無線通信的方 式連接。學(xué)生用無線收發(fā)器構(gòu)成=CCllOl無線數(shù)傳芯片和MSP430F2132單片機，另外配置 電源監(jiān)視模塊、微型振動馬達、鍵盤、發(fā)光二級管，其電路原理圖如圖3 (包括圖3A、圖3B、圖 3C、圖3D、圖3E、圖3F、圖3G、圖3H、圖31、圖3J、圖3K、圖3L十二個部分)所示。安裝在學(xué) 生課桌上，電池可拆卸。教師用無線收發(fā)器構(gòu)成=CCllOl無線數(shù)傳芯片和MSP430F2132單片機，另外配置 電源、鍵盤、顯示屏和微型振動馬達，其電路原理圖如圖4 (包括圖4A、圖4B、圖4C、圖4D、圖 4E、圖4F、圖4G、圖4H、圖41、圖4J、圖4K、圖4L、圖4M、圖4N、圖40十五個部分)所示。做 成細長形狀，課堂上，教師可以手持該設(shè)備當(dāng)教鞭使用。無線中繼構(gòu)成兩個CCllOl無線數(shù)傳芯片和MSP430F2132單片機，另外配置電源。主機構(gòu)成=CCllOl無線數(shù)傳芯片和MSP430F2132單片機，USB，另外配置電源。1、RF模塊，采用CCllOl芯片，6000，6002，1^5，50^，51，50為同單片機通信的5卩1接口 ；2、所有控制節(jié)點都采用MSP430F2132單片機作為控制芯片，通過SPI接口控制RF 模塊；3,USB無線轉(zhuǎn)換器通過CP2010USB驅(qū)動芯片與PC電腦進行通信，通過SPI接口控 制RF模塊，與通信節(jié)點進行通信交互，通過SPX1117從USB 口轉(zhuǎn)換獲得3. 3V的供電，其電 路原理圖如圖2 (包括圖2A、圖2B、圖2C、圖2D、圖2E、圖2F、圖2G、圖2H、圖21、圖2J、圖2K 十一個部分)所示；4、學(xué)生用無線收發(fā)器Pl 口連接鍵盤電路，接受鍵盤控制信息，并通過SPI接口控 制RF模塊接受發(fā)送無線信號，P3. 5，P3. 6與74HC164I0擴展芯片相連，控制8個LED燈， P3. 4控制微型振動馬達電路；5、教師用無線收發(fā)器Pl 口和P2. 2，P2. 3，P2.4，P2. 5，P2.6連接鍵盤電路，接受鍵 盤控制信息，P3. 5，P3. 6控制IXD，P3. 4控制震動馬達電路，SPXl 117為外接電源轉(zhuǎn)換電路；6、中繼節(jié)點，SPXl 117為外接電源轉(zhuǎn)換電路，Pl. 4，Pl. 4，Pl. 6，Pl. 7控制RF模塊 讀寫信號狀態(tài)燈，SP1，SP2接口分別控制兩組RF模塊，中繼節(jié)點通過2組RF模塊進行接受轉(zhuǎn)發(fā)USB無線轉(zhuǎn)換器與學(xué)生用無線收發(fā)器和教師用無線收發(fā)器的信息；7、軟件功能實現(xiàn)將采集到的評分信息按時間、評分人進行歸類存儲、實現(xiàn)評分數(shù) 據(jù)的統(tǒng)計和分析，并能為教學(xué)提供參考建議；8、評分項目的設(shè)計教學(xué)環(huán)境影響注意力評價檢測授課老師組織課堂環(huán)境。身體狀況影響注意力評價檢測學(xué)生自己的身體狀態(tài)。授課內(nèi)容影響注意力評價檢測授課老師授課技巧是否吸引我注意。重點內(nèi)容喚醒注意力評價檢測授課老師講到重點時是否喚醒我注意。注意力獲得喚醒概率評價檢測如我十次不注意時得到幾次喚醒。使用時，教師手持教師用無線收發(fā)器，同時講臺上也安裝一個相同編號和功能的 無線收發(fā)器。每個學(xué)生課桌上安裝一個學(xué)生用呼叫器，中繼節(jié)點安裝在教室外走廊上，總節(jié) 點安裝在機房，與中心控制PC連接。系統(tǒng)規(guī)模一個系統(tǒng)可容納256個分組，10000個以上學(xué)生用無線收發(fā)器。每個組 包括100個以內(nèi)的子機，1個服務(wù)機，1個中繼器。通信范圍學(xué)生用無線收發(fā)器與教師用呼叫器或中繼節(jié)點間的傳輸距離不超過 15米，中繼節(jié)點到總節(jié)點的傳輸距離不小于200米。通信方式每個組(班級)各自獨立一個頻點，一個頻點下的多址半雙工方式。頻點433MISM 頻點調(diào)制方式頻移鍵控方式FSK分機地址設(shè)置方式通過無線的方式配置工作流程(1)教師提示學(xué)生注意教師在教師用無線收發(fā)器上按座位號(如15號)+注意鍵，相應(yīng)座位號(15號) 的設(shè)備紅燈閃爍10秒鐘。學(xué)生在學(xué)生用無線收發(fā)器上按操作鍵可以停止紅燈閃爍。(2)教師警告學(xué)生教師在教師用無線收發(fā)器上按座位號(如15號)+警告鍵，相應(yīng)座位號(15號) 的學(xué)生用無線收發(fā)器設(shè)備振動馬達振動10秒鐘。學(xué)生在學(xué)生用無線收發(fā)器上按操作鍵可以停止振動。(3)教師提問學(xué)生教師在教師用無線收發(fā)器上按座位號(如15號)+提問鍵，相應(yīng)座位號(15號) 的學(xué)生用無線收發(fā)器設(shè)備藍燈閃爍5秒鐘(4)全體注意教師在教師用無線收發(fā)器上按0+注意鍵，所有座位的學(xué)生用無線收發(fā)器設(shè)備紅 燈閃爍10秒鐘。學(xué)生在學(xué)生用無線收發(fā)器上按操作鍵可以停止紅燈閃爍。(5)學(xué)生請求提問/回答座位號為15的學(xué)生按學(xué)生用無線收發(fā)器的操作鍵——教師用無線收發(fā)器顯示 屏顯示座位號，同時教師用無線收發(fā)器產(chǎn)生振動——教師用無線收發(fā)器按確認鍵，同意申請——學(xué)生用無線收發(fā)器的藍燈閃爍2秒——學(xué)生起立，向老師提問——或教師用無線收 發(fā)器按取消鍵，不同意申請——學(xué)生用無線收發(fā)器的紅燈閃爍2秒，或教師用無線收發(fā)器不 按鍵，課桌的紅燈閃爍2秒。(6)學(xué)生評分下課鈴響，總機通知所有喚醒器，啟動評分。所有座位的學(xué)生用無線收發(fā)器1號黃燈自動閃爍3分鐘。學(xué)生用無線收發(fā)器按評分鍵0 5，1號黃燈自動熄滅，2號黃燈開始閃爍，再次按 評分鍵，依次類推，5次評分之后，黃燈停止閃爍，評分數(shù)據(jù)先發(fā)送到本組內(nèi)的中繼器，由中 繼器臨時存儲，由主機采取對各中繼器的輪詢讀取。以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾 也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種注意力喚醒及評分的教學(xué)輔助裝置，其特征在于，包括學(xué)生用無線收發(fā)器、教師 用無線收發(fā)器、無線中繼器、USB無線轉(zhuǎn)換器和電腦主機，其中，USB無線轉(zhuǎn)換器和電腦主機 通過USB接口連接，學(xué)生用無線收發(fā)器、教師用無線收發(fā)器、無線中繼器和USB無線轉(zhuǎn)換器 之間采用無線通信的方式連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注意力喚醒及評分的教學(xué)輔助裝置，其特征在于，所述學(xué)生 用無線收發(fā)器由單片機MSP430F2132和無線數(shù)傳芯片CCllOl組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的注意力喚醒及評分的教學(xué)輔助裝置，其特征在于，所述學(xué)生 用無線收發(fā)器配置鍵盤、發(fā)光二極管和微型振動馬達。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的注意力喚醒及評分的教學(xué)輔助裝置，其特征在于，所述學(xué) 生用無線收發(fā)器配置電源監(jiān)視模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注意力喚醒及評分的教學(xué)輔助裝置，其特征在于，所述教師 用無線收發(fā)器由單片機MSP430F2132和無線數(shù)傳芯片CCllOl組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的注意力喚醒及評分的教學(xué)輔助裝置，其特征在于，所述教師 用無線收發(fā)器配置鍵盤、顯示屏和微型振動馬達。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注意力喚醒及評分的教學(xué)輔助裝置，其特征在于，所述無線 中繼器由單片機MSP430F2132和無線數(shù)傳芯片CCllOl組成，所述無線數(shù)傳芯片CCllOl的 數(shù)量為兩個。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注意力喚醒及評分的教學(xué)輔助裝置，其特征在于，所述USB 無線轉(zhuǎn)換器由單片機MSP430F2132和無線數(shù)傳芯片CCllOl組成，所述USB無線轉(zhuǎn)換器配置 USB轉(zhuǎn)換模塊和無線收發(fā)模塊，與所述電腦主機通過USB 口連接。
專利摘要本實用新型公開了一種教學(xué)輔助裝置，包括學(xué)生用無線收發(fā)器、教師用無線收發(fā)器、無線中繼器、USB無線轉(zhuǎn)換器和電腦主機。所述學(xué)生用無線收發(fā)器由單片機MSP430F2132和無線數(shù)傳芯片CC1101組成；所述教師用無線收發(fā)器由單片機MSP430F2132和無線數(shù)傳芯片CC1101組成；所述無線中繼器由單片機MSP430F2132和無線數(shù)傳芯片CC1101組成，所述無線數(shù)傳芯片CC1101的數(shù)量為兩個。本實用新型提供的無線教學(xué)輔助裝置結(jié)構(gòu)簡單，通過無線的方式，進行課堂教學(xué)輔助，通過適度的閃爍光源或振動效果，表達接收到的指令類型，以實現(xiàn)在現(xiàn)代中小學(xué)課堂中的無聲呼叫。
文檔編號G08B21/24GK201829030SQ201020254678
公開日2011年5月11日 申請日期2010年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月9日
發(fā)明者羅康輝, 黃總洪 申請人:上海天則生物醫(yī)藥科技有限公司