便攜式課堂點名答題系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種便攜式課堂點名答題系統(tǒng),其特征是,包括答題器、接收終端、上位機和電源模塊,答題器通過無線通信連接接收終端,接收終端通過串口將數(shù)據(jù)上傳上位機,所述答題器包括第一微處理器模塊、光學(xué)指紋識別模塊、第一無線通信模塊、觸摸模塊,所述第一微處理器模塊分別連接光學(xué)指紋識別模塊、第一無線通信模塊和觸摸模塊;一種便攜式課堂點名答題系統(tǒng)通過答題器與接收終端采用無線通信的方式,省去了布線的不便;點名答題器使用光學(xué)指紋識別模塊,節(jié)省課堂點名浪費的時間,更防止課堂點名簽到代簽情況的發(fā)生,有利于老師公平公正給定平時成績;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,操作簡便。
【專利說明】
便攜式課堂點名答題系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種課堂點名答題系統(tǒng),用于課堂簽到和即時答題的裝置。
【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成績和總評成績。傳統(tǒng)課堂教師主要采用口頭點到的方式,常常要花費近10分鐘的時間。而提問時,只有少數(shù)同學(xué)愿意主動舉手回答,無法及時獲取全體同學(xué)對知識點的掌握情況。不僅降低課堂效率,還無法真正調(diào)動課堂氛圍,提高學(xué)習(xí)積極主動性。如今有一種按鍵式的答題器,老師提問,同學(xué)把正確答案通過按鍵輸?shù)皆O(shè)備中,然后通過連線將同學(xué)們的答案傳到老師的端口,老師在電腦上就能知道同學(xué)們的答題情況,這樣的一種設(shè)備簡化了課堂提問答題的程序,提高了課堂效率,增加了教學(xué)的樂趣,但仍存在以下問題:1、可能有學(xué)生代其他沒有來上課的同學(xué)冒簽,這樣造成老師無法公平公正地給出平時成績;2、每次回答問題,都要按動按鍵,這樣難免十分繁瑣,同時太頻繁的按鍵容易損壞;3、布線的方式通信成本高;4、由于沒有詳細的數(shù)據(jù)統(tǒng)計,老師對學(xué)生了解掌握程度不夠。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]為提高課堂點名效率,防止代簽到現(xiàn)象,彌補傳統(tǒng)課堂教學(xué)師生交流不足以及對學(xué)生知識點掌握情況難以及時掌握等方面的欠缺,增加學(xué)習(xí)積極性,活躍課堂氣氛,本實用新型提供一種便攜式課堂點名答題系統(tǒng),可以實現(xiàn)出勤情況、答題情況的實時統(tǒng)計。
[0004]為實現(xiàn)上述的技術(shù)目的,本實用新型的技術(shù)方案是:一種便攜式課堂點名答題系統(tǒng),其特征是,包括答題器、接收終端、上位機和電源模塊,答題器通過無線通信連接接收終端,接收終端通過串口將數(shù)據(jù)上傳上位機,上位機教師端采用可視化界面設(shè)計,所述答題器包括第一微處理器模塊、光學(xué)指紋識別模塊、第一無線通信模塊、觸摸模塊,所述第一微處理器模塊分別連接光學(xué)指紋識別模塊、第一無線通信模塊和觸摸模塊。
[0005]進一步的,所述接收終端包括第二微處理器模塊和第二無線通信模塊,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]進一步的,所述觸摸模塊為TFT— IXD觸摸屏。
[0008]進一步的,所述答題器和接收終端均連接LED指示燈。
[0009]進一步的,所述光學(xué)指紋識別模塊為FPMlOA指紋模塊。
[0010]進一步的,所述第一無線通信模塊和第二無線通信模塊為NRF24L01無線模塊。
[0011]進一步的,所述觸摸模塊設(shè)置有休眠模式,休眠時間設(shè)置為觸摸模塊超過40s無操作進入休眠模式。
[0012]答題器包括的光學(xué)指紋識別模塊FPMlOA由第一微處理器模塊STM32F103ZET6通過串口來控制,光學(xué)指紋識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)指紋識別模塊FPMlO用來采集錄入學(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,將學(xué)生的姓名學(xué)號也一并錄入,每個學(xué)生的指紋都對應(yīng)著相應(yīng)的姓名學(xué)號,第一微處理器模塊STM32F103ZET6通過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”、“刪除”等虛擬按鍵;數(shù)字虛擬按鍵可以在光學(xué)指紋識別模塊FPMlOA無法采集指紋等特殊情況時,用輸入學(xué)號的方式來代替指紋識別模塊點名簽到,是作為一種補充解決方案;英文字母用來填寫答題內(nèi)容,漢字用來確定和改變填寫的信息;電源模塊通過穩(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別觸摸模塊的操作和光學(xué)指紋識別模塊FPMlO的采集到的指紋圖形并保存相應(yīng)的反饋信息,然后控制第一無線通信模塊NRF24L01傳送保存的信息;當(dāng)觸摸模塊處于待機狀態(tài)時黃色LED燈閃爍;當(dāng)信息成功發(fā)送到點名答題接收終端時,綠色LED燈閃爍一次;發(fā)送失敗時則紅色LED燈不停閃爍提示重新發(fā)送。
[0013]點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線通信模塊NRF24L01接收從答題器傳來的數(shù)據(jù),并保存,然后將數(shù)據(jù)傳送給上位機;串口電路負責(zé)實現(xiàn)點名答題接收終端與上位機計算機的連接;當(dāng)點名答題接收終端和上位機連接成功時藍色LED燈就會閃爍,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]上位機是教師端最重要的組成部分,VB語言編寫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)計遵從簡潔的原則,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部分,包括點名、答題、統(tǒng)計及控制,各個部分相互獨立;教師界面打開后,在教師手動打開點名冊后,自動生成點名日期,待教師打開端口就會發(fā)送點名指令,端口打開,軟件就會判斷是否有串口數(shù)據(jù),如有數(shù)據(jù)觸發(fā)事件,在點名冊里相應(yīng)位置進行標(biāo)記注冊學(xué)生姓名學(xué)號;當(dāng)教師設(shè)計好題目答案并手動點開始答題指令,軟件并且再次判斷端口事件,重復(fù)點名時程序,將截取到的答案標(biāo)記在相應(yīng)姓名學(xué)號之后,最后軟件統(tǒng)計數(shù)據(jù)并且以圖表顯示詳細情況。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比較,本實用新型便攜式課堂點名答題系統(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線通信的方式,省去了布線的不便;
[0017]2.點名答題器使用光學(xué)指紋識別模塊,節(jié)省課堂點名浪費的時間,更防止課堂點名簽到代簽情況的發(fā)生,有利于老師公平公正給定平時成績;
[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,外觀簡潔,操作簡便;
[0019]4.答題器中觸摸屏采用節(jié)電設(shè)計,當(dāng)超過40s觸摸屏無操作時,屏幕亮度自動變暗,觸摸屏進入休眠模式。從而最大限度的降低功耗;
[0020]5.上位機教師端采用可視化界面設(shè)計,教師界面的設(shè)計遵從簡潔的原則,但是保持功能上的完整,并且上位機可連將出勤答題等信息實時詳細的統(tǒng)計顯示出來,加深了老師對每一位學(xué)生的了解掌握。
【附圖說明】
[0021]圖1是本實用新型的原理圖;
[0022]圖2是本實用新型結(jié)構(gòu)不意圖;
[0023]圖3是本實用新型工作流程示意圖;
[0024]圖4是本實用新型系統(tǒng)中上位機教師端界面的功能框架圖;
[0025]圖5是本實用新型系統(tǒng)中上位機教師端界面的示意圖;
[0026]圖6是本實用新型系統(tǒng)中答題器的學(xué)號輸入界面示意圖;
[0027]圖7是本實用新型系統(tǒng)中答題器的題目答案輸入界面示意圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本實用新型的技術(shù)方案,而不能以此來限制本實用新型的保護范圍。
[0029]如圖1至圖2所示,一種便攜式課堂點名答題系統(tǒng),包括學(xué)生端答題器1、接收終端
2、上位機3和電源模塊,答題器通過無線通信連接點名答題接收終端,實現(xiàn)答題器和接收終端之間數(shù)據(jù)的有序傳輸,接收終端通過串口將數(shù)據(jù)上傳給上位機,所述電源模塊為整個系統(tǒng)提供電源,教師通過上位機程序統(tǒng)計出勤和答題情況,所述答題器包括第一微處理器模塊STM32F103ZET6、光學(xué)指紋識別模塊FPM10A、第一無線通信模塊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)指紋識別模塊、第一無線通信模塊和觸摸模塊。第一微處理器模塊分別通過FSMC和串口控制識別觸摸屏和光學(xué)指紋識別模塊端的操作并保存相關(guān)信息,然后控制第一無線通信模塊NRF24L01傳送保存的信息到接收終端2。
[0030]所述點名答題接收終端包括第二微處理器模塊STM32F103ZET6、第二無線通信模塊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中所示的點名答題接收終端2和教師端上位機3連接成功時,當(dāng)點名答題接收終端和上位機連接成功時藍色LED燈閃爍,接收終端通過無線模塊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,電源模塊通過穩(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,答題器首先進行界面的初始化,然后通過軟件程序判斷是否有上位機的請求,是的話就解鎖并掃描觸摸屏,然后判斷是何種請求;如果是點名請求,則通過光學(xué)指紋識別模塊FPMlOA掃描指紋圖像,如果出現(xiàn)指紋圖像無法掃描等特殊情況,則進入圖6所示的界面,學(xué)生可通過觸碰界面中的虛擬數(shù)字按鍵0-9輸入自己的學(xué)號進行點名簽到;如果是答題請求,則進入圖7所示的界面,學(xué)生通過觸碰英文字母A、B、C、等選擇自己的答案并觸碰漢字“確認”、“刪除”等確定或修改自己的答案,初次采集指紋的同時,將學(xué)生的姓名學(xué)號也一并錄入,每個學(xué)生的指紋都對應(yīng)著相應(yīng)的姓名學(xué)號,第一微處理器模塊分別通過FSMC和串口控制識別觸摸屏和光學(xué)指紋識別模塊端的操作并保存相關(guān)信息,然后控制第一無線通信模塊NRF24L01傳送保存的信息到接收終端2,發(fā)送完成,綠色的LED燈會閃爍一次提示發(fā)送,如果發(fā)送失敗,紅色LED燈會不停閃爍提示學(xué)生重新操作,當(dāng)超過40s觸摸屏無操作,屏幕亮度自動變暗,觸摸屏進入待機模式,雙擊可重新喚醒屏幕。
[0032]圖4所示的是上位機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名、答題、統(tǒng)計及控制四部分構(gòu)成。
[0033]圖5是上位機教師端界面的示意圖,控制欄里的命令窗口是教師端啟動的第一步,為了確保統(tǒng)計數(shù)據(jù)的正確性和邏輯性,教師必須要先打開文件,文件中有學(xué)生的姓名和對應(yīng)的學(xué)號,相應(yīng)欄會顯示應(yīng)到人數(shù),此時學(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,如果串口號沒有顯示,則刷新端口。選擇串口號然后打開串口,此時將學(xué)生端觸摸屏將解鎖,學(xué)生開始在在光學(xué)指紋識別模塊按下指紋進行點名簽到,如果出現(xiàn)光學(xué)指紋識別模塊無法識別指紋等特殊情況,系統(tǒng)會報錯,觸摸屏進入圖6所示界面,學(xué)生通過虛擬按鍵輸入學(xué)號進行簽到。點名欄主要顯示當(dāng)前點名狀態(tài),包括已到、未到、請假人數(shù),點名過程中學(xué)生姓名和對應(yīng)的學(xué)號以及出勤與否會顯示在點名欄上方文本框內(nèi)。確認點名完畢或者上課信號發(fā)出,出勤率會以統(tǒng)計餅圖形式顯現(xiàn),也同時會出現(xiàn)在統(tǒng)計欄中。答題欄包括答題、統(tǒng)計、隨機提問3個命令。教師發(fā)出開始答題命令后,學(xué)生端觸摸屏進入圖7所示界面,學(xué)生可以輸入自己的答案,觸碰確認發(fā)送答案;教師手動設(shè)置正確答案,點擊統(tǒng)計命令,則下方統(tǒng)計欄會顯示正確率和未答人數(shù)等答題情況,答案分布也會以直方圖形式呈現(xiàn)。隨機提問是為了照顧選擇困難的教師們,讓系統(tǒng)隨機提問。使用的圖表控件提供了多種統(tǒng)計方案,餅圖和直方圖能夠分別直觀體現(xiàn)簽到情況和答題情況。使用軟件進行統(tǒng)計后,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)生們的實際需求,尤其答題統(tǒng)計,會是教師課堂教學(xué)反饋的重要手段。
[0034]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)人員來說,在不脫離本實用新型技術(shù)原理的前提下,還可以做出若干改進和變形,這些改進和變形也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種便攜式課堂點名答題系統(tǒng),其特征是,包括答題器、接收終端、上位機和電源模塊,答題器通過無線通信連接接收終端,接收終端通過串口將數(shù)據(jù)上傳上位機,所述答題器包括第一微處理器模塊、光學(xué)指紋識別模塊、第一無線通信模塊、觸摸模塊,所述第一微處理器模塊分別連接光學(xué)指紋識別模塊、第一無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名答題系統(tǒng),其特征是,所述觸摸模塊為TFT—LCD觸摸屏。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式課堂點名答題系統(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名答題系統(tǒng),其特征是,所述光學(xué)指紋識別模塊為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名答題系統(tǒng),其特征是,所述第一無線通信模塊和第二無線通信模塊為NRF24L01無線模塊。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的便攜式課堂點名答題系統(tǒng),其特征是,所述觸摸模塊設(shè)置有休眠模式,休眠時間設(shè)置為觸摸模塊超過40s無操作進入休眠模式。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式課堂點名答題系統(tǒng),其特征是,所述上位機采用可視化界面設(shè)計。
【文檔編號】G09B7/00GK205486931SQ201620111794
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年2月3日
【發(fā)明人】王婷婷, 李志鵬, 葛益嫻
【申請人】南京信息工程大學(xué)