课堂行为记录仪及其记录方法

专利名称：课堂行为记录仪及其记录方法
技术领域：
本发明涉及教学辅助设备，尤其涉及课堂行为记录仪及其记录方法。
背景技术：
随着人们生活水平的日益提高、科学技术水平的不断进步，特别是自动控制技术 的普及，使得人们的生活越来越便利，也极大的方便了很多工程的控制和管理。但是教室、 课堂这个老师和学生最熟悉的地方却很少的应用自动控制技术。每次的考勤、课堂行为记 录等都要机械地让学生或是老师、领导手工完成，效率低下，如果数据量较大很可能无法准 确和及时的采集下来。所以让课堂以及一些办公场合的行为记录实现自动化和智能化无疑 是今后的发展趋势。而目前已有的技术，例如专利号为200720049980. X，名称为学生课堂表现联网记 录系统的发明，虽然也能够对学生的课堂行为进行记录，但该系统需要诸如网络协议，服务 器，数据库等方面的资源，需要学校的局域网络支持，建立的成本较高，教师使用起来也不 方便。再如专利号为200820106067. 3，名称为无线课堂教学质量评估装置，也相应的需要 无线网络方面的资源，也有一定的建立难度，使用起来也有不便。

发明内容
本发明目的在于设计这样一种记录仪仅通过一部手持仪器，使用一键记录方式 来记录课堂行为，并在课后用USB数据线直接上传至计算机处理，而无需应用网络方面的 资源。上述目的通过下述技术方案来实现
课堂行为记录仪，由操作机和设置于PC机中的模拟机组成；所述操作机包括单片机模 块、矩阵键盘模块、LCD液晶显示器、USB接口模块、震动发光提醒模块和存储器模块，矩阵 键盘模块与单片机模块的对应输入端相连，LCD液晶显示器和振动发光提醒模块与单片机 模块的对应输出端相连，存储器模块与单片机对应端口连接，USB接口模块与单片机对应端 口相连；所述模拟机是对应程序在PC机上生成的课堂行记录界面；所述操作机与所述模拟 机分别通过操作机上USB接口和模拟机所对应PC机的USB接口进行通讯连接。所述记录仪的进一步设计在于，所述单片机模块由单片机芯片和第一时钟振荡电 路组成；所述矩阵键盘模块是4 x4 矩阵键盘电路，所述USB接口模块主要由驱动芯片、电源转换芯片、第二时钟振荡电路和 USB接口组成，所述震动发光提醒模块主要由信号放大电路、发光管及振动器组成，所述存 储器模块为一存储芯片；第一时钟电路与单片机芯片的对应时钟端口连接，所述LCD液晶 显示器、驱动芯片、矩阵键盘电路与单片机的对应端口连接，第二时钟振荡电路与驱动芯片 的对应时钟端口连接，电源转换芯片的输出端与驱动芯片的对应端口连接，USB接口与电源 转换芯片输入端连接，信号放大电路的输出端连接发光管和振动器，其输入端与单片机的 对应端口连接，存储芯片通过/2C总线与单片机对应端口连接。所述记录仪的更进一步设计在于，所述键盘上的16个键为1个用于计时清零的开始键、
2个功能键——用于设置振动提醒的时间间隔的功能键1、用于区分前后记录的功能键
2、
和13个用于划分课堂行为的选项键，每一选项键对应一数字标识。所述记录仪的更进一步设计在于，所述课堂行记录界面包含打开设备图标、读取 设备图标、清除显示图标、关闭设备图标、另存为图标和按键设置图标及存储内容文本显示 框。所述记录仪的更进一步设计在于，所述按键设置图标，在其被点击后课堂行为选 项界面，该界面包含课堂行为选项文本输入框、课堂行为选择框及选择确认和消除图标，且 每一课堂行为对应一键盘的数字标识。所述记录仪的更进一步设计在于，所述USB接口模块包括CH375驱动芯片、 SPXl 117-3. 3电源转换芯片和USB接口，SPXl 117-3. 3电源转换芯片分别与CH375驱动芯片 对应端口及USB接口连接。所述记录仪的记录方法，包括如下步骤
1)在所述模拟机的课堂行为设置界面设置选项，；
2)设置完毕予以确认，进入步骤3)，如未确认则始终处于步骤1)的设置状态；
3)操作机的LCD液晶显示器提醒设置振动间隔时间；
4)用功能键1设置振动间隔时间，如未设置则按默认间隔时间；
5)操作机的LCD液晶显示器提醒是否继续前次记录模式；
6)如继续前次记录模式，先按动功能键2以区分继续或重新记录模式，再按动开始键； 如不继续则直接按动开始键，按动开始键后开始计时；
7)判别是否到振动间隔时间，如在振动间隔时间内按动所述选项键，将选项结果存入 存储器；如振动间隔时间到，未按动选项键，震动发光器震动发光，LCD液晶显示器提醒按 动对应课堂行为的选项键，如仍未按动，振动发光器不断振动发光直到按动选项键，将选项 结果存入存储器；
8)操作机的LCD液晶显示器提醒是否结束关闭电源，如记录结束关闭电源，如不结束 转入步骤5)。所述记录方法的进一步设计在于，所述功能键1设置振动间隔时间是每按一次 功能键1增加时间T，所述默认间隔时间是T。本发明的有益效果在于(1)本发明的记录仪记录数据时十分方便，并且体积较 小、便于携带，功耗低，尤其是采用了流行的USB接口作为数据传输通道，可以将所有数据 上传并保存在PC机上，实现无纸化办公。(2)制作简便且成本低廉，可以很好的满足对主 讲教师和学生课堂行为表现的记录，这是同类产品所不具备的。


图1为本发明记录仪操作机结构示意图。图2是整个记录仪操作机的电路原理图。图3是本发明模拟机的课堂行为设置选项界面。图4是本发明模拟机的课堂行为文本记录界面。
图5是本发明方法一实例的流程框图。
具体实施例方式本发明记录仪操作机由操作机和设置于PC机中的模拟机组成，参见图1。对照图2，操作机主要由USB接口模块A、矩阵键盘模块B、存储器模块C、IXD液晶 显示器G、震动发光提醒模块E和单片机模块F组成。单片机模块F作为主控制器，采用AT89C52芯片，使用C语言在Keil C51开发环 境下编程。其PO 口为数据线，可作为与CH375和IXD的八位数据端口 ；Pl 口为矩阵键盘的 行和列的扫描口 ；P2 口为地址线端口，用以识别CH375芯片和IS24C512存储器芯片，并且 将P2~0、P2"l端口分别设置为/2C总线的SCL和SDA端口，来控制存储器芯片的读写；P3 口为其他一些控制端口。 矩阵键盘模块B采用4 x4矩阵键盘电路，其行列线接在单片机Pl 口，采用翻转法 扫描识别键盘。设置了功能键1、功能键2和开始键及用1一13标识的13个选项键，用以 对应13个课堂行为记录的选项键。功能键1可以用来设置震动提醒的时间间隔，如每按一 下，时间间隔加3分钟；功能键2用来选择记录仪的工作模式，按下表示工作在继续前次工 作记录模式，未按，表示工作在重新记录模式；按下开始键，记录就开始计时，等待用户记录 数据。1一13个键号对应相应的课堂行为表现，如标识为5的5号键对应学生迟到的课堂 行为，8号键则对应学生玩手机，按下5号键或8号键操作机将数字5或8记录在IS24C512 芯片中，则分别记录了学生迟到和学生玩手机两种课堂表现。IXD液晶显示器G的D[7..0]接单片机八位数据端口 P0，LCD_E为控制使能端， LCD_Rff为读写选择端口，LCD_RS为数据命令选择端口，分别接到单片机P3 口相应端口。USB接口模块主要由CH375驱动芯片、SPXl 117-3. 3电源转换芯片和USB接口组
成。CH375的八位数据端接单片机的PO 口，D+和D-端口接USB接口的D+和D-端，茂作为
CH375的片选信号，m为读信号，WR为写信号，当AO为1是对CH375进行命令操作，而当 AO为0时，即对CH375进行数据操作。那么单片机对CH375的命令操作时，地址为0x84fT， 数据操作时，地址为OxSOff，至此即实现单片模块对USB接口的控制。存储模块C为IS24C512存储芯片，通过/2C总线与单片机连接，SCL为时钟线，SDA 为数据线。震动发光提醒模块主要由信号放大电路、发光管D2及振动器(未画出)组成。信号 放大主要电路由三极管Q3、发光管D2和P5接线器连接的振动器组成。三极管Q3的基极通 过耦合电阻R3连接于单片机模块的ZD端的，发射极连接发光管D2，集电极分通过接线器 P5连接的振动器。模拟机采用VC++6. 0下的MFC编程，其生成的界面见图3。由于利用了 CH375作 为USB设备的驱动芯片，所以系统中要添加CH375的动态链接库CH375DLL. dll，系统文件 CH375WDM. sys ；在MFC工程中需要添加库文件CH375DLL. lib，包含头文件CH375DLL. h。传 输通道利用USB2.0传输协议，并将其设计为内置模式，
对照图3，课堂行记录界面包含打开设备图标、读取设备图标、清除显示图标、关闭设备 图标、另存为图标和按键设置图标及存储内容文本显示框。点击打开设备，然后再点击读取数据，就可以将操作机中的存储内容快速的上传显示在左边的文本窗口 1中，上传完毕之 后，可以先关闭设备，然后点击另存为，将数据导出为文本文件格式，即可以将数据方便的 存储在PC机上，供用户处理。按键设置按钮点击之后出现图4的课堂行为选项的设置界 面，该界面包括课堂行为设置或修改的文本输入框2、课堂行为选择框3及选择确认图标和 消除图标，且每一课堂行为对应于左侧选项键下的键盘的数字标识。本实施例设计了 13个 按键供用户定义，本实施例定义了 8个选项作为参考，点击文本输入框2中对应于键盘数字 标识的位置，可以设置或修改对应键盘所代表的课堂行为，在文本输入框2中输入要定义 的课堂行为，然后点确认，对应于的选择框3中的选项作相应变化，与本输入框2的内容一 致。模拟机设置键值对应的课堂行为选项，是便于翻译从操作机上传的大量数据， IS24C512中存储的是课堂行为选项对应的键值数据，这样利用键值数据为载体，上位机再 将键值数据还原为课堂行为表现，就可以记录大量的关于课堂内的信息了，并且在数据显 示窗口可以很直观的显示各个时间段课堂内的教学信息。参照图5，上述记录仪的工作流程具体如下
事先在PC机端的模拟机中设置好各键值对应的课堂行为选项，例如；1一老师讲课热 情饱满；2—老师认真板书；3—老师提问；4一师生积极互动；5—学生迟到；6—学生积极提 问；7—学生交头接耳；8—学生玩手机等。设置完毕予以确认，如未确认则始终处于设置状 态。将PC机与操作机用两端接有USB接口的数据线通过各自USB端口进行连接。打开操 作机，其上的IXD液晶显示器显示“请按功能键1设置振动间隔时间”，每按下一次功能键 1，间隔时间增加T，本实施例T=3分钟，通过功能键1设置振动间隔时间，若未点击，则默认 是3分钟。接下来LCD液晶显示器提醒是否继续前次记录模式，按下功能键2，操作机工作 在继续上次记录模式，未点击则工作在重新记录模式，按下开始按键，操作机就开始计时， 等待用户记录数据，此时，如果有同学玩手机，那么听课教师按下8号键，然后在IXD上可以 显示数字8，如果在预定时间之内用户没有按下所述选项键，操作机就会发光伴随震动，提 醒听课教师及时记录数据，直到老师按下一选项键，才停止提醒，并恢复重新计时；同时单 片机通过/2C总线方式将数据8存入IS24C512存储器，记录仪重新计时，等待用户再次按 动选项键。如果这时老师提问题，那么听课教师就可以按下3号键，LCD上显示数字3，同时 单片机通过/3C总线方式将数据3存入IS24C512存储器，记录仪重新计时，等待老师再次 按选项键，如此反复。如果下课了，听课教师可以按下开关，则本次记录结束。如果还有下 节课要记录，那么听课老师可以在开机之后，按下功能键2，就可以接着上一节课的数据之 后继续记录了。听课完毕之后，在保持操作机与模拟机建立起通讯连接的基础上，打开PC机上的 模拟机，点击打开设备图标，会弹出“打开设备成功的界面”，如未弹出该界面，就要检查USB 连接线是否连接。再点击模拟机上的读取数据图标，就可以在窗口左边的栏目里显示出记 录的各个时段的课堂行为表现了。由于数据量比较大，模拟机设置了另存为功能，点击另存 为按键，可以将窗口中的数据保存为文本文件的格式，既能方便地将数据保存到PC中，又 可以再加载到其他办公软件中进行数据处理。保存完毕之后，点击关闭设备，就可以断开 USB的连接线了，至此所有工作完毕。
权利要求
1.课堂行为记录仪，其特征在于由操作机和设置于PC机中的模拟机组成；所述操作机 包括单片机模块、矩阵键盘模块、LCD液晶显示器、USB接口模块、震动发光提醒模块和存储 器模块，矩阵键盘模块与单片机模块的对应输入端相连，LCD液晶显示器和振动发光提醒模 块与单片机模块的对应输出端相连，存储 器模块与单片机对应端口连接，USB接口模块与单 片机对应端口相连；所述模拟机为对应程序在PC机上生成的课堂行记录界面；所述操作机 与所述模拟机分别通过操作机上USB接口和模拟机所对应PC机的USB接口进行通讯连接。
2.根据权利要求1所述的课堂行为记录仪，其特征在于所述单片 机模块由单片机芯片和第一时钟振荡电路组成；所述矩阵键盘模块是4x4矩阵键盘电路，所述USB接口模块主要由驱动芯片、电源转换芯片、第二时钟振荡电路 和USB接口组成，所述震动发光提醒模块主要由信号放大电路、发光管及振动器组成，所述 存储器模块为一存储芯片；第一时钟电路与单片机芯片的对应时钟端口连接，所述LCD液 晶显示器、驱动芯片、矩阵键盘电路与单片机的对应端口连接，第二时钟振荡电路与驱动芯 片的对应时钟端口连接，电源转换芯片的输出端与驱动芯片的对应端口连接，USB接口与电 源转换芯片输入端连接，信号放大电路的输出端连接发光管和振动器，其输入端与单片机 的对应端口连接，存储芯片通过/2σ总线与单片机对应端口连接。
3.根据权利要求2所述的课堂行为记录仪，其特征在于所述键盘电路上的16个键为1个用于计时清零的开始键、2个功能键——用于设置振动提醒的时间间隔的功能键1、用于区分前后记录的功能键2、和13个用于划分课堂行为的选项键，每一选项键对应一数字标识。
4.根据权利要求3所述的课堂行为记录仪，其特征在于所述课堂行记录界面包含打开 设备图标、读取设备图标、清除显示图标、关闭设备图标、另存为图标和按键设置图标及存 储内容文本显示框。
5.根据权利要求4所述的课堂行为记录仪，其特征在于所述按键设置图标，在其被点 击后课堂行为选项界面，该界面包含课堂行为选项文本输入框、课堂行为选择框及选择确 认和消除图标，且每一课堂行为对应一键盘的数字标识。
6.根据权利要求1所述的课堂行为记录仪，其特征在于所述USB接口模块包括CH375 驱动芯片、SPX1117-3. 3电源转换芯片和USB接口，SPXl 117-3. 3电源转换芯片分别与CH375 驱动芯片对应端口及USB接口连接。
7.如权利要求1至6任一项所述的课堂行为记录仪的记录方法，其特征在于包括如下 步骤(1)在所述模拟机的课堂行为设置界面设置选项，；(2)设置完毕予以确认，进入步骤(3)，如未确认则始终处于步骤(1)的设置状态；(3)操作机的LCD液晶显示器提醒设置振动间隔时间；(4)用功能键1设置振动间隔时间，如未设置则按默认间隔时间；(5)操作机的LCD液晶显示器提醒是否继续前次记录模式；(7)判别是否到振动间隔时间，如在振动间隔时间内按动所述选项键，将选项结果存入 存储器；如振动间隔时间到，未按动选项键，震动发光器震动发光，LCD液晶显示器提醒按 动对应课堂行为的选项键，如仍未按动，振动发光器不断振动发光直到按动选项键，将选项 结果存入存储器；(8)操作机的LCD液晶显示器提醒是否结束关闭电源，如记录结束关闭电源，如不结束 转入步骤(5)。
8.根据权利要求7所述的记录方法，其特征在于所述功能键1设置振动间隔时间是 每按一次功能键1增加时间T，所述默认间是T。
全文摘要
本发明涉及课堂行为记录仪及其记录方法。课堂行为记录仪，由操作机和设置于PC机中的模拟机组成；所述操作机包括单片机模块、矩阵键盘模块、LCD液晶显示模块、USB接口模块、震动发光提醒模块和存储器模块；所述模拟机是对应程序在PC机上生成的课堂行记录界面；所述操作机与所述模拟机分别通过操作机上USB接口和模拟机所对应PC机的USB接口进行通讯连接。记录方法，包括在所述模拟机的课堂行为设置界面设置选项；设置振动间隔时间；选择记录模式；判别是否在振动间隔时间内做选项记录；如未做进行振动提醒直到做出选项记录；选项记录存储器和提醒是否结束关闭电源等步骤。其优点是记录方便，体积较小、便于携带；数据上传并保存在PC机上，实现无纸化办公。
文档编号G09B5/00GK102005137SQ20101052924
公开日2011年4月6日 申请日期2010年11月3日 优先权日2010年11月3日
发明者冯军, 杨永杰, 申红明, 盛晓伟, 章国安, 鞠国峰 申请人:南通大学