课堂教学辅助系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及通信领域，具体而言，设及一种课堂教学辅助系统。
【背景技术】
[0002] 中共中央、国务院印发的《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020 年）》，提出要把提高质量作为教育改革发展的核屯、任务，把教育资源配置和学校工作重点 集中到强化教学环节、提高教育质量上来。
[0003] 到课率和课堂参与度无疑是衡量课堂教学质量的基础性指标，而长期W来，国内 大部分学校，采取的到课率统计方式仍为任课教师点到运种最为传统的方式，运种方式虽 然简单，但是却直接浪费了教师的课堂授课时间，降低了教学质量。课堂上师生互动，也通 常采用教师和学生一对一问答的方式，课堂参与度较低。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的主要目的在于公开了一种课堂教学辅助系统，W至少解决相关技术 中采用传统课堂互动方式导致学生参与率低的问题。
[0005] 根据本实用新型，公开了一种课堂教学辅助系统。
[0006] 根据本实用新型的课堂教学辅助系统包括：多个学生用设备，每个学生用设备均 包括：第一无线收发装置，第一微控制器、输入输出装置，其中，所述第一微控制器经由所述 输入输出装置收集来自于学生的数据，并经由所述第一无线收发装置发送至教师用设备； 所述教师用设备，包括：第二无线收发装置，第二微控制器、USB转串口装置，其中，所述第 二微控制器经由第二无线收发装置接收来自于所述第一无线收发装置的数据，并经由第二 微控制器的串口及所述USB转串口装置发送给上位机；上位机，包括：USB接口，其中，所述 USB接口与所述教师用设备的所述USB转串口装置相连接，所述上位机经由所述USB接口接 收来自于所述教师用设备的所述数据，对所述数据进行处理并显示处理结果。
[0007] 通过本实用新型提供的课堂教学辅助系统，解决了相关技术中课堂上师生互动， 采用教师和学生一对一问答的方式，导致课堂参与度较低的问题，采用本实用新型提供的 系统可W使学生在课堂上和教师进行实时无线通讯，对于教师提出的问题、课堂测验、课堂 竞赛等互动式教学内容，学生都可W通过该系统做出回答，并将数据上传至上位机处理和 显示，因此有效地提高了学生课堂参与度，提高了教学质量。
【附图说明】
[0008] 图1是根据本实用新型实施例的课堂教学辅助系统的架构图；
[0009] 图2是根据本实用新型优选实施例的教师用设备的结构示意图；W及
[0010] 图3是根据本实用新型优选实施例的学生用设备的结构示意图。
【具体实施方式】
[0011] 下面结合说明书附图对本实用新型的具体实现方式做一详细描述。
[0012] 图1是根据本实用新型实施例的课堂教学辅助系统的架构图。如图1所示，该课 堂教学辅助系统包括：
[0013] 多个学生用设备10,每个学生用设备均包括：第一无线收发装置100,第一微控制 器102、输入输出装置104,其中，上述第一微控制器102经由上述输入输出装置104收集来 自于学生的数据，并经由上述第一无线收发装置100发送至教师用设备；
[0014] 上述教师用设备12,包括：第二无线收发装置120,第二微控制器122、USB转串口 装置124,其中，上述第二微控制器102经由第二无线收发装置120接收来自于上述第一无 线收发装置100的数据，并经由第二微控制器122的串口及上述USB转串口装置124发送 给上位机；
[0015] 上位机14,包括：USB接口 140,其中，上述USB接口 140与上述教师用设备的上述 USB转串口装置124相连接，上述上位机14经由上述USB接口 140接收来自于上述教师用 设备的上述数据，对上述数据进行处理并显示处理结果。
[0016] 相关技术中课堂上师生互动，采用教师和学生一对一问答的方式，导致课堂参与 度较低的问题，采用图1所示的系统，可W使学生在课堂上和教师进行实时无线通讯，对 于教师提出的问题、课堂测验、课堂竞赛等互动式教学内容，学生都可W通过该系统做出回 答，并将数据上传至上位机处理和显示，因此有效地提高了学生课堂参与度，提高了教学质 量。
[0017] 优选地，上述上位机14,还经由上述USB接口 140向上述教师用设备发送控制指 令；上述教师用设备12,还经由上述USB转串口装置124接收来自于上述上位机的控制指 令，并经由上述第二无线收发装置120将上述控制指令发送至上述多个学生用设备10 ;上 述多个学生用设备10,还经由上述第一无线收发装置100接收来自于上述教师用设备12的 上述控制指令。
[0018] 其中，上述控制指令包括但不限于：点名指令、答题指令、停止指令，本系统可W设 定为点名、答题和停止等模式，教师可通过上位机（例如，PC机）进行模式选择。
[0019] 在载波通信过程中，为保证系统的稳定性和抗干扰性，教师用设备和多个学生用 设备之间通过无线信道（例如，433MHz频道）构建成一种星型拓扑结构的无线微网络。该 网络是一个单跳系统，网络中所有学生用设备都与教师用设备进行双向通信，各学生节点 间并不通信。
[0020] 优选实施过程中，各学生用设备主要负责收集学生输入的数据然后通过第一无线 收发装置上传到教师用设备。教师用设备一方面负责接收来自各学生用设备上传的数据， 并将数据打包把接收到的通过串口通信方式上传至上位PC机；另一方面接收来自上位机 的控制指令，并将指令下发至各学生用设备，来完成题目下发，到课率统计等任务。上位机 一方面负责接收教师用设备上传的数据，并对其进行相应的处理及显示，另一方面接收教 师的控制指令，并通过教师用设备W广播方式下发到学生用设备。
[0021] 优选地，各个上述学生用设备均还包括：第一直流电源106,上述教师用设备还包 括：第二直流电源126。
[0022] 优选实施过程中，第一直流电源106和第二直流电源126均可W为3. 3V直流电 源。考虑到将学生用设备和教师用设备设计为一种手持设备，故低功耗是一个重点考虑因 素。
[0023] 优选地，如图2所示，教师用设备中，上述第一无线收发装置包括：无线射频忍片 nRF905 ;第一微控制器为单片机MSP430系列MSP4302553 ;输入输出装置包括：发光二极管 L邸灯、按键；W及供电的3. 3V直流电源。
[0024] 优选地，如图3所示，学生用设备中，上述第二无线收发装置包括：无线射频忍片 nRF905 ;第二微控制器为单片机MSP430系列MSP4302553 ;上述USB转串口装置包括：USB转 串口忍片C册04 ;化及供电的3. 3V直流电源。
[0025] 微控制器是教师用设备和学生用设备的控制中屯、，本系统从低功耗方面考虑，选 择TI公司生产的低功耗16位单片机MSP430G2553,该单片机供电范围为1. 8~3. 6V，具有 16kB的闪存和512B的RAM,具有超低功耗及5种节能模式，在IMHz频率和2. 2V电压条件 下，运行模式功耗为230 y A，待机模式只有0. 5 y A超低功耗，内置的2个16位定时器、1个 通用串行通信接口。
[0026] 无线收发装置在系统中负责无线数据传输，本系统采用挪威Nordic公司的无线 射频忍片nRF905。其功耗非常低，工作于W -10地m的输出功率发射时电流只有IlmA,工作 于接收模式时的电流为12. 5mA。内建空闲模式与关机模式，易于实现节能。该忍片通过SPI 接口和微控制器进行无线数据传送，并利用Nordic公司的化OCkBurst技术和微控制器进 行高速无线数据传送不需要昂贵的高速微控制器来进行数据处理，信息传输高速且可靠。 一次的数据传输量最多为32B，最大传输速度可达到100化PS，发射功率最大可达10地m，接 收灵敏最大为-100地m。工作电压为1. 9~3. 6V，片内集成了电源管理、晶体振荡器、低噪声 放大器、频率合成器功率放大器等模块，不需外加声表面滤波器，曼彻斯特编码/解码由片 内硬件完成，无需用户对数据进行曼彻斯特编码。且具有低功耗的化OCkBurst工作模式， 在此模式下可实现自动处理字头、CRC循环冗余码校验等功能，因此使用非常方便。
[0027] nRF905工作在433/868/915MHzS个频段，由于国内433MHz频段可W免费使用，所 W本系统优选使用433MHz频道进行无线数据通信。nRF905内置点对多点通信地址控制， 适用于本系统教师节点和各个学生节点间的通信。根据该应用需求，射频收发模块选择 3. 5地i高增益天线。
[0028] 串口通信是目前单片机和DSP等嵌入式系统之间，W及嵌入式系统与PC机或无线 模块之间的一种非常重要且普遍使用的通信方式。W便充分发挥计算机和智能设备各自资 源优势。但是现在的计算机，特别是笔记本电脑基本上没有带RS232串口，而较广泛的采用 USB接口。串行通讯模块主要负责主节点与上位PC机之间的通信。所W本系统采用USB转 串口忍片C册40T实现单片机串行口与计算机USB接口之间的通讯功能。
[0029] 教师用设备中的C册40T是一款接口转换及单片机外围忍片，支持USB2. 0。忍片内 置了电源上电复位电路，内置了独立的收发缓冲区，支持单工、半双工或者全