双工异步串行 通讯，支持奇校验、偶校验、标志校验、空白校验。串行数据包括1个低电平起始位、5、6、7或 8个数据位、1个或2个高电平停止位，可W实现USB转串口、扩展计算机异步串口和USB转 IrDA红外或者USB转打印口等功能。本设计仅作USB转串口使用，转换后的串口为全双工 串口，内置收和发缓冲区，支持通讯波特率从50bps到2Mbps，串口发送信号的波特率误差 <0.3%，串口接收信号的波特率误差<2%。其使用方法比较简单。本系统在主节点与上位 PC机进行串口通信时，参数设置为波特率115200,8位数据位，1位停止位，无奇偶校验位。
[0030] 学生用设备中的输入输出装置，包括发光二极管（LED)灯、及按键，例如可W设计 四个按键，对应A，B，C，D四个选项，L邸灯和按键相配合，用来指示学生的按键信息。
[0031] 在优选实施过程中，上述控制指令可W是：点名指令、停止指令或答题指令等。
[0032] 例如，当控制指令为点名指令时，第一下传控制指令协议具体可W参见表1。
[0048」 例观，a巧制巧兮刃脊题巧兮町，弟二M专巧制巧兮切、议具体W 寥化巧6。[0049] 表 6[0050]
[0033] 表 1 [0 -
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[0051] 在优选实施过程中，无线收发忍片nRF905处于发射模式时，引导字和循环冗余码 校验（CRC)由nRF905自动加载。nRF905处于接收模式时，接到数据包后自动处理字头和 CRC。
[0052] 优选地，在上述教师用设备将控制指令发送给多个学生用设备之后，还可W包括： 对于每个上述学生用设备，判断该学生用设备对应的唯一 IP地址是否处于上述IP开始地 址字节至IP结束地址字节范围内；该学生用设备确定上述唯一 IP地址处于上述IP开始地 址字节至IP结束地址字节范围内，接收上述控制指令。
[0053] 优选实施过程中，地址位分为教师用设备物理地址，和学生用设备物理地址。教师 用设备物理地址只有一个，物理地址0X50515253,但由于本系统是一个单个教师节点对多 个学生节点的网络系统，为实现教师节点全网广播的功能，在物理层中为各个学生用设备 都定义了相同的物理地址0XE7E7E7E7,为了区分各学生节点，在网络层为每个学生用设备 分配了唯一的的IP地址，考虑到目前学校课堂学生人数一般不超过250 (8个班），故本系 统IP地址采用8bit，即最多可有256个学生节点，满足需求。具体实施过程中，为高效而 准确地建立学生与学生节点设备的一一对应关系，上课前，学生需根据学号来领取对应编 号的学生用手持设备，实现学号与IP地址的一一映射，作为课堂考勤和答题的唯一数据来 源。教师节点在接收到应答数据后，通过IP地址来判断接收到的数据是哪个学生节点上传 来的，学生用设备通过IP地址来判断教师用设备下发的控制指令是不是给自己的，如果不 是则不接收。
[0054] 需要说明的是，教师用设备广播发送到各学生用设备的点名指令、教师用设备广 播到各学生节点下发题目指令和教师用设备广播发送到各学生用设备的停止指令中第1，2 个地址字节位分别为IP开始地址和IP结束地址，教师可据此选择全部学生或指定部分学 生进行点名、答题活动。若选择全部学生则IP开始地址为班级第一位学生的IP地址（可 W为学号），IP结束地址为最后一位学生的IP地址（可W为学号）。若选择部分学生，只需 输入相应段学生的起、止IP地址即可。
[00巧]优选地，在该学生用设备在接收上述控制指令之后，还可W包括：该学生用设备按 照预定的第一应答协议向上述教师用设备返回第一应答指令，其中，上述第一应答协议包 括：引导字、指令类型字节、该学生用设备对应的唯一 IP地址字节、题目编号字节或预留的 字节、结束符字节、预留位字节、循环冗余码校验字节。
[0056] 例如，当控制指令为点名指令时，第一应答协议具体可W参见表7。
[0057]表 7
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[0059] 例如，当控制指令为停止指令时，第一应答协议具体可W参见表8。
[0060] 表 8
[0061]
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[0065] 优选地，当上述控制指令为答题指令时，在该学生用设备向上述教师用设备返回 上述第一应答指令之后，还可W包括：该学生用设备按照预定的第一上传数据协议向上述 教师用设备发送答案数据，其中，上述第一上传数据协议包括：引导字、指令类型字节、该 学生用设备的唯一 IP地址字节、题目编号字节、答案字节、预留位字节、循环冗余码校验字 节；上述教师用设备按照第二应答协议向该学生用设备返回第二应答指令，其中，上述第二 应答协议包括：引导字、指令类型字节、该学生用设备的唯一 IP地址字节、题目编号字节、 结束符字节、循环冗余码校验字节；上述教师用设备按照第二上传数据协议将接收到的答 案数据发送至上位机，其中，上述第二上传数据协议包括：指令类型字节、该学生用设备的 唯一 IP地址字节、题目编号字节、答案字节。
[0066] 例如，当控制指令为答题指令时，学生用设备需要上传给教师用设备答案数据，第 一上传数据协议具体可W参见表10。
[0067] 表 10 [OflfiRl
[0069] 当教师用设备接收到学生用设备上传的答案数据时，需要反馈第二应答，第二应 答协议具体可W参见表11。
[0070] 表 11
[0071]
[0072] 在教师用设备接收到学生用设备上传的答案数据之后，还需要向上位机上传答案 数据，第二上传数据协议具体可W参见表12。
[0073] 表 12
[0074]
[00巧]综上所述，借助本实用新型提供的上述实施例，W MSP430单片机为核屯、，结合 NRF905无线通信设计了基于NRF905的课堂教学辅助系统，该方案运行良好，可靠性高，可 实现对多个学生的实时点名考勤，随堂课程答题并考核成绩。并且，本实用新型还提出了上 述课堂教学辅助系统中各组成部分的通信协议，既可W保证系统中各组成部分相互间的无 线通信数据能够被正确地识别和读取，也不消耗多余的带宽资源。
[0076] W上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是，本实用新型并非局限于此， 任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。
【主权项】
1. 一种课堂教学辅助系统，其特征在于，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。2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于， 所述上位机，还经由所述USB接口向所述教师用设备发送控制指令； 所述教师用设备，还经由所述USB转串口装置接收来自于所述上位机的控制指令，并 经由所述第二无线收发装置将所述控制指令发送至所述多个学生用设备； 所述多个学生用设备，还经由所述第一无线收发装置接收来自于所述教师用设备的所 述控制指令。3. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，各个所述学生用设备均还包括：第一直流 电源，所述教师用设备还包括：第二直流电源。4. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一无线收发装置包括：无线射频芯 片nRF905 ;第一微控制器为单片机MSP430 ;输入输出装置包括：发光二极管LED灯、按键。5. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二无线收发装置包括：无线射频 芯片nRF905 ;第二微控制器为单片机MSP430 ;所述USB转串口装置包括：USB转串口芯片 CH304。
【专利摘要】本实用新型公开了一种课堂教学辅助系统。上述系统包括：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；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；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。根据本实用新型提供的技术方案，可以使学生在课堂上和教师进行实时无线通讯，有效地提高了学生课堂参与度，提高了教学质量。
【IPC分类】G09B5/14
【公开号】CN205318658
【申请号】CN201520827018
【发明人】刘学君, 卓思超, 栾海英, 戴波, 栾婧, 刘智峰, 刘丽丽, 蒋曼琳
【申请人】北京石油化工学院
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2015年10月22日