专利名称：注意力唤醒及评分的教学辅助装置的制作方法
技术领域：
注意力唤醒及评分的教学辅助装置技术领域：
本实用新型涉及一种教学辅助设施，特别是一种无线通信的教学辅助装置。背景技术：
中国发明专利200610069294. 9公开了一种教学提示装置，通过讲台的警示开关， 对指定学生在课堂上进行警告或提问。这个装置具有如下缺陷(1)不具备移动性，操作不 方便，教师需要对学生进行警示时，需到讲台进行操作。(2)教师讲台和学生课桌上的设备 采用有线的连接方式，布线安装复杂，维护成本高。(3)无中央控制中心，功能有限如不能 实现全体警示，不能实现学生评分，不能对数据进行存储和分析等。
发明内容本实用新型的目的是提供一种结构简单的无线教学辅助装置，通过无线的方式， 进行课堂教学辅助的装置，通过适度的闪烁光源或振动效果，表达接收到的指令类型，以实 现在现代中小学课堂中的无声呼叫。为实现以上目的，本实用新型提供如下技术方案一种注意力唤醒及评分的教学 辅助装置，包括学生用无线收发器、教师用无线收发器、无线中继器、USB无线转换器和电脑 主机，其中，USB无线转换器和电脑主机通过USB接口连接，学生用无线收发器、教师用无线 收发器、无线中继器和USB无线转换器之间采用无线通信的方式连接。所述学生用无线收发器由单片机MSP430F2132和无线数传芯片CCllOl组成；所述学生用无线收发器配置键盘、发光二极管和微型振动马达；所述学生用无线收发器配置电源监视模块。学生用无线收发器通过无线的方式传送呼叫指令，以闪烁光源或振动的方式表示 接收到的指令类型。学生用无线收发器的闪烁光源闪烁频率为8. 8赫兹，其中蓝色闪烁光表示提问， 红色闪烁光表示注意，振动表示警告。学生用无线收发器还包括5个黄色指示灯，表示5个评分项；1 5号黄灯依次单 独闪烁时，表示正在进行的评分项次序，6个按键，分别表示0 5分的分值。所述教师用无线收发器由单片机MSP430F2132和无线数传芯片CCllOl组成；所述教师用无线收发器配置键盘、显示屏和微型振动马达。教师用无线收发器，通 过无线的方式传送呼叫指令，以振动的方式提示接收到的指令类型，形状为教鞭的细长条 状。所述无线中继器由单片机MSP430F2132和无线数传芯片CCllOl组成，所述无线数 传芯片CCllOl的数量为两个。所述USB无线转换器由单片机MSP430F2132和无线数传芯片CCllOl组成，所述 USB无线转换器配置USB转换模块和无线收发模块，与所述电脑主机通过USB 口连接。使用时，教师手持所述教师用无线收发器，讲台上安装相同型号的教师用无线收发器，学生课桌上安装所述学生用无线收发器，所述无线中继器安装在教室外面墙壁，子节 点与中继节点间的传输距离不超过15米，中继节点到总节点的传输距离不小于200米。可以对设备根据班级进行分组使用，一个组内包括有100个以内的学生用无线收 发器，1个教师用无线收发器，一个无线中继器，每个组采用不同频点，组间无线通信不会相 互干扰。灯光和振动同时应用时，在授课开始时授课老师通过群体唤醒把学生注意力转移 到目的地来。无声呼叫设计无线呼叫器应用层的功能是使发光二极管、振动器、按键与无线通 讯相结合。应用层接收数据链路层发来的命令，完成对指令的解析，将接收到的指令解析 成发光二极管与振动器的组合。无线呼叫器的应用层还采集按键信息，将按键信息的数据 校验处理后转发给数据链路层，并通过物理层发送到相应的无线呼叫器模块。防数据碰撞设计中继节点只转发评分数据，所以在中继节点上预留存储空间，保 存该中继节点所在组的一节课的评分，而总节点则到各中继节点轮询读取，这样设计，则中 继节点至总节点之间不存在数据碰撞。学生用无线收发器到中继节点的数据存在碰撞可 能，碰撞的时候进行重传，采用节点编号作为重传间隔，则可以最大程度保证重传成功。低功耗设计采用可以通过无线来唤醒的低成本RF模块CC1101，和低功耗MCU MSP430F2132，整个设备的平均待机工作电流在5μ A以下，两节电池可以使用一年以上。注意力引导红色最具备警示作用，同时，闪烁光源比较容易引起注意。同时，注意 控制灯光辐射的范围，就可以保证不影响其他学生的注意力。本实用新型的有益效果采用无线呼叫技术，结合光和振动，不仅有效地达到提醒学生注意的目的，而且不 会影响其他正在专注听课的学生，学生的自尊心也得到很好的保护。实现一课一评，并通过 电脑软件实现对数据的采集分析，形成评分体系。我们应用红色灯光和振动电子装置，最大限度地来唤醒学生注意力转向目标，同 时又在最小范围内不影响到其他学生的注意力的新研究开发。目的是在老师授课中应用， 提高学生的注意力，通过长期的提示，以至于养成注意力集中习惯。应用红色灯光直射目标 体(但不直射眼睛，与桌面35度角，一般在下巴下方，这样最大限度地控制影响其他学生的 学习)，非散射，主要唤醒注意力不在授课老师目的地的学生，如走神、做小动作，容易分心、 活动过多、冲动任性、自控力差的学生。应用控制声音高振动电子设备来唤醒打瞌睡的学 生，同时又最大限度地控制影响其他学生的学习。本系统还可以实现考勤的功能，可以如实地反映学生考勤状态。同时，也可以为教 师节约时间，无须人工点名。
图1为所有模块公用的RF模块电路原理图，其中由图1Α、图1Β、图1C、图ID四部 分组成；图2为USB无线转换器电路原理图，其中由图2Α、图2Β、图2C、图2D、图2Ε、图2F、 图2G、图2Η、图21、图2J、图I i^一个部分组成；图3为学生用无线收发器电路原理图，其中由图3A、图3B、图3C、图3D、图3E、图3F、图3G、图3H、图31、图3J、图3K、图3L十二个部分组成；图4为教师用呼叫器电路原理图，其中由图4A、图4B、图4C、图4D、图4E、图4F、图 4G、图4H、图41、图4J、图4K、图4L、图4M、图4N、图40十五个部分组成；图5为系统部署结构图，其中虚线表示无线连接。图1——图4中，相同连接线标号视为相互电学连接，为简洁起见，忽略电学连接 之连线。
具体实施方式
下面的实施例可更详细的说明本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。装置实施例1一种注意力唤醒及评分的教学辅助装置，由硬件和计算机软件组成，硬件包括学 生用无线收发器、教师用无线收发器、无线中继器、电脑主机，软件用于支持硬件实现功能， 其系统结构连接图如图5所示。其中，USB无线转换器和电脑主机通过USB接口连接，学生 用无线收发器、教师用无线收发器、无线中继器和USB无线转换器之间采用无线通信的方 式连接。学生用无线收发器构成=CCllOl无线数传芯片和MSP430F2132单片机，另外配置 电源监视模块、微型振动马达、键盘、发光二级管，其电路原理图如图3 (包括图3A、图3B、图 3C、图3D、图3E、图3F、图3G、图3H、图31、图3J、图3K、图3L十二个部分)所示。安装在学 生课桌上，电池可拆卸。教师用无线收发器构成=CCllOl无线数传芯片和MSP430F2132单片机，另外配置 电源、键盘、显示屏和微型振动马达，其电路原理图如图4 (包括图4A、图4B、图4C、图4D、图 4E、图4F、图4G、图4H、图41、图4J、图4K、图4L、图4M、图4N、图40十五个部分)所示。做 成细长形状，课堂上，教师可以手持该设备当教鞭使用。无线中继构成两个CCllOl无线数传芯片和MSP430F2132单片机，另外配置电源。主机构成=CCllOl无线数传芯片和MSP430F2132单片机，USB，另外配置电源。1、RF模块，采用CCllOl芯片，6000，6002，1^5，50^，51，50为同单片机通信的5卩1接口 ；2、所有控制节点都采用MSP430F2132单片机作为控制芯片，通过SPI接口控制RF 模块；3,USB无线转换器通过CP2010USB驱动芯片与PC电脑进行通信，通过SPI接口控 制RF模块，与通信节点进行通信交互，通过SPX1117从USB 口转换获得3. 3V的供电，其电 路原理图如图2 (包括图2A、图2B、图2C、图2D、图2E、图2F、图2G、图2H、图21、图2J、图2K 十一个部分)所示；4、学生用无线收发器Pl 口连接键盘电路，接受键盘控制信息，并通过SPI接口控 制RF模块接受发送无线信号，P3. 5，P3. 6与74HC164I0扩展芯片相连，控制8个LED灯， P3. 4控制微型振动马达电路；5、教师用无线收发器Pl 口和P2. 2，P2. 3，P2.4，P2. 5，P2.6连接键盘电路，接受键 盘控制信息，P3. 5，P3. 6控制IXD，P3. 4控制震动马达电路，SPXl 117为外接电源转换电路；6、中继节点，SPXl 117为外接电源转换电路，Pl. 4，Pl. 4，Pl. 6，Pl. 7控制RF模块 读写信号状态灯，SP1，SP2接口分别控制两组RF模块，中继节点通过2组RF模块进行接受转发USB无线转换器与学生用无线收发器和教师用无线收发器的信息；7、软件功能实现将采集到的评分信息按时间、评分人进行归类存储、实现评分数 据的统计和分析，并能为教学提供参考建议；8、评分项目的设计教学环境影响注意力评价检测授课老师组织课堂环境。身体状况影响注意力评价检测学生自己的身体状态。授课内容影响注意力评价检测授课老师授课技巧是否吸引我注意。重点内容唤醒注意力评价检测授课老师讲到重点时是否唤醒我注意。注意力获得唤醒概率评价检测如我十次不注意时得到几次唤醒。使用时，教师手持教师用无线收发器，同时讲台上也安装一个相同编号和功能的 无线收发器。每个学生课桌上安装一个学生用呼叫器，中继节点安装在教室外走廊上，总节 点安装在机房，与中心控制PC连接。系统规模一个系统可容纳256个分组，10000个以上学生用无线收发器。每个组 包括100个以内的子机，1个服务机，1个中继器。通信范围学生用无线收发器与教师用呼叫器或中继节点间的传输距离不超过 15米，中继节点到总节点的传输距离不小于200米。通信方式每个组(班级)各自独立一个频点，一个频点下的多址半双工方式。频点433MISM 频点调制方式频移键控方式FSK分机地址设置方式通过无线的方式配置工作流程(1)教师提示学生注意教师在教师用无线收发器上按座位号(如15号)+注意键，相应座位号(15号) 的设备红灯闪烁10秒钟。学生在学生用无线收发器上按操作键可以停止红灯闪烁。(2)教师警告学生教师在教师用无线收发器上按座位号(如15号)+警告键，相应座位号(15号) 的学生用无线收发器设备振动马达振动10秒钟。学生在学生用无线收发器上按操作键可以停止振动。(3)教师提问学生教师在教师用无线收发器上按座位号(如15号)+提问键，相应座位号(15号) 的学生用无线收发器设备蓝灯闪烁5秒钟(4)全体注意教师在教师用无线收发器上按0+注意键，所有座位的学生用无线收发器设备红 灯闪烁10秒钟。学生在学生用无线收发器上按操作键可以停止红灯闪烁。(5)学生请求提问/回答座位号为15的学生按学生用无线收发器的操作键——教师用无线收发器显示 屏显示座位号，同时教师用无线收发器产生振动——教师用无线收发器按确认键，同意申请——学生用无线收发器的蓝灯闪烁2秒——学生起立，向老师提问——或教师用无线收 发器按取消键，不同意申请——学生用无线收发器的红灯闪烁2秒，或教师用无线收发器不 按键，课桌的红灯闪烁2秒。(6)学生评分下课铃响，总机通知所有唤醒器，启动评分。所有座位的学生用无线收发器1号黄灯自动闪烁3分钟。学生用无线收发器按评分键0 5，1号黄灯自动熄灭，2号黄灯开始闪烁，再次按 评分键，依次类推，5次评分之后，黄灯停止闪烁，评分数据先发送到本组内的中继器，由中 继器临时存储，由主机采取对各中继器的轮询读取。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技 术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰 也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种注意力唤醒及评分的教学辅助装置，其特征在于，包括学生用无线收发器、教师 用无线收发器、无线中继器、USB无线转换器和电脑主机，其中，USB无线转换器和电脑主机 通过USB接口连接，学生用无线收发器、教师用无线收发器、无线中继器和USB无线转换器 之间采用无线通信的方式连接。
2.根据权利要求1所述的注意力唤醒及评分的教学辅助装置，其特征在于，所述学生 用无线收发器由单片机MSP430F2132和无线数传芯片CCllOl组成。
3.根据权利要求2所述的注意力唤醒及评分的教学辅助装置，其特征在于，所述学生 用无线收发器配置键盘、发光二极管和微型振动马达。
4.根据权利要求2或3所述的注意力唤醒及评分的教学辅助装置，其特征在于，所述学 生用无线收发器配置电源监视模块。
5.根据权利要求1所述的注意力唤醒及评分的教学辅助装置，其特征在于，所述教师 用无线收发器由单片机MSP430F2132和无线数传芯片CCllOl组成。
6.根据权利要求5所述的注意力唤醒及评分的教学辅助装置，其特征在于，所述教师 用无线收发器配置键盘、显示屏和微型振动马达。
7.根据权利要求1所述的注意力唤醒及评分的教学辅助装置，其特征在于，所述无线 中继器由单片机MSP430F2132和无线数传芯片CCllOl组成，所述无线数传芯片CCllOl的 数量为两个。
8.根据权利要求1所述的注意力唤醒及评分的教学辅助装置，其特征在于，所述USB 无线转换器由单片机MSP430F2132和无线数传芯片CCllOl组成，所述USB无线转换器配置 USB转换模块和无线收发模块，与所述电脑主机通过USB 口连接。
专利摘要本实用新型公开了一种教学辅助装置，包括学生用无线收发器、教师用无线收发器、无线中继器、USB无线转换器和电脑主机。所述学生用无线收发器由单片机MSP430F2132和无线数传芯片CC1101组成；所述教师用无线收发器由单片机MSP430F2132和无线数传芯片CC1101组成；所述无线中继器由单片机MSP430F2132和无线数传芯片CC1101组成，所述无线数传芯片CC1101的数量为两个。本实用新型提供的无线教学辅助装置结构简单，通过无线的方式，进行课堂教学辅助，通过适度的闪烁光源或振动效果，表达接收到的指令类型，以实现在现代中小学课堂中的无声呼叫。
文档编号G08B21/24GK201829030SQ201020254678
公开日2011年5月11日 申请日期2010年7月9日 优先权日2010年7月9日
发明者罗康辉, 黄总洪 申请人:上海天则生物医药科技有限公司