专利名称：基于无线组网和射频识别的学生助学装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于无线组网和射频识别的学生助学装置。
背景技术：
目前大部分的学校都是采用纸件书本以及黑板进行授课，但互动性不强，一节课中大量的时间都在进行板书，使得学生获得的信息量较少。为了克服上述缺点，一般教师会大量印制习题以及学习重点发放给学生以节约上课时板书的时间，但是这样将造成纸张的浪费。特别是现阶段资源紧张，提倡无纸化、电子化的年代，大量印刷习题将造成纸张的大量浪费，增加学生的学习成本。部分大城市的学校为了克服上述缺陷采用了多媒体教学，即教师提前准备好课件，通过计算机以及投影仪将信息投放至显示载体，学生通过观看载体进行学习，但是由于学生没有相应的电子设备，而且学生的接受程度不同，教师在教学的时候不好掌握习题的播出时间以及替换时间，另外也不能实现针对不同程度的学生发放不同的习题。同时在多媒体授课上，教师所播出的内容学生也需要大量的纸张进行记载，这样存在学生漏抄、遗忘等情况。如果需要克服上述缺点，学生一般需要一台计算机(特指代笔记本电脑)进行接受，但是在还属于初级阶段的中国，每个学生配置一台笔记本电脑明显是不现实的。总结起来现有学校教育存在以下三大缺点1无法因材施教一个教师总是要面对不同水平的学生，同样的讲课内容有些学生学起来津津有味，有些学生觉得索然无趣，有些学生则学起来云里雾里、不知所云，但教师面对的是几十个人，所以只能依据大部分人的水平进行教学。如何能够尽量的做到因材施教，恐怕这是每个教师和学生的迫切希望。2课堂教学、测试速度慢，浪费大每上完一个章节，都要进行一次测验，这是教师为了起到巩固学生知识和了解学生对各个知识点的掌握情况的方法，并根据考试暴露出来的问题进行点评，这样对学生知识点的记忆和理解有很大的帮助。但是一个老师总是要面对多个班级，一次测验就意味着教师要批改数百份的试卷，还要对这些试卷的答题情况进行统计，然后根据统计的情况，对试卷和各个知识点进行点评。这样一个周期下来，繁重的工作量不说，还要花费许多的时间。如果课堂测试一结束，能马上完成批改和统计，并立刻进行点评，这样对学生的知识巩固会起到更大的帮助。3学生容易出现遗忘的情况检查该带的书本是否带齐，是学生每天早晨的必修课。虽然如此，可还是会发生忘带或者多带书本的情况。一旦发生除了会影响听课的效果，还会给老师和同学留下丢三拉四的不好的印象，甚至有不少学生要求家长把忘带的书本送到学校，导致影响家长的正常工作。有的学生为了避免忘带书本干脆把一周的全部书本带上，这样也会增加学生的书包负担。另外学校经常给我们发一些通知，每次发通知，都势必造成许多纸张浪费，而且学生还会忘记把通知给家长过目。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种成本较低、使用方便、互动性强的基于无线组网和射频识别的学生助学装置。[0005]本实用新型的目的是这样实现的它由具有信息生成和储存功能的计算机或采用以太网连接的多组计算机、ZigBee模块服务器端以及学生助学器构成，所述的具有信息生成和储存功能的计算机或采用以太网连接的多组计算机与ZigBee模块服务器端连接，所述的学生助学器包括外壳、以及设置于外壳内的单机片、控制按钮、ZigBee模块用户端、显示模块、实时时钟模块、语音提示模块和电源管理模块；单机片分别连接控制按钮、ZigBee模块用户端、显示模块、实时时钟模块、语音提示模块、电源管理模块，外壳上设有用于显示模块和按钮延伸出来的开槽，显示模块的屏幕设置在开槽上，按钮处延伸出开槽。本实用新型具有以下优点1成本较低教师方面直接采用现有或进行采购的计算机设备，配上价格较低的ZigBee模块服务器端，之后为每个学生配备学生助学器。由于学生助学器结构简单，相对笔记本电脑而言，成本低廉的多，价格也是大部分家庭能够承受的范围，而且条件允许的情况下，可以作为学校资产循环使用，进一步减低家长负担。2推广简单，对学生助学器进行设定，使其与使用学生绑定即可；反之，对学生助学器进行初始化即可与学生解绑，这样学生助学器又可以循环使用，在降低家长负担的条件下，使得推广更为容易；3互动性强，教师通过计算机将课件、不同程度的练习、作业甚至学校的通知都反映到相应的学生助学器上，学生只要通过按钮选择查看，就可以获得相关信息，既可以实现因材施教，也可以实现信息电子化，还能起到备忘功能，使得教师的工作量降低、学生的学
习效率增加。
[0007]图I本实用新型的演不图；[0008]图2为本实用新型的系统拓扑图；[0009]图3学生助学器的连接图；[0010]图4教师功能主流程示意图；[0011]图5教师信息发布流程图；[0012]图6教师课堂测试流程图；[0013]图7家长查看通知、编辑提醒流程图。
具体实施方式
[0014]下面结合说明书附图和实施例对本实用新型内容进行详细说明[0015]如图1-3所示本实用新型由具有信息生成和储存功能的计算机或采用以太网连
接的多组计算机、ZigBee模块服务器端、以及学生助学器构成，所述的具有信息生成和储功能存的计算机或采用以太网连接的多组计算机与ZigBee模块服务器端连接，所述的学生助学器包括外壳、以及设置于外壳内的单机片、控制按钮、ZigBee模块用户端、显示模块、实时时钟模块、语音提示模块和电源管理模块；单机片分别连接控制按钮、ZigBee模块用户端、显不模块、实时时钟模块、语音提不模块和电源管理模块，外壳上设有用于显不模块和按钮延伸出来的开槽，显示模块的屏幕设置在开槽上，按钮处延伸出开槽。实时时钟模块和ZigBee模块用户端通过IIC总线与单片机连接，语音提示模块通过8位并行总线与单片机连接，显示模块通过SPI总线与单片机连接。上述的各种模块都可以采用存在的技术，例如单片机可以采用台湾SynCOMS公司的SM5964单片机，实时时钟模块可以采用RX8025，语音提示模块采用华邦公司生产的语音芯片 ISD2560。通过配置ZigBee模块服务器端与ZigBee模块用户端，实现了计算机或采用以太网连接的多组计算机与学生助学器之间的无线通信。 为了进一步强化本实用新型的技术，可以在上述基础上增加射频识别模块，所述的射频识别模块设置于学生助学器内，射频识别模块通过8位并行总线与单片机连接。另外还可以设置射频卡，所述的射频卡与射频识别模块通过射频信号连接。还可以设置与信息相对应的书本上的书本标签，所述的书本标签与射频识别模块通过射频信号连接。通过在教师使用的计算机内安装特定功能的软件，实现多样的功能，具体实现的功能如下I课堂辅助教学功能课堂辅助教学功能是通过学生助学器和教室电脑组成的无线网络，教师可以管理学生助学器液晶屏幕上的显示内容，学生可以通过助学器的控制按钮，同教师或者其他同学进行交互。本功能可以用于无纸化考试，教师可以通过教师电脑上的管理软件，将题目发送到每个学生的助学器屏幕上，学生通过控制按钮答题。管理软件自动对学生答题进行批改和汇总，这样教师可以快速地获得每个学生对各个知识点的吸收理解程度，然后针对考试中暴露出来的问题进行点评。课堂辅助教学功能还可用于分组式阅读，教师可以对不同学生发布不同的阅读内容，使得课堂形式更加多样，更能兼顾到所有的学生。上述功能通过计算机或以太网连接的多组计算机、ZigBee模块服务器端、以及学生助学器即可实现。2、发布通知功能当学校课程改变、学期开始发布新课表、学期中课程调整、期末考试安排、老师需要布置给学生的课后作业、学校需要发给学生家长的通知等，都可以通过本系统发送到每一个学生的助学器中。为了能够让通知被学生家长知晓，一般可以在学生助学器上设置射频识别模块，同时为学生家长配置相应的射频卡，学生或者家长可以通过操作助学器上的操作菜单，查看这些内容，家长可以通过代表其本人的射频卡对学校通知进行确认。3、重要提醒功能通过教室电脑或者家庭电脑，家长或者老师可以将重要提醒内容存储到助学器中，在助学器内部集成了实时时钟，家长或者老师可以设置提醒的时间。当提醒的时间到时，助学器可以通过声音提醒，液晶显示提醒内容的方式告知学生。这个功能也可以做为早晨或者中午的唤醒闹钟，也可以设置成定时检查书包的功能。这里可以保证有条件的学生家长也能够设定一定的信息并将信息储存在学生的学生助学器内，保证学生不会遗忘重要的信息。 4、自动检测书包内物品功能基于射频识别模块存在的基础上，搭配上书本标签，放置在书包内的学生助学器都能根据每日课程安排，通过射频识别检测书包内的书本是否正确，不论多带还是少带，或
5者错带都可以检查出来，并通过语音和液晶屏显示的方式提示学生。其工作原理如下学生助学器内部集成了一个射频识别模块，用来识别事先粘贴在书本上的射频识别标签来识别书包内书本。通过软件实现防碰撞算法，可以同时读出书包内的各个标签，而不会发生漏读或者错读的现象。当学生助学器开始检测书包时，通过单片机控制射频识别模块快速识读安装在书本和学习工具上的射频识别标签，并同当日课程表要携带书本、学习工具进行比较，找出漏带和带错的书本、学习工具，然后通过语音提示模块进行提示或者控制显示模块在屏幕上用文字信息提示学生。课程表可以利用无线网络直接同步到每一台助学器中，也可以通过电脑对助学器进行单独配置。综上所述，根据本实用新型的硬件设备搭配根据具体情况可调的软件设备，至少实现以下功能教师功能通过计算机发布通知、发布课程表、发布作业、发布提醒、进行课堂提问、课堂阅读以及课堂测试；学生功能完成测试、课堂阅读、回答提问、查看通知、检查书包；家长功能查看并确认通知、设置重要提示。软件的功能根据具体学校的情况进行调整，以满足至少教师、学生的需求，软件的系统功能包括设备管理、设备分组、权限设置。本实用新型学生助学器与外界的连接方式主要采用ZigBee无线网络技术，其主要原因是ZigBee是基于802. 15. 4标准的一种新兴的短距离无线网络技术。其工作频段为
2.4GHz免申请和免使用费频段，最高传输速率为250KBit/S。ZigBee具有很强的抗干扰性能，在相同的环境中，ZigBee抗干扰性能远远好于蓝牙和WLAN。物理层采用CSMA — CA的碰撞避免机制，避免了发送数据时的竞争和冲突，并且每个数据包都采用完全确认的数据传输机制，信息传输可靠。ZigBee具有强大的组网能力，可以形成星型、树型和MESH网状网，本设计中采用的是星形组网。即由一个教室电脑和ZigBee模块组成的网络中心节点和若干个学生助学器的终端节点组成。我们可以通过串口对各个学生助学器进行设置，设置其ΡΑΝ-ID、通信通道、密钥等。PAN-ID是指ZigBee设备的网络标识，只有PAN-ID相同的设备才能互相通信。通信通道最多有15个，可根据现场实际情况选择一个或者多个通道。用户使用流程如下如图4所示教师使用流程，开打计算机上的相应软件，输入账号密码进行登入，在信息确认完成后进入系统，这个时候教师根据软件上的提示发布通知、发布课程表、发布作业、发布提醒、进行课堂提问、课堂阅读以及课堂测试，当教师编辑完成后，选定特定或全部学生的编号，点击发布或相应的确认键，相关的信息将通过ZigBee模块服务器端发送至指定的学生的学生助学器上，之后教师即可退出系统，如果账号密码异常，则教师无法登入。如图5所示以教师信息发布为例，教师登入计算机的相应软件、发布通知、课表、提醒等信息，之后等待学生助学器反馈确认信息，超过单位时间未反馈，则视为助学器信息未得到确认。反之，则教师认定学生收到通知。[0045]如图6所示教师在上课期间可以登入计算机的相应软件对全部或指定学生发布问题，在不发生发布失败的情况下，学生将收到相应的问题，一般可以采用屏幕亮起进行提示，避免课堂上语音提示导致课堂纪律混乱，当学生收到问题后可以直接通过学生助学器直接进行回答，如果不方便使用学生助学器回答，也可以直接举手或通过学生助学器的某个按钮代替举手进行回答，如果学生采用学生助学器进行回答，可以在单位时间内更新答案，教师的客户端也会自动更新答案并提示教师。学生使用流程，一般来说，学生多为被动接受信息，一般只要留意教师发出的信息并确认收到信息即可，少数能够用控制按钮反馈的信息，直接通过按钮进行确定即可。如图7所示家长使用流程部分家长可以申请独立的账号并与子女的学生助学器建立一对一的连接，从而管理学生助学器，家长通过计算机登陆自己的账号，之后读取单位时间内对应学生助学器接收到的提示、通知并可以确认通知以及编辑提醒并反馈到学生助学器内，如果学生家长条件有限，也可以申请获得与该学生助学器对应的频射卡，用来确认学生助学器内发布的信息。
权利要求1.一种基于无线组网和射频识别的学生助学装置，其特征在于它由具有信息生成和储存功能的计算机或采用以太网连接的多组计算机、ZigBee模块服务器端、以及学生助学器构成，所述的具有信息生成和储存功能的计算机或采用以太网连接的多组计算机与ZigBee模块服务器端连接，所述的学生助学器包括外壳以及设置于外壳内的单机片、控制按钮、ZigBee模块用户端、显示模块、实时时钟模块、语音提示模块和电源管理模块；单机片分别连接控制按钮、ZigBee模块用户端、显示模块、实时时钟模块、语音提示模块和电源管理模块，外壳上设有用于显示模块和按钮延伸出来的开槽，显示模块的屏幕设置在开槽上，按钮处延伸出开槽。
2.根据权利要求I所述的基于无线组网和射频识别的学生助学装置，其特征在于实时时钟模块和ZigBee模块用户端通过IIC总线与单片机连接，语音提示模块通过8位并行总线与单片机连接，显示模块通过SPI总线与单片机连接。
3.根据权利要求I所述的基于无线组网和射频识别的学生助学装置，其特征在于它还包括射频识别模块，所述的射频识别模块设置于学生助学器内，射频识别模块通过8位并行总线与单片机连接。
4.根据权利要求3所述的基于无线组网和射频识别的学生助学装置，其特征在于它还包括射频卡，所述的射频卡与射频识别模块通过射频信号连接。
5.根据权利要求3所述的基于无线组网和射频识别的学生助学装置，其特征在于它还包括与信息相对应的书本上的书本标签，所述的书本标签与射频识别模块通过射频信号连接。
专利摘要本实用新型涉及一种基于无线组网和射频识别的学生助学装置。它由具计算机或采用以太网连接的多组计算机、ZigBee模块服务器端以及学生助学器构成，计算机或多组计算机与ZigBee模块服务器端连接，所述的学生助学器包括外壳、以及设置于外壳内的单机片、控制按钮、ZigBee模块用户端、显示模块、实时时钟模块、语音提示模块和电源管理模块；单机片分别连接控制按钮、ZigBee模块用户端、显示模块、实时时钟模块、语音提示模块、电源管理模块，外壳上设有用于显示模块和按钮延伸出来的开槽，显示模块的屏幕设置在开槽上，按钮处延伸出开槽。本实用新型具有成本较低、推广简单、互动性强等优点。
文档编号G09B5/08GK202736323SQ20122043015
公开日2013年2月13日 申请日期2012年8月28日 优先权日2012年8月28日
发明者余启联 申请人:余启联