基于红外超声定位技术的课堂互动答题器的制作方法

本实用新型属于课堂教学技术领域，具体涉及一种基于红外超声定位技术的课堂互动答题器。

背景技术：

目前，在教学过程中采用传统的答题器实现学生答题，具体的，为每一个学生分别配备一台传统的答题器，答题器设置有A按钮、B按钮、C按钮、D按钮、确认按钮和清除按钮；教师通过电脑将各类选择题或判断题显示到投影屏幕上，学生在阅读完题目后，手动按下设置在答题器上的对应按钮提交题目答案，例如：对于一道选择题，有ABCD四个选项，如果某一个学生认为应该选择D，则学生按动D按钮即可。通过这种互动方式，实现了教师和学生之间出题和答题的交互。

但是，上述答题器只能满足教师和学生之间进行选择题或判断题等客观题的交互，而不具备实现教师和学生之间关于写字、画图等主观题的交互，因此，使用具有一定的局限性。

为了解决上述问题，现有技术中出现了一些可同时实现主观题交互的答题器，其主要原理为基于电磁感应原理实现笔迹信息采集，再将采集到的笔迹信息通过网络传输给教师端PC，从而使教师端PC得到学生提交的主观题答案。该种方法存在的主要问题为：需要配套使用和答题纸相同大小的电磁感应板，才能够实现笔迹信息采集，一方面，电磁感应板成本较高；另一方面，电磁感应板置于答题纸下方，为保证电磁感应采集信息的准确性，需要学生书写时要达到要求的力度，因此，会降低学生的书写体验，使用具有一定的局限性。

技术实现要素：

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种基于红外超声定位技术的课堂互动答题器，可有效解决上述问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供一种基于红外超声定位技术的课堂互动答题器，包括第1超声波接收电路、第2超声波接收电路、红外传感电路、供电电路、数据处理器、移动网络通信装置和无线信号收发装置；

所述数据处理器分别与所述第1超声波接收电路、所述第2超声波接收电路、所述红外传感电路、所述供电电路、所述移动网络通信装置和所述无线信号收发装置连接。

优选的，所述数据处理器为单片机；所述移动网络通信装置为3G网络通信装置和/或4G网络通信装置；所述无线信号收发装置为RF无线射频收发装置。

优选的，还包括外壳；所述外壳设置有与所述第1超声波接收电路对应的第1连通孔、与所述第2超声波接收电路对应的第2连通孔、与所述红外传感电路对应的第3连通孔；其中，所述第3连通孔位于所述第1连通孔和所述第2连通孔之间的位置。

优选的，还包括按键电路、显示屏电路以及缓存存储装置；所述数据处理器分别与所述按键电路、所述显示屏电路以及所述缓存存储装置连接。

优选的，所述缓存存储装置包括TF卡插槽以及安装于所述TF卡插槽的TF卡。

本实用新型提供的基于红外超声定位技术的课堂互动答题器具有以下优点：

基于红外超声定位技术的课堂互动答题器具有结构简单、成本低的优点；此外，学生在使用时，只需要将答题器放置在书写纸周围，学生只需要在传统的书写纸上按正常书写习惯进行写字或绘图，即可实现笔迹信息的精准采集，不会对学生的书写体验产生任何不利影响。

附图说明

图1为本实用新型提供的基于红外超声定位技术的课堂互动答题器的结构原理图；

图2为本实用新型提供的基于红外超声定位技术的课堂互动答题器的工作原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进行详细说明：

结合图1，本实用新型提供一种基于红外超声定位技术的课堂互动答题器，包括第1超声波接收电路、第2超声波接收电路、红外传感电路、供电电路、数据处理器、移动网络通信装置和无线信号收发装置；

所述数据处理器分别与所述第1超声波接收电路、所述第2超声波接收电路、所述红外传感电路、所述供电电路、所述移动网络通信装置和所述无线信号收发装置连接。

还包括外壳；所述外壳设置有与所述第1超声波接收电路对应的第1连通孔、与所述第2超声波接收电路对应的第2连通孔、与所述红外传感电路对应的第3连通孔；其中，所述第3连通孔位于所述第1连通孔和所述第2连通孔之间的位置。

本实用新型提供的基于红外超声定位技术的课堂互动答题器，用于与基于红外超声定位技术的数码笔配套使用，即可实现笔迹信息采集功能。具体的，参考图2，在书写纸的上方摆放课堂互动答题器，当学生采用数码笔在书写纸上写字或绘图时，会通过触发电路驱动安装于数码笔的超声波发声器和红外发射器同时工作，因此，超声波发声器向四周围发射出超声波，同时，红外发射器向四周围发射出红外光。由于红外光的传播速度远远大于超声波传播速度，因此，红外传感电路首先采集到红外信号，并且，从数码笔发射红外光到红外传感电路采集到红外信号所经过的时间非常短暂，可忽略不计；当红外传感电路采集到红外信号时，此时刻记为T1，数据处理器驱动第1超声波接收电路和第2超声波接收电路工作，第1超声波接收电路接收到超声波的时刻记为T2，第2超声波接收电路接收到超声波的时刻记为T3，参见图2，1代表第1超声波接收电路；2代表第2超声波接收电路，3代表红外传感电路；4代表数码笔的笔尖位置；因此，通过超声波传输时间和超声波传输速度的计算，可得到笔尖到第1超声波接收电路之间的距离为L1，笔尖到第2超声波接收电路之间的距离为L2，又由于第1超声波接收电路到第2超声波接收电路之间的距离为已知值，所以，可定位到笔尖在书写纸上的位置，实现笔迹信息的采集。

需要强调的是，上述实现笔尖定位的计算过程，属于本领域常用技术手段，本实用新型的创新并不是上述计算过程，而是将超声波接收电路和红外传感电路集成到答题器的这个硬件创新过程。

实际应用中，所述数据处理器为单片机；所述移动网络通信装置为3G网络通信装置和/或4G网络通信装置；所述无线信号收发装置为RF无线射频收发装置。还包括按键电路、显示屏电路以及缓存存储装置；所述数据处理器分别与所述按键电路、所述显示屏电路以及所述缓存存储装置连接。其中，缓存存储装置包括TF卡插槽以及安装于所述TF卡插槽的TF卡。

通过移动网络通信装置，可将答题器采集到的笔迹信息通过网络传输给教师端PC，实现信息上传。当传输信道堵塞时，存在暂时无法传输笔迹信号的情况，所以，本实用新型中，还设置有缓存存储装置；当数据处理器判断出传输信道受到干扰而无法传输数据时，可以首先将得到的笔迹信号传输给缓存存储装置，当数据处理器判断出传输信道恢复正常时，再将缓存存储装置存储的笔迹信息发送到教师端PC。

显示屏电路用于与显示屏连接，可显示教师端PC发送的答题开始命令信息、客观题的标准答案信息、当前无线传输信号强弱信息、当前电量信息、当前主观题所在页码信息等。

按键电路与设置于答题器壳体的若干个命令选择按钮连接；各个命令选择按钮分别与数据处理器通过I/O接口连接。其中，命令选择按钮包括向上翻页按钮和/或向下翻页按钮和/或A按钮和/或B按钮和/或C按钮和/或D按钮和/或确认按钮和/或清除按钮。通过设计的丰富的命令选择按钮，方便了学生进行选择、判断、抢答等客观题的作答。

可见，对于本实用新型提供的基于红外超声定位技术的课堂互动答题器，通过与基于红外超声定位技术的数码笔配套使用，即可实现笔迹信息采集，不仅能实现教师和学生之间关于客观题的交互，同时，也能够实现教师和学生之间关于主观题的交互，从而富了教师与学生之间的互动方式，增强了互动效果；另外，基于红外超声定位技术的课堂互动答题器具有结构简单、成本低的优点；此外，学生在使用时，只需要将答题器放置在书写纸周围，学生只需要在传统的书写纸上按正常书写习惯进行写字或绘图，即可实现笔迹信息的精准采集，不会对学生的书写体验产生任何不利影响。

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来说，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本实用新型的保护范围。