基于wifi和智能手机的课堂自动点名系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明公开了基于WIFI和智能手机的课堂自动点名系统，属于物联网智能控制领 域。
【背景技术】
[0002] 在教学过程中，通过课堂点名能够防止学生逃课，确保学生的上课学习时间，能够 在一定程度上保证教学效果。但传统的人工点名方式存在花费时间较长的缺陷，而且也不 能每节课都花费大量的时间去点名，因此，也会导致定名的效果被大打折扣。已有的指纹打 卡等考勤方式则需要对于拥有众多班级的大学投入大量的设备完成上课考勤，投资较大。
[0003] 本发明提出的基于WIFI和智能手机的课堂自动点名系统，则能够充分利用学生广 泛使用的智能手机作为智能手机签到端完成自动签到，具有投资小，考勤方便等特点，能够 有效地实现课堂自动多次点名，提高课堂点名效率，为教学质量的提高提供较好的基础。
【发明内容】
[0004] 本发明提出的基于WIFI和智能手机的课堂自动点名系统，包括智能手机主控端、 WIFI无线路由器和智能手机签到端，其中智能手机主控端和WIFI无线路由器的连接为双向 连接，WIFI无线路由器和智能手机签到端的连接为双向连接，具体如附图1所示;作为优选， 所述的智能手机主控端和智能手机签到端使用具有指纹验证功能和WIFI无线收发功能的 智能手机，智能手机签到端和智能手机主控端可选用安卓系统的智能手机或者是苹果智 能手机，如果智能手机签到端选用苹果智能手机，其使用的操作系统应为I0S9.1W上版本 的系统;所述的WIFI无线路由器使用TP-LINK无线路由器。
[000引基于WIFI和智能手机的课堂自动点名系统各个组成部分通信时使用的报文类型 有:发现报文、发现响应报文、签到报文和签到响应报文;所述的发现报文、发现响应报文、 签到报文、签到响应报文中包含的字段有:报文类型（1个字节），学号（10个字节），MAC地址 (6个字节），端口号(2个字节）、等待时间（2个字节，单位为秒)和CRC校验和(2个字节），具体 如表1所示;其中，发现报文和发现响应报文是作为UDP报文的数据部分封装到UDP报文中进 行数据传送的；签到报文、签到响应报文是作为TCP报文的数据部分封装到TCP报文中进行 数据传送的；在发现报文中，端口号、等待时间信息无效;在发现响应报文中，MAC地址和等 待时间无效;在签到报文中，等待时间、CRC校验和信息无效;在签到响应报文中，MAC地址、 端口号和CRC校验和信息无效。
[0006] WIFI无线路由器建立自己的无线局域网，设置相应的接入密码，密码用S表示；智 能手机点名主控端加入到该WIFI无线路由器所建立的无线局域网中；智能手机点名主控端 将课程所有学生信息保存在签到表中，签到表包含的字段有:学号（10个字节），姓名（10个 字节），MAC地址(6个字节），签到时间（4个字节），签到次数(2个字节，默认值为ο )，签退时间 (4个字节），具体如表2所示;在智能手机点名主控端中，将课程需要考勤的所有学生的学 号、姓名信息预先存储在其签到表中。
[0007] 需要签到的学生使用智能手机签到端进行签到时，使用密码S尝试加入到WIFI无 线路由器所建立的无线局域网中；如果不能加入，则等待一个随机的时间占秒之后（占为 一个随机数，1兰狂這詢），再次选择加入上述的无线局域网，直到能够加入为止。
[0008] 加入无线局域网的智能手机签到端，通过发现报文和发现响应报文获得智能手机 点名主控端的IP地址和其使用的端口号;并将获得的IP地址和端口号保存在智能手机签到 端的控制端信息表中；控制端信息表如表3所示，包含的字段有：IP地址(4个字节）、端口号 (2个字节）、等待时间（2个字节，单位为秒），具体步骤如下： 步骤1，新加入的智能手机签到端向网络中W广播的方式发送发现报文，该报文中报文 类型的数值为0x01，学号数值为使用该智能手机签到端学生的学号，MC地址为该智能手机 签到端的MAC地址，端口号为0,等待时间为0,将报文类型、学号、MAC地址、端口号和等待时 间作为待校验数据使用CRC算法计算获得CRC校验和； 步骤2,智能手机主控端收到广播报文后，按照报文格式对收到的报文进行解析，解析 出报文各个字段的内容;使用CRC校验和字段对该报文进行校验，如果该报文存在差错，贝U 直接丢弃，智能手机主控端不再进行后续处理;如果该报文不存在差错，则执行步骤3; 步骤3,如果智能手机主控端解析报文得到的报文类型的数值为0x01，则表示该报文为 发现报文;根据得到的学号信息在智能手机主控端的签到表中查找是否存在该学号，如果 在签到表中不存在该学生的学号，则将此发现报文丢弃，智能手机主控端不再进行后续处 理；如果在签到表中存在该学生的学号，则将签到表中的MAC地址设置为发现报文中的MAC 地址，然后W单播的方式对发送该发现报文的智能手机签到端发送发现响应报文，其中在 发现响应报文中，报文类型数值为0x02,学号的数值等于所收到的发现报文中的学号字段 的值，端口号的数值为策(1犯4色口 < 10000 )，MAC地址为0，等待时间为0，将报文类型、学号、 MAC地址、端口号和等待时间作为待校验数据使用CRC算法计算获得CRC校验和； 步骤4,智能手机签到端收到报文后，按照报文格式对报文进行解析，在发现响应报文 IP首部中解析出的源IP地址即为智能手机主控端的IP地址;根据报文解析结果，使用CRC校 验和校验收到的报文是否存在差错，如果存在差错，执行步骤1和步骤2;如果不存在差错， 执行步骤5; 步骤5，如果解析得到的报文类型字段数值为0x02，表示该报文为发现响应报文，在该 智能手机签到端中将该智能手机主控端的IP地址和收到的端口号巧保存在控制端信息表 中； 步骤6，如果智能手机签到端广播发送发现报文后，在时间Τ(Τ=180秒）内仍然没有收到 智能手机主控端发送的单播发现响应报文，则智能手机签到端等待一个随机的时间 t:秒之 后(皮为一个随机数，?鱼克这'孤）重复执行步骤1和步骤2,一直到能够收到单播发现响应报 文为止。
[0009] 智能手机签到端基于指纹验证功能和TCP协议通过签到报文和签到响应报文完成 此次签到，具体步骤如下： 步骤1，当使用智能手机签到端进行签到时，智能手机签到端通过其指纹验证功能要求 学生输入指纹，并对输入的指纹和智能手机签到端中预先保存的指纹进行比较;如果验证 不通过，则签到失败；如果指纹验证通过，则智能手机签到端作为请求方，首先从智能手机 签到端的控制端信息表中读取IP地址和端口号（其中IP地址为智能手机主控端的IP地址， 端口号为智能手机主控端所使用的端口号），基于读取的IP地址和端口号在智能手机签到 端和智能手机主控端之间建立一条TCP连接； 步骤2,智能手机签到端W单播的方式向选中的智能手机主控端发送签到报文，报文 目的IP地址为智能手机签到端中保存的智能手机主控端的IP地址，其中报文类型数值为 0x03,学号使用该智能手机签到端学生的学号，MAC地址为智能手机签到端的MAC地址，端口 号为W，等待时间为0; 步骤3,智能手机主控端对收到的报文进行解析，解析出报文类型、学号信息;如果报文 类型字段为0x03,则表示该报文为签到报文;根据得到的学号信息和MAC地址信息在智能手 机主控端签到表中查找对应的记录，假定记录对应的签到次数用早表示，如果F二0，则将 该记录的签到次数加1，签到时间设置为当前智能手机主控端的系统时间，签退时间为空； 假定邸=化，如果? <巧'，则将该记录的签到次数加1，签到时间不变，签退时间为空;如 果货二咏'，则该记录的签到次数加 1，签到时间保持不变，签退时间为当前智能手机主控端 的系统时间；如果真戌恥，则该记录信息保持不变； 步骤4,智能手机主控端签到表信息更新成功后，智能手机主控端W单播的方式对发送 该签到报文的智能手机签到端发送签到响应报文，其中报文类型数值为0x04,学号的数值 等于所收到的签到报文中的学号，如果更新后的签到表中签到次数大于?Τ，等待时间为0 秒，如果更新后的签到表中签到次数小于等于祕，等待时间为300秒;端口号为0，MAC地址 为0; 步骤5,智能手机签到端收到签到响应报文后，对报文进行解析，如果报文类型字段数 值为0x04,表示此次签到成功;如果等待时间为0秒，清除智能手机签到端的控制端信息表 中保存的IP地址、端