專利名稱：基于無線組網和射頻識別的學生助學裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基于無線組網和射頻識別的學生助學裝置。
背景技術：
目前大部分的學校都是采用紙件書本以及黑板進行授課，但互動性不強，一節課中大量的時間都在進行板書，使得學生獲得的信息量較少。為了克服上述缺點，一般教師會大量印制習題以及學習重點發放給學生以節約上課時板書的時間，但是這樣將造成紙張的浪費。特別是現階段資源緊張，提倡無紙化、電子化的年代，大量印刷習題將造成紙張的大量浪費，增加學生的學習成本。部分大城市的學校為了克服上述缺陷采用了多媒體教學，即教師提前準備好課件，通過計算機以及投影儀將信息投放至顯示載體，學生通過觀看載體進行學習，但是由于學生沒有相應的電子設備，而且學生的接受程度不同，教師在教學的時候不好掌握習題的播出時間以及替換時間，另外也不能實現針對不同程度的學生發放不同的習題。同時在多媒體授課上，教師所播出的內容學生也需要大量的紙張進行記載，這樣存在學生漏抄、遺忘等情況。如果需要克服上述缺點，學生一般需要一臺計算機(特指代筆記本電腦)進行接受，但是在還屬于初級階段的中國，每個學生配置一臺筆記本電腦明顯是不現實的。總結起來現有學校教育存在以下三大缺點1無法因材施教一個教師總是要面對不同水平的學生，同樣的講課內容有些學生學起來津津有味，有些學生覺得索然無趣，有些學生則學起來云里霧里、不知所云，但教師面對的是幾十個人，所以只能依據大部分人的水平進行教學。如何能夠盡量的做到因材施教，恐怕這是每個教師和學生的迫切希望。2課堂教學、測試速度慢，浪費大每上完一個章節，都要進行一次測驗，這是教師為了起到鞏固學生知識和了解學生對各個知識點的掌握情況的方法，并根據考試暴露出來的問題進行點評，這樣對學生知識點的記憶和理解有很大的幫助。但是一個老師總是要面對多個班級，一次測驗就意味著教師要批改數百份的試卷，還要對這些試卷的答題情況進行統計，然后根據統計的情況，對試卷和各個知識點進行點評。這樣一個周期下來，繁重的工作量不說，還要花費許多的時間。如果課堂測試一結束，能馬上完成批改和統計，并立刻進行點評，這樣對學生的知識鞏固會起到更大的幫助。3學生容易出現遺忘的情況檢查該帶的書本是否帶齊，是學生每天早晨的必修課。雖然如此，可還是會發生忘帶或者多帶書本的情況。一旦發生除了會影響聽課的效果，還會給老師和同學留下丟三拉四的不好的印象，甚至有不少學生要求家長把忘帶的書本送到學校，導致影響家長的正常工作。有的學生為了避免忘帶書本干脆把一周的全部書本帶上，這樣也會增加學生的書包負擔。另外學校經常給我們發一些通知，每次發通知，都勢必造成許多紙張浪費，而且學生還會忘記把通知給家長過目。
發明內容本實用新型的目的在于提供一種成本較低、使用方便、互動性強的基于無線組網和射頻識別的學生助學裝置。[0005]本實用新型的目的是這樣實現的它由具有信息生成和儲存功能的計算機或采用以太網連接的多組計算機、ZigBee模塊服務器端以及學生助學器構成，所述的具有信息生成和儲存功能的計算機或采用以太網連接的多組計算機與ZigBee模塊服務器端連接，所述的學生助學器包括外殼、以及設置于外殼內的單機片、控制按鈕、ZigBee模塊用戶端、顯示模塊、實時時鐘模塊、語音提示模塊和電源管理模塊；單機片分別連接控制按鈕、ZigBee模塊用戶端、顯示模塊、實時時鐘模塊、語音提示模塊、電源管理模塊，外殼上設有用于顯示模塊和按鈕延伸出來的開槽，顯示模塊的屏幕設置在開槽上，按鈕處延伸出開槽。本實用新型具有以下優點1成本較低教師方面直接采用現有或進行采購的計算機設備，配上價格較低的ZigBee模塊服務器端，之后為每個學生配備學生助學器。由于學生助學器結構簡單，相對筆記本電腦而言，成本低廉的多，價格也是大部分家庭能夠承受的范圍，而且條件允許的情況下，可以作為學校資產循環使用，進一步減低家長負擔。2推廣簡單，對學生助學器進行設定，使其與使用學生綁定即可；反之，對學生助學器進行初始化即可與學生解綁，這樣學生助學器又可以循環使用，在降低家長負擔的條件下，使得推廣更為容易；3互動性強，教師通過計算機將課件、不同程度的練習、作業甚至學校的通知都反映到相應的學生助學器上，學生只要通過按鈕選擇查看，就可以獲得相關信息，既可以實現因材施教，也可以實現信息電子化，還能起到備忘功能，使得教師的工作量降低、學生的學
習效率增加。
[0007]圖I本實用新型的演不圖；[0008]圖2為本實用新型的系統拓撲圖；[0009]圖3學生助學器的連接圖；[0010]圖4教師功能主流程示意圖；[0011]圖5教師信息發布流程圖；[0012]圖6教師課堂測試流程圖；[0013]圖7家長查看通知、編輯提醒流程圖。
具體實施方式
[0014]下面結合說明書附圖和實施例對本實用新型內容進行詳細說明[0015]如圖1-3所示本實用新型由具有信息生成和儲存功能的計算機或采用以太網連
接的多組計算機、ZigBee模塊服務器端、以及學生助學器構成，所述的具有信息生成和儲功能存的計算機或采用以太網連接的多組計算機與ZigBee模塊服務器端連接，所述的學生助學器包括外殼、以及設置于外殼內的單機片、控制按鈕、ZigBee模塊用戶端、顯示模塊、實時時鐘模塊、語音提示模塊和電源管理模塊；單機片分別連接控制按鈕、ZigBee模塊用戶端、顯不模塊、實時時鐘模塊、語音提不模塊和電源管理模塊，外殼上設有用于顯不模塊和按鈕延伸出來的開槽，顯示模塊的屏幕設置在開槽上，按鈕處延伸出開槽。實時時鐘模塊和ZigBee模塊用戶端通過IIC總線與單片機連接，語音提示模塊通過8位并行總線與單片機連接，顯示模塊通過SPI總線與單片機連接。上述的各種模塊都可以采用存在的技術，例如單片機可以采用臺灣SynCOMS公司的SM5964單片機，實時時鐘模塊可以采用RX8025，語音提示模塊采用華邦公司生產的語音芯片 ISD2560。通過配置ZigBee模塊服務器端與ZigBee模塊用戶端，實現了計算機或采用以太網連接的多組計算機與學生助學器之間的無線通信。 為了進一步強化本實用新型的技術，可以在上述基礎上增加射頻識別模塊，所述的射頻識別模塊設置于學生助學器內，射頻識別模塊通過8位并行總線與單片機連接。另外還可以設置射頻卡，所述的射頻卡與射頻識別模塊通過射頻信號連接。還可以設置與信息相對應的書本上的書本標簽，所述的書本標簽與射頻識別模塊通過射頻信號連接。通過在教師使用的計算機內安裝特定功能的軟件，實現多樣的功能，具體實現的功能如下I課堂輔助教學功能課堂輔助教學功能是通過學生助學器和教室電腦組成的無線網絡，教師可以管理學生助學器液晶屏幕上的顯示內容，學生可以通過助學器的控制按鈕，同教師或者其他同學進行交互。本功能可以用于無紙化考試，教師可以通過教師電腦上的管理軟件，將題目發送到每個學生的助學器屏幕上，學生通過控制按鈕答題。管理軟件自動對學生答題進行批改和匯總，這樣教師可以快速地獲得每個學生對各個知識點的吸收理解程度，然后針對考試中暴露出來的問題進行點評。課堂輔助教學功能還可用于分組式閱讀，教師可以對不同學生發布不同的閱讀內容，使得課堂形式更加多樣，更能兼顧到所有的學生。上述功能通過計算機或以太網連接的多組計算機、ZigBee模塊服務器端、以及學生助學器即可實現。2、發布通知功能當學校課程改變、學期開始發布新課表、學期中課程調整、期末考試安排、老師需要布置給學生的課后作業、學校需要發給學生家長的通知等，都可以通過本系統發送到每一個學生的助學器中。為了能夠讓通知被學生家長知曉，一般可以在學生助學器上設置射頻識別模塊，同時為學生家長配置相應的射頻卡，學生或者家長可以通過操作助學器上的操作菜單，查看這些內容，家長可以通過代表其本人的射頻卡對學校通知進行確認。3、重要提醒功能通過教室電腦或者家庭電腦，家長或者老師可以將重要提醒內容存儲到助學器中，在助學器內部集成了實時時鐘，家長或者老師可以設置提醒的時間。當提醒的時間到時，助學器可以通過聲音提醒，液晶顯示提醒內容的方式告知學生。這個功能也可以做為早晨或者中午的喚醒鬧鐘，也可以設置成定時檢查書包的功能。這里可以保證有條件的學生家長也能夠設定一定的信息并將信息儲存在學生的學生助學器內，保證學生不會遺忘重要的信息。 4、自動檢測書包內物品功能基于射頻識別模塊存在的基礎上，搭配上書本標簽，放置在書包內的學生助學器都能根據每日課程安排，通過射頻識別檢測書包內的書本是否正確，不論多帶還是少帶，或
5者錯帶都可以檢查出來，并通過語音和液晶屏顯示的方式提示學生。其工作原理如下學生助學器內部集成了一個射頻識別模塊，用來識別事先粘貼在書本上的射頻識別標簽來識別書包內書本。通過軟件實現防碰撞算法，可以同時讀出書包內的各個標簽，而不會發生漏讀或者錯讀的現象。當學生助學器開始檢測書包時，通過單片機控制射頻識別模塊快速識讀安裝在書本和學習工具上的射頻識別標簽，并同當日課程表要攜帶書本、學習工具進行比較，找出漏帶和帶錯的書本、學習工具，然后通過語音提示模塊進行提示或者控制顯示模塊在屏幕上用文字信息提示學生。課程表可以利用無線網絡直接同步到每一臺助學器中，也可以通過電腦對助學器進行單獨配置。綜上所述，根據本實用新型的硬件設備搭配根據具體情況可調的軟件設備，至少實現以下功能教師功能通過計算機發布通知、發布課程表、發布作業、發布提醒、進行課堂提問、課堂閱讀以及課堂測試；學生功能完成測試、課堂閱讀、回答提問、查看通知、檢查書包；家長功能查看并確認通知、設置重要提示。軟件的功能根據具體學校的情況進行調整，以滿足至少教師、學生的需求，軟件的系統功能包括設備管理、設備分組、權限設置。本實用新型學生助學器與外界的連接方式主要采用ZigBee無線網絡技術，其主要原因是ZigBee是基于802. 15. 4標準的一種新興的短距離無線網絡技術。其工作頻段為
2.4GHz免申請和免使用費頻段，最高傳輸速率為250KBit/S。ZigBee具有很強的抗干擾性能，在相同的環境中，ZigBee抗干擾性能遠遠好于藍牙和WLAN。物理層采用CSMA — CA的碰撞避免機制，避免了發送數據時的競爭和沖突，并且每個數據包都采用完全確認的數據傳輸機制，信息傳輸可靠。ZigBee具有強大的組網能力，可以形成星型、樹型和MESH網狀網，本設計中采用的是星形組網。即由一個教室電腦和ZigBee模塊組成的網絡中心節點和若干個學生助學器的終端節點組成。我們可以通過串口對各個學生助學器進行設置，設置其ΡΑΝ-ID、通信通道、密鑰等。PAN-ID是指ZigBee設備的網絡標識，只有PAN-ID相同的設備才能互相通信。通信通道最多有15個，可根據現場實際情況選擇一個或者多個通道。用戶使用流程如下如圖4所示教師使用流程，開打計算機上的相應軟件，輸入賬號密碼進行登入，在信息確認完成后進入系統，這個時候教師根據軟件上的提示發布通知、發布課程表、發布作業、發布提醒、進行課堂提問、課堂閱讀以及課堂測試，當教師編輯完成后，選定特定或全部學生的編號，點擊發布或相應的確認鍵，相關的信息將通過ZigBee模塊服務器端發送至指定的學生的學生助學器上，之后教師即可退出系統，如果賬號密碼異常，則教師無法登入。如圖5所示以教師信息發布為例，教師登入計算機的相應軟件、發布通知、課表、提醒等信息，之后等待學生助學器反饋確認信息，超過單位時間未反饋，則視為助學器信息未得到確認。反之，則教師認定學生收到通知。[0045]如圖6所示教師在上課期間可以登入計算機的相應軟件對全部或指定學生發布問題，在不發生發布失敗的情況下，學生將收到相應的問題，一般可以采用屏幕亮起進行提示，避免課堂上語音提示導致課堂紀律混亂，當學生收到問題后可以直接通過學生助學器直接進行回答，如果不方便使用學生助學器回答，也可以直接舉手或通過學生助學器的某個按鈕代替舉手進行回答，如果學生采用學生助學器進行回答，可以在單位時間內更新答案，教師的客戶端也會自動更新答案并提示教師。學生使用流程，一般來說，學生多為被動接受信息，一般只要留意教師發出的信息并確認收到信息即可，少數能夠用控制按鈕反饋的信息，直接通過按鈕進行確定即可。如圖7所示家長使用流程部分家長可以申請獨立的賬號并與子女的學生助學器建立一對一的連接，從而管理學生助學器，家長通過計算機登陸自己的賬號，之后讀取單位時間內對應學生助學器接收到的提示、通知并可以確認通知以及編輯提醒并反饋到學生助學器內，如果學生家長條件有限，也可以申請獲得與該學生助學器對應的頻射卡，用來確認學生助學器內發布的信息。
權利要求1.一種基于無線組網和射頻識別的學生助學裝置，其特征在于它由具有信息生成和儲存功能的計算機或采用以太網連接的多組計算機、ZigBee模塊服務器端、以及學生助學器構成，所述的具有信息生成和儲存功能的計算機或采用以太網連接的多組計算機與ZigBee模塊服務器端連接，所述的學生助學器包括外殼以及設置于外殼內的單機片、控制按鈕、ZigBee模塊用戶端、顯示模塊、實時時鐘模塊、語音提示模塊和電源管理模塊；單機片分別連接控制按鈕、ZigBee模塊用戶端、顯示模塊、實時時鐘模塊、語音提示模塊和電源管理模塊，外殼上設有用于顯示模塊和按鈕延伸出來的開槽，顯示模塊的屏幕設置在開槽上，按鈕處延伸出開槽。
2.根據權利要求I所述的基于無線組網和射頻識別的學生助學裝置，其特征在于實時時鐘模塊和ZigBee模塊用戶端通過IIC總線與單片機連接，語音提示模塊通過8位并行總線與單片機連接，顯示模塊通過SPI總線與單片機連接。
3.根據權利要求I所述的基于無線組網和射頻識別的學生助學裝置，其特征在于它還包括射頻識別模塊，所述的射頻識別模塊設置于學生助學器內，射頻識別模塊通過8位并行總線與單片機連接。
4.根據權利要求3所述的基于無線組網和射頻識別的學生助學裝置，其特征在于它還包括射頻卡，所述的射頻卡與射頻識別模塊通過射頻信號連接。
5.根據權利要求3所述的基于無線組網和射頻識別的學生助學裝置，其特征在于它還包括與信息相對應的書本上的書本標簽，所述的書本標簽與射頻識別模塊通過射頻信號連接。
專利摘要本實用新型涉及一種基于無線組網和射頻識別的學生助學裝置。它由具計算機或采用以太網連接的多組計算機、ZigBee模塊服務器端以及學生助學器構成，計算機或多組計算機與ZigBee模塊服務器端連接，所述的學生助學器包括外殼、以及設置于外殼內的單機片、控制按鈕、ZigBee模塊用戶端、顯示模塊、實時時鐘模塊、語音提示模塊和電源管理模塊；單機片分別連接控制按鈕、ZigBee模塊用戶端、顯示模塊、實時時鐘模塊、語音提示模塊、電源管理模塊，外殼上設有用于顯示模塊和按鈕延伸出來的開槽，顯示模塊的屏幕設置在開槽上，按鈕處延伸出開槽。本實用新型具有成本較低、推廣簡單、互動性強等優點。
文檔編號G09B5/08GK202736323SQ20122043015
公開日2013年2月13日 申請日期2012年8月28日 優先權日2012年8月28日
發明者余啟聯 申請人:余啟聯