課堂教學輔助系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設及通信領域，具體而言，設及一種課堂教學輔助系統。
【背景技術】
[0002] 中共中央、國務院印發的《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020 年）》，提出要把提高質量作為教育改革發展的核屯、任務，把教育資源配置和學校工作重點 集中到強化教學環節、提高教育質量上來。
[0003] 到課率和課堂參與度無疑是衡量課堂教學質量的基礎性指標，而長期W來，國內 大部分學校，采取的到課率統計方式仍為任課教師點到運種最為傳統的方式，運種方式雖 然簡單，但是卻直接浪費了教師的課堂授課時間，降低了教學質量。課堂上師生互動，也通 常采用教師和學生一對一問答的方式，課堂參與度較低。 【實用新型內容】
[0004] 本實用新型的主要目的在于公開了一種課堂教學輔助系統，W至少解決相關技術 中采用傳統課堂互動方式導致學生參與率低的問題。
[0005] 根據本實用新型，公開了一種課堂教學輔助系統。
[0006] 根據本實用新型的課堂教學輔助系統包括：多個學生用設備，每個學生用設備均 包括：第一無線收發裝置，第一微控制器、輸入輸出裝置，其中，所述第一微控制器經由所述 輸入輸出裝置收集來自于學生的數據，并經由所述第一無線收發裝置發送至教師用設備； 所述教師用設備，包括：第二無線收發裝置，第二微控制器、USB轉串口裝置，其中，所述第 二微控制器經由第二無線收發裝置接收來自于所述第一無線收發裝置的數據，并經由第二 微控制器的串口及所述USB轉串口裝置發送給上位機；上位機，包括：USB接口，其中，所述 USB接口與所述教師用設備的所述USB轉串口裝置相連接，所述上位機經由所述USB接口接 收來自于所述教師用設備的所述數據，對所述數據進行處理并顯示處理結果。
[0007] 通過本實用新型提供的課堂教學輔助系統，解決了相關技術中課堂上師生互動， 采用教師和學生一對一問答的方式，導致課堂參與度較低的問題，采用本實用新型提供的 系統可W使學生在課堂上和教師進行實時無線通訊，對于教師提出的問題、課堂測驗、課堂 競賽等互動式教學內容，學生都可W通過該系統做出回答，并將數據上傳至上位機處理和 顯示，因此有效地提高了學生課堂參與度，提高了教學質量。
【附圖說明】
[0008] 圖1是根據本實用新型實施例的課堂教學輔助系統的架構圖；
[0009] 圖2是根據本實用新型優選實施例的教師用設備的結構示意圖；W及
[0010] 圖3是根據本實用新型優選實施例的學生用設備的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0011] 下面結合說明書附圖對本實用新型的具體實現方式做一詳細描述。
[0012] 圖1是根據本實用新型實施例的課堂教學輔助系統的架構圖。如圖1所示，該課 堂教學輔助系統包括：
[0013] 多個學生用設備10,每個學生用設備均包括：第一無線收發裝置100,第一微控制 器102、輸入輸出裝置104,其中，上述第一微控制器102經由上述輸入輸出裝置104收集來 自于學生的數據，并經由上述第一無線收發裝置100發送至教師用設備；
[0014] 上述教師用設備12,包括：第二無線收發裝置120,第二微控制器122、USB轉串口 裝置124,其中，上述第二微控制器102經由第二無線收發裝置120接收來自于上述第一無 線收發裝置100的數據，并經由第二微控制器122的串口及上述USB轉串口裝置124發送 給上位機；
[0015] 上位機14,包括：USB接口 140,其中，上述USB接口 140與上述教師用設備的上述 USB轉串口裝置124相連接，上述上位機14經由上述USB接口 140接收來自于上述教師用 設備的上述數據，對上述數據進行處理并顯示處理結果。
[0016] 相關技術中課堂上師生互動，采用教師和學生一對一問答的方式，導致課堂參與 度較低的問題，采用圖1所示的系統，可W使學生在課堂上和教師進行實時無線通訊，對 于教師提出的問題、課堂測驗、課堂競賽等互動式教學內容，學生都可W通過該系統做出回 答，并將數據上傳至上位機處理和顯示，因此有效地提高了學生課堂參與度，提高了教學質 量。
[0017] 優選地，上述上位機14,還經由上述USB接口 140向上述教師用設備發送控制指 令；上述教師用設備12,還經由上述USB轉串口裝置124接收來自于上述上位機的控制指 令，并經由上述第二無線收發裝置120將上述控制指令發送至上述多個學生用設備10 ;上 述多個學生用設備10,還經由上述第一無線收發裝置100接收來自于上述教師用設備12的 上述控制指令。
[0018] 其中，上述控制指令包括但不限于：點名指令、答題指令、停止指令，本系統可W設 定為點名、答題和停止等模式，教師可通過上位機（例如，PC機）進行模式選擇。
[0019] 在載波通信過程中，為保證系統的穩定性和抗干擾性，教師用設備和多個學生用 設備之間通過無線信道（例如，433MHz頻道）構建成一種星型拓撲結構的無線微網絡。該 網絡是一個單跳系統，網絡中所有學生用設備都與教師用設備進行雙向通信，各學生節點 間并不通信。
[0020] 優選實施過程中，各學生用設備主要負責收集學生輸入的數據然后通過第一無線 收發裝置上傳到教師用設備。教師用設備一方面負責接收來自各學生用設備上傳的數據， 并將數據打包把接收到的通過串口通信方式上傳至上位PC機；另一方面接收來自上位機 的控制指令，并將指令下發至各學生用設備，來完成題目下發，到課率統計等任務。上位機 一方面負責接收教師用設備上傳的數據，并對其進行相應的處理及顯示，另一方面接收教 師的控制指令，并通過教師用設備W廣播方式下發到學生用設備。
[0021] 優選地，各個上述學生用設備均還包括：第一直流電源106,上述教師用設備還包 括：第二直流電源126。
[0022] 優選實施過程中，第一直流電源106和第二直流電源126均可W為3. 3V直流電 源。考慮到將學生用設備和教師用設備設計為一種手持設備，故低功耗是一個重點考慮因 素。
[0023] 優選地，如圖2所示，教師用設備中，上述第一無線收發裝置包括：無線射頻忍片 nRF905 ;第一微控制器為單片機MSP430系列MSP4302553 ;輸入輸出裝置包括：發光二極管 L邸燈、按鍵；W及供電的3. 3V直流電源。
[0024] 優選地，如圖3所示，學生用設備中，上述第二無線收發裝置包括：無線射頻忍片 nRF905 ;第二微控制器為單片機MSP430系列MSP4302553 ;上述USB轉串口裝置包括：USB轉 串口忍片C冊04 ;化及供電的3. 3V直流電源。
[0025] 微控制器是教師用設備和學生用設備的控制中屯、，本系統從低功耗方面考慮，選 擇TI公司生產的低功耗16位單片機MSP430G2553,該單片機供電范圍為1. 8~3. 6V，具有 16kB的閃存和512B的RAM,具有超低功耗及5種節能模式，在IMHz頻率和2. 2V電壓條件 下，運行模式功耗為230 y A，待機模式只有0. 5 y A超低功耗，內置的2個16位定時器、1個 通用串行通信接口。
[0026] 無線收發裝置在系統中負責無線數據傳輸，本系統采用挪威Nordic公司的無線 射頻忍片nRF905。其功耗非常低，工作于W -10地m的輸出功率發射時電流只有IlmA,工作 于接收模式時的電流為12. 5mA。內建空閑模式與關機模式，易于實現節能。該忍片通過SPI 接口和微控制器進行無線數據傳送，并利用Nordic公司的化OCkBurst技術和微控制器進 行高速無線數據傳送不需要昂貴的高速微控制器來進行數據處理，信息傳輸高速且可靠。 一次的數據傳輸量最多為32B，最大傳輸速度可達到100化PS，發射功率最大可達10地m，接 收靈敏最大為-100地m。工作電壓為1. 9~3. 6V，片內集成了電源管理、晶體振蕩器、低噪聲 放大器、頻率合成器功率放大器等模塊，不需外加聲表面濾波器，曼徹斯特編碼/解碼由片 內硬件完成，無需用戶對數據進行曼徹斯特編碼。且具有低功耗的化OCkBurst工作模式， 在此模式下可實現自動處理字頭、CRC循環冗余碼校驗等功能，因此使用非常方便。
[0027] nRF905工作在433/868/915MHzS個頻段，由于國內433MHz頻段可W免費使用，所 W本系統優選使用433MHz頻道進行無線數據通信。nRF905內置點對多點通信地址控制， 適用于本系統教師節點和各個學生節點間的通信。根據該應用需求，射頻收發模塊選擇 3. 5地i高增益天線。
[0028] 串口通信是目前單片機和DSP等嵌入式系統之間，W及嵌入式系統與PC機或無線 模塊之間的一種非常重要且普遍使用的通信方式。W便充分發揮計算機和智能設備各自資 源優勢。但是現在的計算機，特別是筆記本電腦基本上沒有帶RS232串口，而較廣泛的采用 USB接口。串行通訊模塊主要負責主節點與上位PC機之間的通信。所W本系統采用USB轉 串口忍片C冊40T實現單片機串行口與計算機USB接口之間的通訊功能。
[0029] 教師用設備中的C冊40T是一款接口轉換及單片機外圍忍片，支持USB2. 0。忍片內 置了電源上電復位電路，內置了獨立的收發緩沖區，支持單工、半雙工或者全