CN102005137B - 课堂行为记录仪及其记录方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及课堂行为记录仪及其记录方法。课堂行为记录仪，由操作机和设置于PC机中的模拟机组成；所述操作机包括单片机模块、矩阵键盘模块、LCD液晶显示模块、USB接口模块、震动发光提醒模块和存储器模块；所述模拟机是对应程序在PC机上生成的课堂行记录界面；所述操作机与所述模拟机分别通过操作机上USB接口和模拟机所对应PC机的USB接口进行通讯连接。记录方法，包括：在所述模拟机的课堂行为设置界面设置选项；设置振动间隔时间；选择记录模式；判别是否在振动间隔时间内做选项记录；如未做进行振动提醒直到做出选项记录；选项记录存储器和提醒是否结束关闭电源等步骤。其优点是：记录方便，体积较小、便于携带；数据上传并保存在PC机上，实现无纸化办公。

Description

课堂行为记录仪及其记录方法

技术领域

本发明涉及教学辅助设备，尤其涉及课堂行为记录仪及其记录方法。

背景技术

随着人们生活水平的日益提高、科学技术水平的不断进步，特别是自动控制技术的普及，使得人们的生活越来越便利，也极大的方便了很多工程的控制和管理。但是教室、课堂这个老师和学生最熟悉的地方却很少的应用自动控制技术。每次的考勤、课堂行为记录等都要机械地让学生或是老师、领导手工完成，效率低下，如果数据量较大很可能无法准确和及时的采集下来。所以让课堂以及一些办公场合的行为记录实现自动化和智能化无疑是今后的发展趋势。

而目前已有的技术，例如专利号为200720049980.X ，名称为学生课堂表现联网记录系统的发明，虽然也能够对学生的课堂行为进行记录，但该系统需要诸如网络协议，服务器，数据库等方面的资源，需要学校的局域网络支持，建立的成本较高，教师使用起来也不方便。再如专利号为200820106067.3 ，名称为无线课堂教学质量评估装置，也相应的需要无线网络方面的资源，也有一定的建立难度，使用起来也有不便。

发明内容

本发明目的在于设计这样一种记录仪：仅通过一部手持仪器，使用一键记录方式来记录课堂行为，并在课后用USB数据线直接上传至计算机处理，而无需应用网络方面的资源。上述目的通过下述技术方案来实现：

课堂行为记录仪，由操作机和设置于PC机中的模拟机组成；所述操作机包括单片机模块、矩阵键盘模块、LCD液晶显示器、USB接口模块、震动发光提醒模块和存储器模块，矩阵键盘模块与单片机模块的对应输入端相连，LCD液晶显示器和振动发光提醒模块与单片机模块的对应输出端相连，存储器模块与单片机对应端口连接，USB接口模块与单片机对应端口相连；所述模拟机是对应程序在PC机上生成的课堂行记录界面；所述操作机与所述模拟机分别通过操作机上USB接口和模拟机所对应PC机的USB接口进行通讯连接。

所述记录仪的进一步设计在于，所述单片机模块由单片机芯片和第一时钟振荡电路组成；所述矩阵键盘模块是                                                

矩阵键盘电路，所述USB接口模块主要由驱动芯片、电源转换芯片、第二时钟振荡电路和USB接口组成，所述震动发光提醒模块主要由信号放大电路、发光管及振动器组成，所述存储器模块为一存储芯片；第一时钟电路与单片机芯片的对应时钟端口连接，所述LCD液晶显示器、驱动芯片、矩阵键盘电路与单片机的对应端口连接，第二时钟振荡电路与驱动芯片的对应时钟端口连接，电源转换芯片的输出端与驱动芯片的对应端口连接，USB接口与电源转换芯片输入端连接，信号放大电路的输出端连接发光管和振动器，其输入端与单片机的对应端口连接，存储芯片通过

总线与单片机对应端口连接。

所述记录仪的更进一步设计在于，所述键盘上的16个键为：

1个用于计时清零的开始键、

2个功能键——用于设置振动提醒的时间间隔的功能键1、用于区分前后记录的功能键2、

和13个用于划分课堂行为的选项键，每一选项键对应一数字标识。

所述记录仪的更进一步设计在于，所述课堂行记录界面包含打开设备图标、读取设备图标、清除显示图标、关闭设备图标、另存为图标和按键设置图标及存储内容文本显示框。

所述记录仪的更进一步设计在于，所述按键设置图标，在其被点击后课堂行为选项界面，该界面包含课堂行为选项文本输入框、课堂行为选择框及选择确认和消除图标，且每一课堂行为对应一键盘的数字标识。

所述记录仪的更进一步设计在于，所述USB接口模块包括CH375驱动芯片、SPX1117-3.3电源转换芯片和USB接口，SPX1117-3.3电源转换芯片分别与CH375驱动芯片对应端口及USB接口连接。

所述记录仪的记录方法，包括如下步骤：

1）在所述模拟机的课堂行为设置界面设置选项，；

2）设置完毕予以确认，进入步骤3），如未确认则始终处于步骤1）的设置状态；

3）操作机的LCD液晶显示器提醒设置振动间隔时间；

4）用功能键1设置振动间隔时间，如未设置则按默认间隔时间； 

5）操作机的LCD液晶显示器提醒是否继续前次记录模式；

6）如继续前次记录模式，先按动功能键2以区分继续或重新记录模式，再按动开始键；如不继续则直接按动开始键，按动开始键后开始计时；

7）判别是否到振动间隔时间，如在振动间隔时间内按动所述选项键，将选项结果存入存储器；如振动间隔时间到，未按动选项键，震动发光器震动发光，LCD液晶显示器提醒按动对应课堂行为的选项键，如仍未按动，振动发光器不断振动发光直到按动选项键，将选项结果存入存储器；

8）操作机的LCD液晶显示器提醒是否结束关闭电源，如记录结束关闭电源，如不结束转入步骤5）。

所述记录方法的进一步设计在于，所述功能键1设置振动间隔时间是：每按一次功能键1增加时间T，所述默认间隔时间是T。

本发明的有益效果在于： (1)本发明的记录仪记录数据时十分方便，并且体积较小、便于携带，功耗低，尤其是采用了流行的USB接口作为数据传输通道，可以将所有数据上传并保存在PC机上，实现无纸化办公。 (2)制作简便且成本低廉，可以很好的满足对主讲教师和学生课堂行为表现的记录，这是同类产品所不具备的。

附图说明

图1为本发明记录仪操作机结构示意图。

图2是整个记录仪操作机的电路原理图。

图3是本发明模拟机的课堂行为设置选项界面。

图4是本发明模拟机的课堂行为文本记录界面。

图5是本发明方法一实例的流程框图。

具体实施方式

本发明记录仪操作机由操作机和设置于PC机中的模拟机组成，参见图1。

对照图2，操作机主要由USB接口模块A、矩阵键盘模块B、存储器模块C、LCD液晶显示器G、震动发光提醒模块E和单片机模块F组成。

单片机模块F作为主控制器，采用AT89C52芯片，使用C语言在Keil C51开发环境下编程。其P0口为数据线，可作为与CH375和LCD的八位数据端口；P1口为矩阵键盘的行和列的扫描口；P2口为地址线端口，用以识别CH375芯片和IS24C512存储器芯片，并且将P2^0、P2^1端口分别设置为总线的SCL和SDA端口，来控制存储器芯片的读写；P3口为其他一些控制端口。

矩阵键盘模块B采用

矩阵键盘电路，其行列线接在单片机P1口，采用翻转法扫描识别键盘。设置了功能键1、功能键2和开始键及用1—13标识的13个选项键，用以对应13个课堂行为记录的选项键。功能键1可以用来设置震动提醒的时间间隔，如每按一下，时间间隔加3分钟；功能键2用来选择记录仪的工作模式，按下表示工作在继续前次工作记录模式，未按，表示工作在重新记录模式；按下开始键，记录就开始计时，等待用户记录数据。1—13个键号对应相应的课堂行为表现，如标识为5的5号键对应学生迟到的课堂行为，8号键则对应学生玩手机，按下5号键或8号键操作机将数字5或8记录在IS24C512芯片中，则分别记录了学生迟到和学生玩手机两种课堂表现。

LCD液晶显示器G的D[7..0]接单片机八位数据端口P0，LCD_E为控制使能端，LCD_RW为读写选择端口，LCD_RS为数据命令选择端口，分别接到单片机P3口相应端口。

USB接口模块主要由CH375驱动芯片、SPX1117-3.3电源转换芯片和USB接口组成。CH375的八位数据端接单片机的P0口，D+和D-端口接USB接口的D+和D-端，

作为CH375的片选信号，

为读信号，为写信号，当A0为1是对CH375进行命令操作，而当A0为0时，即对CH375进行数据操作。那么单片机对CH375的命令操作时，地址为0x84ff，数据操作时，地址为0x80ff，至此即实现单片模块对USB接口的控制。

存储模块C为IS24C512存储芯片，通过

总线与单片机连接，SCL为时钟线，SDA为数据线。

震动发光提醒模块主要由信号放大电路、发光管D2及振动器（未画出）组成。信号放大主要电路由三极管Q3、发光管D2和P5接线器连接的振动器组成。三极管Q3的基极通过耦合电阻R3连接于单片机模块的ZD端的，发射极连接发光管D2，集电极分通过接线器P5连接的振动器。

模拟机采用VC++6.0下的MFC编程，其生成的界面见图3。由于利用了CH375作为USB设备的驱动芯片，所以系统中要添加CH375的动态链接库CH375DLL.dll，系统文件CH375WDM.sys；在MFC工程中需要添加库文件CH375DLL.lib，包含头文件CH375DLL.h。传输通道利用USB2.0传输协议，并将其设计为内置模式， 

对照图3，课堂行记录界面包含打开设备图标、读取设备图标、清除显示图标、关闭设备图标、另存为图标和按键设置图标及存储内容文本显示框。点击打开设备，然后再点击读取数据，就可以将操作机中的存储内容快速的上传显示在左边的文本窗口1中，上传完毕之后，可以先关闭设备，然后点击另存为，将数据导出为文本文件格式，即可以将数据方便的存储在PC机上，供用户处理。按键设置按钮点击之后出现图4的课堂行为选项的设置界面，该界面包括课堂行为设置或修改的文本输入框2、课堂行为选择框3及选择确认图标和消除图标，且每一课堂行为对应于左侧选项键下的键盘的数字标识。本实施例设计了13个按键供用户定义，本实施例定义了8个选项作为参考，点击文本输入框2中对应于键盘数字标识的位置，可以设置或修改对应键盘所代表的课堂行为，在文本输入框2中输入要定义的课堂行为，然后点确认，对应于的选择框3中的选项作相应变化，与本输入框2的内容一致。

模拟机设置键值对应的课堂行为选项，是便于翻译从操作机上传的大量数据，IS24C512中存储的是课堂行为选项对应的键值数据，这样利用键值数据为载体，上位机再将键值数据还原为课堂行为表现，就可以记录大量的关于课堂内的信息了，并且在数据显示窗口可以很直观的显示各个时间段课堂内的教学信息。

参照图5，上述记录仪的工作流程具体如下：

事先在PC机端的模拟机中设置好各键值对应的课堂行为选项，例如；1—老师讲课热情饱满；2—老师认真板书；3—老师提问；4—师生积极互动；5—学生迟到；6—学生积极提问；7—学生交头接耳；8—学生玩手机等。设置完毕予以确认，如未确认则始终处于设置状态。将PC机与操作机用两端接有USB接口的数据线通过各自USB端口进行连接。打开操作机，其上的LCD液晶显示器显示“请按功能键1设置振动间隔时间”，每按下一次功能键1，间隔时间增加T，本实施例T=3分钟，通过功能键1设置振动间隔时间，若未点击，则默认是3分钟。接下来LCD液晶显示器提醒是否继续前次记录模式，按下功能键2，操作机工作在继续上次记录模式，未点击则工作在重新记录模式，按下开始按键，操作机就开始计时，等待用户记录数据，此时，如果有同学玩手机，那么听课教师按下8号键，然后在LCD上可以显示数字8，如果在预定时间之内用户没有按下所述选项键，操作机就会发光伴随震动，提醒听课教师及时记录数据，直到老师按下一选项键，才停止提醒，并恢复重新计时；同时单片机通过

总线方式将数据8存入IS24C512存储器，记录仪重新计时，等待用户再次按动选项键。如果这时老师提问题，那么听课教师就可以按下3号键，LCD上显示数字3，同时单片机通过

总线方式将数据3存入IS24C512存储器，记录仪重新计时，等待老师再次按选项键，如此反复。如果下课了，听课教师可以按下开关，则本次记录结束。如果还有下节课要记录，那么听课老师可以在开机之后，按下功能键2，就可以接着上一节课的数据之后继续记录了。

听课完毕之后，在保持操作机与模拟机建立起通讯连接的基础上，打开PC机上的模拟机，点击打开设备图标，会弹出“打开设备成功的界面”，如未弹出该界面，就要检查USB连接线是否连接。再点击模拟机上的读取数据图标，就可以在窗口左边的栏目里显示出记录的各个时段的课堂行为表现了。由于数据量比较大，模拟机设置了另存为功能，点击另存为按键，可以将窗口中的数据保存为文本文件的格式，既能方便地将数据保存到PC中，又可以再加载到其他办公软件中进行数据处理。保存完毕之后，点击关闭设备，就可以断开USB的连接线了，至此所有工作完毕。

Claims (4)

1.课堂行为记录仪，其特征在于由操作机和设置于PC机中的模拟机组成；所述操作机包括单片机模块、矩阵键盘模块、LCD液晶显示器、USB接口模块、振动发光提醒模块和存储器模块，矩阵键盘模块与单片机模块的对应输入端相连，LCD液晶显示器和振动发光提醒模块与单片机模块的对应输出端相连，存储器模块与单片机对应端口连接，USB接口模块与单片机对应端口相连；所述模拟机为对应程序在PC机上生成的课堂行记录界面；所述操作机与所述模拟机分别通过操作机上USB接口和模拟机所对应PC机的USB接口进行通讯连接；所述单片机模块由单片机芯片和第一时钟振荡电路组成；所述矩阵键盘模块是                                               

矩阵键盘电路，所述USB接口模块主要由驱动芯片、电源转换芯片、第二时钟振荡电路和USB接口组成，所述振动发光提醒模块主要由信号放大电路、发光管及振动器组成，所述存储器模块为一存储芯片；第一时钟振荡电路与单片机芯片的对应时钟端口连接，所述LCD液晶显示器、驱动芯片、矩阵键盘电路与单片机的对应端口连接，第二时钟振荡电路与驱动芯片的对应时钟端口连接，电源转换芯片的输出端与驱动芯片的对应端口连接，USB接口与电源转换芯片输入端连接，信号放大电路的输出端连接发光管和振动器，其输入端与单片机的对应端口连接，存储芯片通过

总线与单片机对应端口连接；所述键盘电路上的16个键为：1个用于计时清零的开始键、2个功能键——用于设置振动提醒的时间间隔的功能键1、用于区分前后记录的功能键2、和13个用于划分课堂行为的选项键，每一选项键对应一数字标识；所述课堂行记录界面包含打开设备图标、读取设备图标、清除显示图标、关闭设备图标、另存为图标和按键设置图标及存储内容文本显示框，所述按键设置图标，在其被点击后课堂行为选项界面，该界面包含课堂行为选项文本输入框、课堂行为选择框及选择确认和消除图标，且每一课堂行为对应一键盘的数字标识。

2.根据权利要求1所述的课堂行为记录仪，其特征在于所述USB接口模块包括CH375驱动芯片、SPX1117-3.3电源转换芯片和USB接口，SPX1117-3.3电源转换芯片分别与CH375驱动芯片对应端口及USB接口连接。

3.如权利要求1至2任一项所述的课堂行为记录仪的记录方法，其特征在于包括如下步骤：

1）在所述模拟机的课堂行为设置界面设置选项；

2）设置完毕予以确认，进入步骤3），如未确认则始终处于步骤1）的设置状态；

3）操作机的LCD液晶显示器提醒设置振动间隔时间；

4）用功能键1设置振动间隔时间，如未设置则按默认间隔时间； 

5）操作机的LCD液晶显示器提醒是否继续前次记录模式；

6）如继续前次记录模式，先按动功能键2以区分继续或重新记录模式，再按动开始键；如不继续则直接按动开始键，按动开始键后开始计时；

7）判别是否到振动间隔时间，如在振动间隔时间内按动所述选项键，将选项结果存入存储器；如振动间隔时间到，未按动选项键，振动发光器振动发光，LCD液晶显示器提醒按动对应课堂行为的选项键，如仍未按动，振动发光器不断振动发光直到按动选项键，将选项结果存入存储器；

8）操作机的LCD液晶显示器提醒是否结束关闭电源，如记录结束关闭电源，如不结束转入步骤5）。

4.根据权利要求3所述的记录方法，其特征在于所述功能键1设置振动间隔时间是：每按一次功能键1增加时间T，所述默认间隔时间是T。

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