CN103295436A - 便携式移动互动教学系统 - Google Patents

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CN103295436A CN2013102520148A CN201310252014A CN103295436A CN 103295436 A CN103295436 A CN 103295436A CN 2013102520148 A CN2013102520148 A CN 2013102520148A CN 201310252014 A CN201310252014 A CN 201310252014A CN 103295436 A CN103295436 A CN 103295436A
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teacher
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CN2013102520148A
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李明亮
张春芳
王顶
王斐
杨宇轩
穆红伟
赵晓宁
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Hebei Normal University
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Hebei Normal University
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Abstract

本发明涉及一种便携式移动互动教学系统，它包括服务器、局域网、位于各教室内的学生终端、教师终端、平板电脑和WiFi；所述学生终端由第一处理器、按键电路和第一射频模块组成；所述教师终端由第二射频模块、第二处理器和RS232接口电路组成。本发明的有益效果如下：（1）学生在课堂上能够与教师互动，及时响应教师提出的问题或主动按键提问；（2）结构简单，成本低；（3）具有签到功能，便于学生的统一管理。

Description

便携式移动互动教学系统
技术领域
本发明涉及一种便携式移动互动教学系统，适用于教室课堂教学。
背景技术
传统的教学模式是老师的讲解和学生的被动接受，学生参与的机会和参与的热情不高，教师无法对学生的学习效果及时了解掌握，使教与学脱钩。教学中教师和学生还不能随时随地的通过无线网络在移动中实现教与学，学生还不能积极主动地参与其中，不能形成教与学的真正互动。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种在教室通过无线射频信号实现的便携式移动互动教学系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案：
一种便携式移动互动教学系统包括服务器、局域网、位于各教室内的学生终端、教师终端、平板电脑和WiFi；所述各学生终端分别通过射频与教师终端相连接，所述教师终端和平板电脑与WiFi双向连接，所述WiFi与局域网无线连接，所述服务器与局域网双向连接；
所述学生终端由第一处理器、按键电路和第一射频模块组成；所述按键电路的输出端接第一处理器的输入端，所述第一处理器与第一射频模块双向连接；
所述教师终端由第二射频模块、第二处理器和RS232接口电路组成；所述第二射频模块与第二处理器双向连接，所述第二处理器与RS232接口电路双向连接。
本发明的有益效果如下：
（1）学生在课堂上能够与教师互动，及时响应教师提出的问题或主动按键提问。
（2）结构简单，成本低。
（3）具有签到功能，便于学生的统一管理。
附图说明
图1为本发明的原理框图；
图2为学生终端和教师终端的原理框图；
图3为学生终端的电路原理图；
图4为教师终端的电路原理图。
具体实施方式
由图1-4所示的实施例可知，便携式移动互动教学系统包括服务器、局域网、位于各教室内的学生终端、教师终端、平板电脑和WiFi；所述各学生终端分别通过射频与教师终端相连接，所述教师终端和平板电脑与WiFi双向连接，所述WiFi与局域网无线连接，所述服务器与局域网双向连接；
所述学生终端由第一处理器、按键电路和第一射频模块组成；所述按键电路的输出端接第一处理器的输入端，所述第一处理器与第一射频模块双向连接；
所述教师终端由第二射频模块、第二处理器和RS232接口电路组成；所述第二射频模块与第二处理器双向连接，所述第二处理器与RS232接口电路双向连接。
所述第一处理器包括单片机U1和复位电路，所述单片机U1的型号为89C52；所述复位电路由电阻R15-R16、复位按键S9和电容C1组成；复位按键S9依次与电阻R16、电阻R15串联后接在VCC与地之间，电阻R16与电阻R15的节点接单片机U1的RST口，电容C1接在VCC与单片机U1的RST口之间。
所述按键电路由限流电阻R1-R8、按键S1-S8组成；限流电阻R1-R8的一端并接在+5V，它们的另一端分别与按键S1-S8串接后接地，限流电阻R1-R8分别与按键S1-S8的节点依次接单片机U1的P1.0-P1.7口；按键S1-S4分别代表选择题答案中的四种答案A、B、C、D，按键S5代表“确认键”，按键S6代表“错误答案键”，按键S7代表“正确答案键”，按键S8代表“举手键”；并且在按键S1-S8上分别注明上述相应的字母和文字。
所述第一射频电路由射频芯片U2和上拉电阻R9-R14组成；所述射频芯片U2的SI、SO、SCLK、CSn、GDO2、GDO0依次分别接第一单片机U1的P0.0-P0.3、P3.3、P3.2口，所述上拉电阻R14-R9的一端并接于+3.3V，它们的另一端分别接射频芯片U2的SI、SO、SCLK、CSn、GDO2、GDO0口。
所述第二处理器由单片机U4及其外围元件晶体Y1、晶体Y2、电阻R17-R18、电容C2-C4组成；单片机U4的型号为MSP430F149，晶体Y1与电容C2-C3组成的晶振电路接在单片几U2的X2IN口与X2OUT口之间；晶体Y2接在单片机U4的XIN与XOUT口之间，电阻R17-R18与电容C4组成上电自动复位电路。
所述第二射频模块由射频芯片U5组成；所述射频芯片U5的SI、SO、SCLK、CSn、GDO2、GDO0口依次分别接单片机U4的P3.0-P3.3、P3.6-P3.7口。
所述RS232接口电路由RS232接口芯片U3及其外围元件电容C5-C7组成；所述RS232接口芯片U3的第一组T2IN和R2OUT口分别接单片机U4的P3.4、P3.5口，其第二组T2IN、R2OUT口分别接WiFi的相应接口。
在本实施例中，射频芯片U2、U5的型号为CC1101，其工作频率为433MHz，通讯距离为100～500m。
本实施例的工作流程如下：
每个学生每次依次发送3个字节信息，分别代表教室的编号、学生的编号和答案内容；第一和第二射频模块的传输信息的频率一般为500Kb/s，即每个学生发送3个字节信息的时间约为50μs。
一、学生签到流程
学生打开学生终端时，学生终端请求连接到教师终端，教师终端透传请求连接命令到服务器，服务器经过运算后判定此学生终端能否连接到教师终端，把判定结果返回给教师终端，教师终端根据服务器的判定结果决定是否允许此学生终端连接。教师用平板电脑的运行程序通过访问数据库检索学生终端的连接状况，以查看学生的签到情况。
二、互动答题流程
互动答题流程分为两个子流程，分别为发送问题流程与回答问题流程，这两个流程都采用异步操作方式。
发送问题流程：教师使用平板电脑向服务器发送答题命令，服务器接收到发送答题命令的消息后向教师使用的平板电脑发出回应包，并向教师终端发送答题命令，教师终端接收到发送答题命令的消息后向服务器发出回应包，并向学生终端发送答题信息，学生终端接收到答题信息后显示题目的信息给学生并且返回给教师终端答题回应包。
回答问题流程：当学生终端接收到答题命令后，学生可以操作学生终端的按键来回答问题，问题的答案发送的教师终端，教师终端返回给学生终端回应包，并且把答案信息发送到服务器，服务器返回给教师终端回应包，并且把答案信息返回给教师的平板电脑，平板电脑返回给服务器一个回应包。
三、结束答题流程
结束答题流程也是采用异步操作方式，教师使用平板电脑向服务器发送结束答题命令，服务器接收到命令后返回命令回应并向教师终端发送结束答题命令，教师终端接收到结束答题命令后返回给服务器回应包，并发送结束答题命令给学生终端，学生终端接收到结束答题命令后显示正确答案并返回给教师终端回应包。
四、举手提问流程和允许提问流程
举手提问流程：学生通过学生终端向教师终端发送提问命令，并且置学生终端为提问状态，教师终端返回回应包并且向学生终端透传此命令给服务器，服务器返回回应包给教师终端，并发送举手提问命令给平板电脑，平板电脑显示提问的学生，并返回给服务器回应包。
允许提问流程：平板电脑发送允许某个学生提问的命令给服务器，服务器返回回应包并透传此命令给提问的学生终端，学生终端返回回应包，并且提示学生可以向老师提问题了。

Claims (7)

1.一种便携式移动互动教学系统，其特征在于包括服务器、局域网、位于各教室内的学生终端、教师终端、平板电脑和WiFi；所述各学生终端分别通过射频与教师终端相连接，所述教师终端和平板电脑与WiFi双向连接，所述WiFi与局域网无线连接，所述服务器与局域网双向连接；
所述学生终端由第一处理器、按键电路和第一射频模块组成；所述按键电路的输出端接第一处理器的输入端，所述第一处理器与第一射频模块双向连接；
所述教师终端由第二射频模块、第二处理器和RS232接口电路组成；所述第二射频模块与第二处理器双向连接，所述第二处理器与RS232接口电路双向连接。
2.根据权利要求1所述的便携式移动互动教学系统，其特征在于所述第一处理器包括单片机U1和复位电路，所述单片机U1的型号为89C52；所述复位电路由电阻R15-R16、复位按键S9和电容C1组成；复位按键S9依次与电阻R16、电阻R15串联后接在VCC与地之间，电阻R16与电阻R15的节点接单片机U1的RST口，电容C1接在VCC与单片机U1的RST口之间。
3.根据权利要求2所述的便携式移动互动教学系统，其特征在于所述按键电路由限流电阻R1-R8、按键S1-S8组成；限流电阻R1-R8的一端并接在+5V，它们的另一端分别与按键S1-S8串接后接地，限流电阻R1-R8分别与按键S1-S8的节点依次接单片机U1的P1.0-P1.7口；按键S1-S4分别代表选择题答案中的四种答案A、B、C、D，按键S5代表“确认键”，按键S6代表“错误答案键”，按键S7代表“正确答案键”，按键S8代表“举手键”；并且在按键S1-S8上分别注明上述相应的字母和文字。
4.根据权利要求3所述的便携式移动互动教学系统，其特征在于所述第一射频电路由射频芯片U2和上拉电阻R9-R14组成；所述射频芯片U2的SI、SO、SCLK、CSn、GDO2、GDO0依次分别接第一单片机U1的P0.0-P0.3、P3.3、P3.2口，所述上拉电阻R14-R9的一端并接于+3.3V，它们的另一端分别接射频芯片U2的SI、SO、SCLK、CSn、GDO2、GDO0口。
5.根据权利要求4所述的便携式移动互动教学系统，其特征在于所述第二处理器由单片机U4及其外围元件晶体Y1、晶体Y2、电阻R17-R18、电容C2-C4组成；单片机U4的型号为MSP430F149，晶体Y1与电容C2-C3组成的晶振电路接在单片几U2的X2IN口与X2OUT口之间；晶体Y2接在单片机U4的XIN与XOUT口之间，电阻R17-R18与电容C4组成上电自动复位电路。
6.根据权利要求5所述的便携式移动互动教学系统，其特征在于所述第二射频模块由射频芯片U5组成；所述射频芯片U5的SI、SO、SCLK、CSn、GDO2、GDO0口依次分别接单片机U4的P3.0-P3.3、P3.6-P3.7口。
7.根据权利要求6所述的便携式移动互动教学系统，其特征在于所述RS232接口电路由RS232接口芯片U3及其外围元件电容C5-C7组成；所述RS232接口芯片U3的第一组T2IN和R2OUT口分别接单片机U4的P3.4、P3.5口，其第二组T2IN、R2OUT口分别接WiFi的相应接口。
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