CN105679144B - 一种幼教互动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子教鞭及幼教互动系统。幼教互动系统包括教鞭和复数个智能手环，智能手环包括电源、微控制器、射频电路和复数个LED灯，智能手环的射频电路和LED灯分别接智能手环的微控制器。电子教鞭包括本体和控制电路，控制电路包括电源电路、微控制器、射频通信电路、奖励按键和处罚按键、射频通信电路包括射频电路和天线，射频电路、奖励按键和处罚按键分别与微控制器连接。本发明使用时，教师通过按键操作电子教鞭，电子教鞭可以和智能手环以无线通信方式进行通信，控制智能手环点亮或熄灭LED灯；增加点亮的LED灯代表奖励，减少点亮的LED灯代表处罚，能够现场激励幼儿，便于教师与幼儿互动。

Description

一种幼教互动系统

[技术领域]

本发明涉及幼教设施，尤其涉及一种幼教互动系统。

[背景技术]

幼儿园教学的教师为给幼儿实施鼓励，通常的做法是采用其额头或身上粘贴小红花的方式。

申请号为CN201510303428.8的发明公开了一种幼教互动云平台系统，包括至少一台服务器，与所述服务器通讯的若干家长端系统、若干教师端系统、若干园长端系统，依次由后台管理账户、家长端用户、教师端用户、园长端用户来控制。本发明为教师、幼儿和家长之间提供了一个信息交流平台，具体而言，包含园长端、教师端、家长端，同时拥有圈子、点评、成长记录、班级相册等激励沟通、了解等功能，通过小红花、排行榜、活动、积分奖励等手段让家长、老师互动起来，让家长深度融入幼儿教育，无缝体验与孩子的共同成长。上述发明虽然实现了家长与教师互动，但系统复杂，不能实现教师与幼儿互动，无法现场激励幼儿。

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供一种便于教师与幼儿互动，能够现场激励幼儿的电子教鞭。

本发明另一个要解决的技术问题是提供一种便于教师与幼儿互动，能够现场激励幼儿的幼教互动系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种电子教鞭，包括本体和控制电路，控制电路包括电源电路、微控制器、射频通信电路、奖励按键和处罚按键、射频通信电路包括射频电路和天线，射频电路、奖励按键和处罚按键分别与微控制器连接。

以上所述的电子教鞭，控制电路包括操作指示灯，操作指示灯接微控制器的控制信号输出端。

以上所述的电子教鞭，控制电路包括音频播放控制电路、音频放大电路、音频输入电路和扬声器，音频输入电路的输出端和音频播放控制电路的输出端分别接音频放大电路，音频放大电路的输出端接扬声器。

以上所述的电子教鞭，音频播放控制电路包括MP3控制芯片、TF卡和USB接口电路，TF卡的输出端和USB接口的输出端电路分别接MP3控制芯片，MP3控制芯片输出端接音频放大电路。

以上所述的电子教鞭，音频输入电路包括咪头和前置放大器，咪头的输出端接前置放大器，前置放大器的输出端接音频放大电路。

以上所述的电子教鞭，本体包括教鞭和手柄，手柄的前端与教鞭的后端连接，射频通信电路的天线布置在教鞭的前端，、奖励按键和处罚按键布置在手柄上。

以上所述的电子教鞭，控制电路包括音频放大电路、音频输入电路和扬声器，音频输入电路包括咪头和前置放大器，咪头的输出端接前置放大器，前置放大器的输出端接音频放大电路，音频放大电路的输出端接扬声器，扬声器布置在手柄中，咪头布置在手柄中或教鞭中。

一种幼教互动系统，包括教鞭和复数个智能手环，所述的教鞭是上述的电子教鞭，智能手环包括电源、微控制器、射频电路和声光表现电路，声光表现电路包括复数个LED灯，智能手环的射频电路和LED灯分别接智能手环的微控制器。

以上所述的幼教互动系统，智能手环包括加速度传感器和心率测量电路，加速度传感器和心率测量电路分别接智能手环的微控制器。

以上所述的幼教互动系统，包括以下操作步骤：

1)智能手环按设定的间隔发送无线广播，并接收应答；

2)教师将电子教鞭靠近需要奖励或处罚幼儿佩带的智能手环；

3)教师按下奖励按键或处罚按键，通过无线方式搜索满足信号强度要求的智能手环；

4)如果搜索到信号强度足够强的智能手环发送的无线广播，立即给予应答，在应答信号里加入增加点亮LED灯或减少点亮LED灯的指令；

5)智能手环收到应答指令后，执行增加或减少LED灯点亮个数的操作。

本发明的幼教互动系统在使用时，教师通过按键操作电子教鞭，电子教鞭可以和智能手环以无线通信方式进行通信，控制智能手环点亮或熄灭LED灯；增加点亮的LED灯代表奖励，减少点亮的LED灯代表处罚，能够现场激励幼儿，便于教师与幼儿互动。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例幼教互动系统的原理框图。

图2是本发明实施例电子教鞭的原理框图。

图3是本发明实施例智能手环的原理框图。

图4是本发明实施例电子教鞭的结构示意图。

[具体实施方式]

本发明实施例的幼教互动系统的结构如图1所示，包括电子教鞭和多个智能手环，电子教鞭通过2.4G无线通信方式和智能手环通信，进行数据交互。

如图2所示，电子教鞭包括微控制器、射频通信电路、音频播放控制电路、音频放大电路、音频输入电路、扬声器、奖励按键和处罚按键、LED灯光指示电路和电源管理电路。

其中，微控制器型号是nRF51822,这是一款内置2.4G射频的SOC芯片，在其射频输出接口上连接具有阻抗匹配的射频电路和天线。

音频播放控制电路由MP3控制芯片GD5801和与其连接的TF卡及USB接口电路组成，GD5801能读取TF卡内的音频文件，并输出音频信号。GD5801的输出接音频功放芯片NS4109的音频输入接口。

NS4109是一款增益可以控制的功放芯片，其增益由nRF51822通过IO口控制。NS4109的音频输入接口还接入音频输入电路的信号。音频输入电路由咪头和前置放大器组成，前置放大器型号是MAX9812。GD5801的输出接口接3.5寸音频接口。音频接口上有机械开关，可以控制外置扬声器或内置扬声器。当没有外部音频线接入时，通过内置扬声器播放声音；当插入音频插头时，通过外置扬声器播放声音。

电子教鞭包括两个按键，其中一个是奖励按键，另一个是处罚按键。奖励按键和处罚按键分别接微控制器的两个IO口，用于实现奖励或惩罚的功能。电子教鞭还设计了三色LED灯，由微控制器的IO口控制。电子教鞭通过可充电锂电池供电，电源管理电路包括LDO稳压电路和充电电路。

如图3所示，本实施例的智能手环包括微控制器、射频电路、加速度传感器、心率测量电路、声光表现电路和电源管理电路组成。微控制器型号是nRF51822，其射频接口连接具有阻抗匹配作用的射频电路和天线。加速度传感器通过SPI接口和nRF51822连接，用于测量步数和睡眠时间。心率测量电路输出接nRF51822的ADC接口，通过软件算法测量心率。智能手环的声光表现电路包括4个LED，由nRF51822的IO口控制。智能手环的电源电路包括可充电锂电池、LDO稳压电路和充电电路。

如图4所示，幼教互动系统包括电子教鞭100和智能手环200,电子教鞭100包括手柄1和教鞭2，手柄1的前端与教鞭2的后端连接。LED灯光指示电路的三色指示灯3和射频电路的天线4布置在教鞭2的前端，音频功放芯片的输入接口5布置在手柄1的后端，内置扬声器6和咪头7布置在手柄1的前部(咪头7也可以布置在教鞭2中)，按键8(奖励按键+和处罚按键-)布置在手柄1的中部。

本实施例中，通过按键操作电子教鞭，电子教鞭可以和智能手环进行通信，控制智能手环点亮或熄灭LED灯，增加点亮的LED灯代表奖励，减少点亮的LED灯代表处罚。电子教鞭在操作过程中有声音和灯光提示。电子教鞭还提供扩音器的功能，使用者对着咪头讲话，达到声音扩大功能。

本实施例中，电子教鞭增加或减少智能手环的工作过程如下：

6)智能手环每隔1秒发送一次无线广播，并接收应答。

7)教师将电子教鞭靠近需要奖励或处罚幼儿佩带的智能手环；

8)教师按下增加或减少按键，电子教鞭输出提示音和灯光，并通过无线搜索满足信号强度要求的智能手环；

9)如果搜索到信号强度足够强的智能手环发送的无线广播，立即给予应答，在应答信号里加入增加点亮LED灯或减少点亮LED灯的指令；

10)手环收到应答指令后，给予回复，并执行增加或减少LED灯点亮个数的操作；

11)电子教鞭收到回复后，输出操作成功的提示音和灯光，操作结束；

12)如果电子教鞭在设定的时间内没有搜寻到满足信号强度要求的手环，则输出操作失败的提示音，操作结束。

Claims (9)

1.一种幼教互动系统，包括电子教鞭和智能手环，所述电子教鞭包括本体和控制电路，所述控制电路包括电源电路、微控制器、射频通信电路、奖励按键和处罚按键、射频通信电路包括射频电路和天线，射频电路、奖励按键和处罚按键分别与微控制器连接，其特征在于，所述智能手环数量为复数个，智能手环包括电源、微控制器、射频电路和声光表现电路，声光表现电路包括复数个LED灯，智能手环的射频电路和LED灯分别接智能手环的微控制器。

2.根据权利要求1所述的一种幼教互动系统，其特征在于，控制电路包括操作指示灯，操作指示灯接微控制器的控制信号输出端。

3.根据权利要求1所述的一种幼教互动系统，其特征在于，控制电路包括音频播放控制电路、音频放大电路、音频输入电路和扬声器，音频输入电路的输出端和音频播放控制电路的输出端分别接音频放大电路，音频放大电路的输出端接扬声器。

4.根据权利要求1所述的一种幼教互动系统，其特征在于，音频播放控制电路包括MP3控制芯片、TF卡和USB接口电路，TF卡的输出端和USB接口的输出端电路分别接MP3控制芯片，MP3控制芯片输出端接音频放大电路。

5.根据权利要求2所述的一种幼教互动系统，其特征在于，音频输入电路包括咪头和前置放大器，咪头的输出端接前置放大器，前置放大器的输出端接音频放大电路。

6.根据权利要求1所述的一种幼教互动系统，其特征在于，本体包括教鞭和手柄，手柄的前端与教鞭的后端连接，射频通信电路的天线布置在教鞭的前端，奖励按键和处罚按键布置在手柄上。

7.根据权利要求6所述的一种幼教互动系统，其特征在于，控制电路包括音频放大电路、音频输入电路和扬声器，音频输入电路包括咪头和前置放大器，咪头的输出端接前置放大器，前置放大器的输出端接音频放大电路，音频放大电路的输出端接扬声器，扬声器布置在手柄中，咪头布置在手柄中或教鞭中。

8.根据权利要求1所述的一种幼教互动系统，其特征在于，智能手环还包括加速度传感器和心率测量电路，加速度传感器和心率测量电路分别接智能手环的微控制器。

9.根据权利要求1所述的一种幼教互动系统，其特征在于，所述幼教互动系统包括以下操作步骤：

1)智能手环按设定的间隔发送无线广播，并接收应答；

2)教师将电子教鞭靠近需要奖励或处罚幼儿佩带的智能手环；

3)教师按下奖励按键或处罚按键，通过无线方式搜索满足信号强度要求的智能手环；

4)如果搜索到信号强度足够强的智能手环发送的无线广播，立即给予应答，在应答信号里加入增加点亮LED灯或减少点亮LED灯的指令；

5)智能手环收到应答指令后，执行增加或减少LED灯点亮个数的操作。