CN110310524A - 一种基于计算机控制的教学评估系统 - Google Patents

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CN110310524A CN201910598364.7A CN201910598364A CN110310524A CN 110310524 A CN110310524 A CN 110310524A CN 201910598364 A CN201910598364 A CN 201910598364A CN 110310524 A CN110310524 A CN 110310524A
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Abstract

本发明提供一种基于计算机控制的教学评估系统，利用输入模块、计算机、成绩计算模块、无线传输模块、移动终端、心率监测传感器、信号处理电路、血压监测传感器、血脂监测传感器、扩展口以及中央处理装置对学生的教学进行评估，其中，通过心率监测传感器、血压监测传感器和血脂监测传感器检测学生的健康参数，并通过中央处理装置将学生的健康参数转换为学生的健康成绩，并于通过输入模块输入的学生其他科目的成绩一起计算出学生的综合成绩，以此计算出来的综合成绩能够根据学生的具体情况而调整权值，进而对学生的教学质量进行有针对性的评估，同时引入传感技术和计算机算法技术，能够有效、快速的获得学生的综合成绩。

Description

一种基于计算机控制的教学评估系统
技术领域：
本发明涉及智能设备领域，尤其涉及一种基于计算机控制的教学评估系统。
背景技术：
教学评估(教学评价)是依据教学目标对教学过程及结果进行价值判断并为教学决策服务的活动。教学评价是研究教师的教和学生的学的价值的过程。教学评价一般包括对教学过程中教师、学生、教学内容、教学方法手段、教学环境、教学管理诸因素的评价，但主要是对学生学习效果的评价和教师教学工作过程的评价。
课堂教学是学校实现教育目标的主要途径，对教师课堂教学效果进行评估，有助于学校领导者和管理人员了解教学目标的实现程度，全面而准确地掌握学校教学工作情况,全面提高教学质量。学生的成绩是反映教学质量最为直接的数据，因此，目前往往通过对学生成绩的统计来对教学质量进行评估。
现有技术中，仅仅将学生的分数进行相加，以学生的总分对学生的成绩进行评判，这种教学评估方式具有诸多缺点，第一，缺乏灵活性，即在正常教学过程中，对每个人都有侧重点，也就是说，比如某位学生在某次统考中，英语较差，导致总分偏低，但是在下一次统考中，英语成绩较上一次还低，但是总分比上次高，此时，就会认为该学生成绩提升，但是对于该学生真正要解决的问题(即英语成绩的提高)并没有在最后总分成绩中体现出来；第二，目前仅仅以体育成绩来替代对学生身体锻炼的考量，此种方式具有随机性，需要提供一种以学生身体参数构建的健康成绩以对学生身体锻炼的考量。
发明内容：
因此，为了克服上述问题，本发明提供一种基于计算机控制的教学评估系统，利用输入模块、计算机、成绩计算模块、无线传输模块、移动终端、心率监测传感器、信号处理电路、血压监测传感器、血脂监测传感器、扩展口以及中央处理装置对学生的教学进行评估，其中，通过心率监测传感器、血压监测传感器和血脂监测传感器检测学生的健康参数，并通过中央处理装置将学生的健康参数转换为学生的健康成绩，并于通过输入模块输入的学生其他科目的成绩一起计算出学生的综合成绩，以此计算出来的综合成绩能够根据学生的具体情况而调整权值，进而对学生的教学质量进行有针对性的评估，同时引入传感技术和计算机算法技术，能够有效、快速的获得学生的综合成绩。
本发明提供的基于计算机控制的教学评估系统包括输入模块、计算机、成绩计算模块、无线传输模块、移动终端、心率监测传感器、信号处理电路、血压监测传感器、血脂监测传感器、扩展口以及中央处理装置。
其中，输入模块用于输入学生成绩信息，心率监测传感器用于监测学生心率信息，血压监测传感器用于监测学生血压信息，血脂监测传感器用于监测学生血脂信息，中央处理装置用于根据心率值X1、血压值Y1和血脂值Z1计算学生的健康分数，心率监测传感器的输出端与信号处理电路的输入端连接，信号处理电路的输出端、血压监测传感器的输出端、血脂监测传感器的输出端以及扩展口的输出端均与中央处理装置的输入端连接，输入模块的输出端与计算机的输入端连接，中央处理装置的输出端与计算机的输入端连接，计算机的输出端与成绩计算模块的输入端连接，成绩计算模块通过无线传输模块与移动终端连接。
优选的是，心率监测传感器用于监测学生心率信息，并将监测的心率信息转换为电流信号，心率监测传感器将电流信号传输至信号处理电路，信号处理电路将接收到的电流信号进行信号处理后传输至中央处理装置，中央处理装置将接收到的电压信号转换为心率值X1，血压监测传感器用于监测学生血压信息，并将监测的血压信息转换为电压信号后传输至中央处理装置，中央处理装置将接收到的电压信号转换为血压值Y1，血脂监测传感器用于监测学生血脂信息，并将监测的血脂信息转换为电压信号后传输至中央处理装置，中央处理装置将接收到的电压信号转换为血脂值Z1，中央处理装置用于根据心率值X1、血压值Y1和血脂值Z1计算学生的健康分数。
优选的是，中央处理装置用于根据心率值X1、血压值Y1和血脂值Z1计算学生的健康分数的步骤如下：
步骤一：中央处理装置将接收到的心率值X1、血压值Y1和血脂值Z1与中央处理装置内部存储的心率阈值X0、血压阈值Y0和血脂阈值Z0进行计算处理，计算处理得出心率偏离值A1、血压偏离值A2和血脂偏离值A3，其中，
步骤二：将上述心率偏离值A1、血压偏离值A2和血脂偏离值A3与中央处理装置内存储的心率偏离阈值范围、血压偏离阈值范围和血脂偏离阈值范围进行计算处理，计算处理得出该学生的健康分数M，其中，若心率偏离值A1不在心率偏离阈值范围内，则S1＝1，若心率偏离值A1在心率偏离阈值范围内，则S1＝0，若血压偏离值A2不在血压偏离阈值范围内，则S2＝1，若血压偏离值A2在血压偏离阈值范围内，则S2＝0，若血脂偏离值A3不在血脂偏离阈值范围内，则S3＝1，若血脂偏离值A3在血脂偏离阈值范围内，则S3＝0，则有，
M＝100-5×(S1+S2+S3)；
中央处理装置将计算得到的该学生的健康分数M传输至计算机。
优选的是，输入模块用于输入学生成绩信息，学生成绩记为b1、b2、…、bn，其中，n为大于等于3的自然数，输入模块将学生成绩b1、b2、…、bn传输至计算机，计算机将接收到的学生成绩b1、b2、…、bn和该学生的健康成绩M传输至成绩计算模块。
优选的是，成绩计算模块根据接收到的学生成绩b1、b2、…、bn和该学生的健康成绩M计算该学生的综合成绩N，成绩计算模块中存储有成绩权值d1、d2、…dn+1，其中有，
d1+d2+…+dn+1＝1；
则该学生的综合成绩N计算如下式，
N＝d1·h1+d2·b2+…+dn+1·M。
优选的是，心率监测传感器用于采集学生的心率信息，将采集的心率信息转换为电流信号I0，并将电流信号I0传输至信号处理电路，V1为经过信号处理电路处理后的电压信号，信号处理电路包括信号放大单元和信号滤波单元，心率监测传感器的输出端与信号放大单元的输入端连接，信号放大单元的输出端与信号滤波单元的输入端连接，信号滤波单元的输出端与中央处理装置的输入端连接。
优选的是，信号放大单元包括集成运放A1、电容C1-C9、场效应管VT1、三极管VT2-VT7、二极管D1-D8和电阻R1-R14。
其中，心率监测传感器的输出端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与电阻R3的一端连接，电阻R1的另一端还与电阻R2的一端连接，电容C1的一端与电阻R2的一端连接，电容C1的另一端与电阻R2的另一端连接，电阻R3的另一端与集成运放A1的同相输入端连接，电容C2的一端与集成运放A1的反相输入端连接，电容C2的另一端与集成运放A1的同相输入端连接，集成运放A1的反相输入端接地，电阻R2的一端与场效应管VT1的栅极连接，电阻R4的一端与-15V电源连接，电阻R4的另一端与场效应管VT1的源极连接，电阻R4的另一端与电容C3的一端连接，电阻R4的另一端还与集成运放A1的输出端连接，场效应管VT1的漏极与二极管D1的阳极连接，电阻R5的一端与电容C3的另一端连接，二极管D1的阴极与电阻R5的另一端连接，二极管D2的阴极与-15V电源连接，二极管D2的阳极与电阻R8的一端连接，电容C4的一端与集成运放A1的输出端连接，电阻R8的另一端与电容C4的另一端连接，电阻R7的一端与电阻R8的另一端连接，电阻R7的另一端与集成运放A1的输出端连接，电阻R6的一端与电阻R7的另一端连接，电阻R6的另一端与电阻R5的一端连接，电阻R5的一端还与三极管VT2的基极连接，电容C5的一端与三极管VT3的基极连接，电容C5的另一端与三极管VT2的基极连接，电阻R10的一端与-15V电源连接，电容C7一端接地，电阻R10的另一端与电容C7的另一端连接，电阻R10的另一端还与三极管VT3的发射极连接，二极管D6的阴极与三极管VT3的集电极连接，二极管D6的阴极还与三极管VT5的基极连接，二极管D5的阴极与二极管D6的阳极连接，二极管D5的阳极与二极管D8的阳极连接，二极管D5的阳极还与二极管D7的阴极连接，二极管D5的阳极还与二极管D4的阴极连接，二极管D4的阳极与二极管D3的阴极连接，二极管D3的阳极与三极管VT4的基极连接，二极管D3的阳极与三极管VT2的集电极连接，电容C6的一端接地，电容C6的另一端与三极管VT2的集电极连接，电阻R9的一端与三极管VT2的发射极连接，电阻R9的另一端与场效应管VT1的漏极连接，电阻R9的另一端还与+15V电源连接，三极管VT5的集电极与-15V电源连接，三极管VT5的发射极与三极管VT7的基极连接，三极管VT5的发射极还与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与三极管VT4的发射极连接，三极管VT4的发射极还与三极管VT6的基极连接，三极管VT4的集电极与+15V电源连接，三极管VT7的集电极与-15V电源连接，三极管VT7的集电极与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与二极管D8的阴极连接，电阻R13的另一端与二极管D7的阳极连接，电阻R14的一端接地，电阻R13的另一端与电阻R14的另一端连接，电阻R13的另一端还与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与三极管VT6的发射极连接，电容C8的一端接地，电容C8的另一端与+15V电源连接，电容C8的另一端还与三极管VT4的集电极连接，电阻R14的另一端与信号滤波单元的输入端连接，信号放大单元输出信号为V01。
优选的是，信号滤波单元包括电阻R15-R24、电容C10-C11以及集成运放A2-A5。
其中，信号放大单元的输出端与电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与集成运放A2的反相输入端连接，电阻R15的一端与电阻R22的一端连接，电阻R15的另一端与电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与电容C10的一端连接，电阻R16的另一端与电阻R17的一端连接，电阻R16的另一端还与电阻R18的一端连接，集成运放A2的同相输入端接地，电阻R22的一端与集成运放A5的反相输入端连接，电阻R22的另一端与集成运放A2的输出端连接，电阻R22还与电容C10的另一端连接，电阻R17的另一端与电容C10的另一端连接，电容C10的另一端与集成运放A2的输出端连接，电阻R19的一端与集成运放A2的输出端连接，电阻R19的另一端与集成运放A3的反相输入端连接，集成运放A3的同相输入端接地，电阻R19的另一端与电容C11的一端连接，电容C11的输出端与电阻R20的一端连接，集成运放A3的输出端与电阻R20的一端连接，电阻R20的另一端与集成运放A4的反相输入端连接，电阻R20的另一端与电阻R21的一端连接，电阻R21的另一端与电阻R18的另一端连接，电阻R21的另一端还与集成运放A4的输出端连接，电阻R23的一端与电阻R22的一端连接，点R23的一端还与电阻R24的一端连接，集成运放A3的输出端和集成运放A4的输出端通过单刀双掷开关与电阻R23的另一端连接，电阻R24的另一端与集成运放A5的输出端连接，集成运放A5的同相输入端接地，集成运放A5的输出端与中央处理装置的输入端连接，信号滤波单元将电压信号V1传输至中央处理装置的ADC端口。
优选的是，成绩计算模块将计算得到的学生的综合成绩N通过无线传输模块传输至移动终端。
优选的是，移动终端为该学生老师的手机。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明提供基于计算机控制的教学评估系统，利用输入模块、计算机、成绩计算模块、无线传输模块、移动终端、心率监测传感器、信号处理电路、血压监测传感器、血脂监测传感器、扩展口以及中央处理装置对学生的教学进行评估，其中，通过心率监测传感器、血压监测传感器和血脂监测传感器检测学生的健康参数，并通过中央处理装置将学生的健康参数转换为学生的健康成绩，并于通过输入模块输入的学生其他科目的成绩一起计算出学生的综合成绩，以此计算出来的综合成绩能够根据学生的具体情况而调整权值，进而对学生的教学质量进行有针对性的评估，同时引入传感技术和计算机算法技术，能够有效、快速的获得学生的综合成绩。
(2)本发明提供的基于计算机控制的教学评估系统，本发明的发明点还在于由于心率监测传感器采集的信号为微弱的电流信号，因而信号放大单元通过集成运放A1、电容C1-C9、场效应管VT1、三极管VT2-VT7、二极管D1-D8和电阻R1-R14对心率监测传感器输出的电流I0进行放大处理，由集成运放A1、电容C1-C9、场效应管VT1、三极管VT2-VT7、二极管D1-D8和电阻R1-R14构成的信号放大单元只有1.05μV/℃的漂移、2μV以内的偏移、100pA偏置电流和0.1Hz到10Hz宽带内1.65nV的噪声。其中，信号滤波单元使用电阻R15-R24、电容C10-C11以及集成运放A2-A5对经过放大后的电信号进行滤波处理，从而提高了对学生心率检测的精度。
附图说明：
图1为本发明的基于计算机控制的教学评估系统的功能图。
图2为本发明的信号处理电路的电路图。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明提供的基于计算机控制的教学评估系统进行详细说明。
如图1所示，本发明提供的基于计算机控制的教学评估系统包括输入模块、计算机、成绩计算模块、无线传输模块、移动终端、心率监测传感器、信号处理电路、血压监测传感器、血脂监测传感器、扩展口以及中央处理装置。
其中，输入模块用于输入学生成绩信息，心率监测传感器用于监测学生心率信息，血压监测传感器用于监测学生血压信息，血脂监测传感器用于监测学生血脂信息，中央处理装置用于根据心率值X1、血压值Y1和血脂值Z1计算学生的健康分数，心率监测传感器的输出端与信号处理电路的输入端连接，信号处理电路的输出端、血压监测传感器的输出端、血脂监测传感器的输出端以及扩展口的输出端均与中央处理装置的输入端连接，输入模块的输出端与计算机的输入端连接，中央处理装置的输出端与计算机的输入端连接，计算机的输出端与成绩计算模块的输入端连接，成绩计算模块通过无线传输模块与移动终端连接。
其中，扩展口用于连接更多的健康参数测量传感器，或者可以接其他外设，例如显示器等。
心率监测传感器用于监测学生心率信息，并将监测的心率信息转换为电流信号，心率监测传感器将电流信号传输至信号处理电路，信号处理电路将接收到的电流信号依次进行信号放大和信号滤波处理后传输至中央处理装置。
上述实施方式中，利用输入模块、计算机、成绩计算模块、无线传输模块、移动终端、心率监测传感器、信号处理电路、血压监测传感器、血脂监测传感器、扩展口以及中央处理装置对学生的教学进行评估，其中，通过心率监测传感器、血压监测传感器和血脂监测传感器检测学生的健康参数，并通过中央处理装置将学生的健康参数转换为学生的健康成绩，并于通过输入模块输入的学生其他科目的成绩一起计算出学生的综合成绩，以此计算出来的综合成绩能够根据学生的具体情况而调整权值，进而对学生的教学质量进行有针对性的评估，同时引入传感技术和计算机算法技术，能够有效、快速的获得学生的综合成绩。
更进一步地，考虑到成本和处理性能的要求，中央处理装置选用低功耗8位微处理器Atmega128，该芯片硬件资源丰富，具有低功耗、功能多、价格便宜和性能强大等优点，Atmega128自身带有128K字节Flash存储器，同时带有4K字节的EEPROM存储器，心率监测传感器采集的数据直接存放在EEPROM存储器中，Atmega128内部的ADC端口具有8个通道，每通道的分辨率为10bit，输入电压范围为0～5V，能够满足监测数据巡回采集的需要，同时也无需另加AD转换器件，简化了外围电路设计，降低了成本。
具体地，心率监测传感器用于监测学生心率信息，并将监测的心率信息转换为电流信号，心率监测传感器将电流信号传输至信号处理电路，信号处理电路将接收到的电流信号进行信号处理后传输至中央处理装置，中央处理装置将接收到的电压信号转换为心率值X1，血压监测传感器用于监测学生血压信息，并将监测的血压信息转换为电压信号后传输至中央处理装置，中央处理装置将接收到的电压信号转换为血压值Y1，血脂监测传感器用于监测学生血脂信息，并将监测的血脂信息转换为电压信号后传输至中央处理装置，中央处理装置将接收到的电压信号转换为血脂值Z1，中央处理装置用于根据心率值X1、血压值Y1和血脂值Z1计算学生的健康分数。
具体地，中央处理装置用于根据心率值X1、血压值Y1和血脂值Z1计算学生的健康分数的步骤如下：
步骤一：中央处理装置将接收到的心率值X1、血压值Y1和血脂值Z1与中央处理装置内部存储的心率阈值X0、血压阈值Y0和血脂阈值Z0进行计算处理，计算处理得出心率偏离值A1、血压偏离值A2和血脂偏离值A3，其中，
步骤二：将上述心率偏离值A1、血压偏离值A2和血脂偏离值A3与中央处理装置内存储的心率偏离阈值范围、血压偏离阈值范围和血脂偏离阈值范围进行计算处理，计算处理得出该学生的健康分数M，其中，若心率偏离值A1不在心率偏离阈值范围内，则S1＝1，若心率偏离值A1在心率偏离阈值范围内，则S1＝0，若血压偏离值A2不在血压偏离阈值范围内，则S2＝1，若血压偏离值A2在血压偏离阈值范围内，则S2＝0，若血脂偏离值A3不在血脂偏离阈值范围内，则S3＝1，若血脂偏离值A3在血脂偏离阈值范围内，则S3＝0，则有，
M＝100-5×(S1+S2+S3)；
中央处理装置将计算得到的该学生的健康分数M传输至计算机。
具体地，输入模块用于输入学生成绩信息，学生成绩记为b1、b2、…、bn，其中，n为大于等于3的自然数，输入模块将学生成绩b1、b2、…、bn传输至计算机，计算机将接收到的学生成绩b1、b2、…、bn和该学生的健康成绩M传输至成绩计算模块。
具体地，成绩计算模块根据接收到的学生成绩b1、b2、…、bn和该学生的健康成绩M计算该学生的综合成绩N，成绩计算模块中存储有成绩权值d1、d2、…dn+1，其中有，
d1+d2+…+dn+1＝1；
则该学生的综合成绩N计算如下式，
N＝d1·b1+d2·b2+…+dn+1·M。
如图2所示，心率监测传感器用于采集学生的心率信息，将采集的心率信息转换为电流信号I0，并将电流信号I0传输至信号处理电路，V1为经过信号处理电路处理后的电压信号，信号处理电路包括信号放大单元和信号滤波单元，心率监测传感器的输出端与信号放大单元的输入端连接，信号放大单元的输出端与信号滤波单元的输入端连接，信号滤波单元的输出端与中央处理装置的输入端连接。
具体地，信号放大单元包括集成运放A1、电容C1-C9、场效应管VT1、三极管VT2-VT7、二极管D1-D8和电阻R1-R14。
其中，心率监测传感器的输出端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与电阻R3的一端连接，电阻R1的另一端还与电阻R2的一端连接，电容C1的一端与电阻R2的一端连接，电容C1的另一端与电阻R2的另一端连接，电阻R3的另一端与集成运放A1的同相输入端连接，电容C2的一端与集成运放A1的反相输入端连接，电容C2的另一端与集成运放A1的同相输入端连接，集成运放A1的反相输入端接地，电阻R2的一端与场效应管VT1的栅极连接，电阻R4的一端与-15V电源连接，电阻R4的另一端与场效应管VT1的源极连接，电阻R4的另一端与电容C3的一端连接，电阻R4的另一端还与集成运放A1的输出端连接，场效应管VT1的漏极与二极管D1的阳极连接，电阻R5的一端与电容C3的另一端连接，二极管D1的阴极与电阻R5的另一端连接，二极管D2的阴极与-15V电源连接，二极管D2的阳极与电阻R8的一端连接，电容C4的一端与集成运放A1的输出端连接，电阻R8的另一端与电容C4的另一端连接，电阻R7的一端与电阻R8的另一端连接，电阻R7的另一端与集成运放A1的输出端连接，电阻R6的一端与电阻R7的另一端连接，电阻R6的另一端与电阻R5的一端连接，电阻R5的一端还与三极管VT2的基极连接，电容C5的一端与三极管VT3的基极连接，电容C5的另一端与三极管VT2的基极连接，电阻R10的一端与-15V电源连接，电容C7一端接地，电阻R10的另一端与电容C7的另一端连接，电阻R10的另一端还与三极管VT3的发射极连接，二极管D6的阴极与三极管VT3的集电极连接，二极管D6的阴极还与三极管VT5的基极连接，二极管D5的阴极与二极管D6的阳极连接，二极管D5的阳极与二极管D8的阳极连接，二极管D5的阳极还与二极管D7的阴极连接，二极管D5的阳极还与二极管D4的阴极连接，二极管D4的阳极与二极管D3的阴极连接，二极管D3的阳极与三极管VT4的基极连接，二极管D3的阳极与三极管VT2的集电极连接，电容C6的一端接地，电容C6的另一端与三极管VT2的集电极连接，电阻R9的一端与三极管VT2的发射极连接，电阻R9的另一端与场效应管VT1的漏极连接，电阻R9的另一端还与+15V电源连接，三极管VT5的集电极与-15V电源连接，三极管VT5的发射极与三极管VT7的基极连接，三极管VT5的发射极还与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与三极管VT4的发射极连接，三极管VT4的发射极还与三极管VT6的基极连接，三极管VT4的集电极与+15V电源连接，三极管VT7的集电极与-15V电源连接，三极管VT7的集电极与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与二极管D8的阴极连接，电阻R13的另一端与二极管D7的阳极连接，电阻R14的一端接地，电阻R13的另一端与电阻R14的另一端连接，电阻R13的另一端还与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与三极管VT6的发射极连接，电容C8的一端接地，电容C8的另一端与+15V电源连接，电容C8的另一端还与三极管VT4的集电极连接，电阻R14的另一端与信号滤波单元的输入端连接，信号放大单元输出信号为V01。
具体地，信号滤波单元包括电阻R15-R24、电容C10-C11以及集成运放A2-A5。
其中，信号放大单元的输出端与电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与集成运放A2的反相输入端连接，电阻R15的一端与电阻R22的一端连接，电阻R15的另一端与电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与电容C10的一端连接，电阻R16的另一端与电阻R17的一端连接，电阻R16的另一端还与电阻R18的一端连接，集成运放A2的同相输入端接地，电阻R22的一端与集成运放A5的反相输入端连接，电阻R22的另一端与集成运放A2的输出端连接，电阻R22还与电容C10的另一端连接，电阻R17的另一端与电容C10的另一端连接，电容C10的另一端与集成运放A2的输出端连接，电阻R19的一端与集成运放A2的输出端连接，电阻R19的另一端与集成运放A3的反相输入端连接，集成运放A3的同相输入端接地，电阻R19的另一端与电容C11的一端连接，电容C11的输出端与电阻R20的一端连接，集成运放A3的输出端与电阻R20的一端连接，电阻R20的另一端与集成运放A4的反相输入端连接，电阻R20的另一端与电阻R21的一端连接，电阻R21的另一端与电阻R18的另一端连接，电阻R21的另一端还与集成运放A4的输出端连接，电阻R23的一端与电阻R22的一端连接，点R23的一端还与电阻R24的一端连接，集成运放A3的输出端和集成运放A4的输出端通过单刀双掷开关与电阻R23的另一端连接，电阻R24的另一端与集成运放A5的输出端连接，集成运放A5的同相输入端接地，集成运放A5的输出端与中央处理装置的输入端连接，信号滤波单元将电压信号V1传输至中央处理装置的ADC端口。
在现有技术中，信号放大电路将输出级放在运放放大器的反馈回路上，虽可以确保低漂移和增益稳定性，但是运算放大器的速度也相应收到了限制。
在本实施例的信号放大单元中，使用集成运放A1纠正了信号放大单元的直流误差，因此将有效遏制了高频信号，信号通过场效应管VT1和耦合电容C3，直接将信号输出至放大电路中，因此，在顾及集成运放A1的直流稳定性的情况下使得信号放大单元取得较佳的带宽性能，集成运放A1的输出电流和转速的提高是有效的。
信号放大单元的输出级能够分为三部分，其中，三极管VT2-VT3作为电流源，三极管VT4-VT6作为信号放大单元的驱动力，三极管VT5-VT7作为互补发射器，信号放大单元中使用的晶体管频率接近1GHz，因此使得信号放大单元处理信号的速度大大提高，当晶体管的输出电流超过250mA时，输出端的二极管网(即二极管D3-D6)进行控制，不再驱动晶体管基极，实现了本实施例中信号放大单元的短路保护。
在本实施例的信号放大单元中，集成运放A1和电阻R1、R3的结合形成了信号放大单元的高频节点。
信号放大单元实现了最小交流响应失真，在信号放大单元对信号进行处理时，其中，反馈电容C1用以优化信号放大单元的稳定性。
信号放大单元的输出电压信号为V01。
在信号滤波单元中，电阻R15-R24的阻值、电容C10-C11的电容值为根据滤波需求进行设置。
其中，集成运放A2的输出电压信号为V02，集成运放A3的输出锻压信号为V03，信号滤波单元的输出信号为V1、
分析得：
V1＝-[(R24/R22)·(V01-V02)±(R24/R23)·V03]。
其中，上式中的±取决于单刀双掷开关的位置。
滤波频率为ω0，滤波质量参数为Q，
其中，
本实施例中优选一组电阻R15-R24的阻值、电容C10-C11的电容值的值，其中，电阻R15的阻值为100kΩ，电阻R16的阻值为158kΩ，电阻R17的阻值为158kΩ，电阻R18的阻值为15.8kΩ，电阻R19的阻值为15.8kΩ，电阻R20的阻值为100kΩ，电阻R21的阻值为100kΩ，电阻R22的阻值为100kΩ，电阻R23的阻值为3.32kΩ，电阻R24的阻值为24.9kΩ，电容C10的电容值为10nF，电容C11的电容值为10nF。
由于心率监测传感器采集的信号为微弱的电流信号，因而信号放大单元通过集成运放A1、电容C1-C9、场效应管VT1、三极管VT2-VT7、二极管D1-D8和电阻R1-R14对心率监测传感器输出的电流I0进行放大处理，由集成运放A1、电容C1-C9、场效应管VT1、三极管VT2-VT7、二极管D1-D8和电阻R1-R14构成的信号放大单元只有1.05μV/℃的漂移、2μV以内的偏移、100pA偏置电流和0.1Hz到10Hz宽带内1.65nV的噪声。其中，信号滤波单元使用电阻R15-R24、电容C10-C11以及集成运放A2-A5对经过放大后的电信号进行滤波处理，从而提高了对学生心率检测的精度。
具体地，成绩计算模块将计算得到的学生的综合成绩N通过无线传输模块传输至移动终端。
上述实施方式中，无线传输模块为WiFi模块，WiFi作为一种无线联网技术，最主要的优势在于不需要布线，不受布线条件的限制，因此特别适合移动办公用户的需要，WiFi模块采用VT6656模块实现数据的远程传输，VT6656模块内嵌TCP/IP协议线，降低了设计的难度，同时大大提高了Atmega128处理其他数据的能力，VT6656与Atmega128的连接非常简单，二者可以通过标准的USB接口直接相连，VT6656模块采用54Mbps标准的802.11g无线以太网访问，比基于802.11b协议的快5倍，采用USB2.0接口最高比USB1.0接口快40倍，新的天线技术支持更远距离的无线访问，支持所有标准的821.11g和802.11b无线路由器及接入点，支持64/128/256位WEP加密，支持WPA/WPA2、WPA-PSK/WPA2-PSK等高级加密与安全机制。
具体地，移动终端为该学生老师的手机。
以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于计算机控制的教学评估系统，其特征在于，所述基于计算机控制的教学评估系统包括输入模块、计算机、成绩计算模块、无线传输模块、移动终端、心率监测传感器、信号处理电路、血压监测传感器、血脂监测传感器、扩展口以及中央处理装置；
其中，所述输入模块用于输入学生成绩信息，所述心率监测传感器用于监测学生心率信息，所述血压监测传感器用于监测学生血压信息，所述血脂监测传感器用于监测学生血脂信息，所述中央处理装置用于根据心率值X1、血压值Y1和血脂值Z1计算学生的健康分数，所述心率监测传感器的输出端与所述信号处理电路的输入端连接，所述信号处理电路的输出端、所述血压监测传感器的输出端、所述血脂监测传感器的输出端以及所述扩展口的输出端均与所述中央处理装置的输入端连接，所述输入模块的输出端与所述计算机的输入端连接，所述中央处理装置的输出端与所述计算机的输入端连接，所述计算机的输出端与所述成绩计算模块的输入端连接，所述成绩计算模块通过所述无线传输模块与所述移动终端连接。
2.根据权利要求1所述的基于计算机控制的教学评估系统，其特征在于，所述心率监测传感器用于监测学生心率信息，并将监测的心率信息转换为电流信号，所述心率监测传感器将电流信号传输至所述信号处理电路，所述信号处理电路将接收到的电流信号进行信号处理后传输至所述中央处理装置，所述中央处理装置将接收到的电压信号转换为心率值X1，所述血压监测传感器用于监测学生血压信息，并将监测的血压信息转换为电压信号后传输至所述中央处理装置，所述中央处理装置将接收到的电压信号转换为血压值Y1，所述血脂监测传感器用于监测学生血脂信息，并将监测的血脂信息转换为电压信号后传输至所述中央处理装置，所述中央处理装置将接收到的电压信号转换为血脂值Z1，所述中央处理装置用于根据心率值X1、血压值Y1和血脂值Z1计算学生的健康分数。
3.根据权利要求2所述的基于计算机控制的教学评估系统，其特征在于，所述中央处理装置用于根据心率值X1、血压值Y1和血脂值Z1计算学生的健康分数的步骤如下：
步骤一：所述中央处理装置将接收到的心率值X1、血压值Y1和血脂值Z1与所述中央处理装置内部存储的心率阈值X0、血压阈值Y0和血脂阈值Z0进行计算处理，计算处理得出心率偏离值A1、血压偏离值A2和血脂偏离值A3，其中，
步骤二：将上述心率偏离值A1、血压偏离值A2和血脂偏离值A3与所述中央处理装置内存储的心率偏离阈值范围、血压偏离阈值范围和血脂偏离阈值范围进行计算处理，计算处理得出该学生的健康分数M，其中，若心率偏离值A1不在心率偏离阈值范围内，则S1＝1，若心率偏离值A1在心率偏离阈值范围内，则S1＝0，若血压偏离值A2不在血压偏离阈值范围内，则S2＝1，若血压偏离值A2在血压偏离阈值范围内，则S2＝0，若血脂偏离值A3不在血脂偏离阈值范围内，则S3＝1，若血脂偏离值A3在血脂偏离阈值范围内，则S3＝0，则有，
M＝100-5×(S1+S2+S3)；
所述中央处理装置将计算得到的该学生的健康分数M传输至所述计算机。
4.根据权利要求3所述的基于计算机控制的教学评估系统，其特征在于，所述输入模块用于输入学生成绩信息，学生成绩记为b1、b2、…、bn，其中，n为大于等于3的自然数，所述输入模块将学生成绩b1、b2、…、bn传输至所述计算机，所述计算机将接收到的学生成绩b1、b2、…、bn和该学生的健康成绩M传输至所述成绩计算模块。
5.根据权利要求4所述的基于计算机控制的教学评估系统，其特征在于，所述成绩计算模块根据接收到的学生成绩b1、b2、…、bn和该学生的健康成绩M计算该学生的综合成绩N，所述成绩计算模块中存储有成绩权值d1、d2、…dn+1，其中有，
d1+d2+…dn+1＝1；
则该学生的综合成绩N计算如下式，
N＝d1·b1+d2·b2+…+dn+1·M。
6.根据权利要求1所述的基于计算机控制的教学评估系统，其特征在于，所述心率监测传感器用于采集学生的心率信息，将采集的心率信息转换为电流信号I0，并将电流信号I0传输至所述信号处理电路，V1为经过所述信号处理电路处理后的电压信号，所述信号处理电路包括信号放大单元和信号滤波单元，所述心率监测传感器的输出端与所述信号放大单元的输入端连接，所述信号放大单元的输出端与所述信号滤波单元的输入端连接，所述信号滤波单元的输出端与所述中央处理装置的输入端连接。
7.根据权利要求6所述的基于计算机控制的教学评估系统，其特征在于，所述信号放大单元包括集成运放A1、电容C1-C9、场效应管VT1、三极管VT2-VT7、二极管D1-D8和电阻R1-R14；
其中，所述心率监测传感器的输出端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与电阻R3的一端连接，电阻R1的另一端还与电阻R2的一端连接，电容C1的一端与电阻R2的一端连接，电容C1的另一端与电阻R2的另一端连接，电阻R3的另一端与集成运放A1的同相输入端连接，电容C2的一端与集成运放A1的反相输入端连接，电容C2的另一端与集成运放A1的同相输入端连接，集成运放A1的反相输入端接地，电阻R2的一端与场效应管VT1的栅极连接，电阻R4的一端与-15V电源连接，电阻R4的另一端与场效应管VT1的源极连接，电阻R4的另一端与电容C3的一端连接，电阻R4的另一端还与集成运放A1的输出端连接，场效应管VT1的漏极与二极管D1的阳极连接，电阻R5的一端与电容C3的另一端连接，二极管D1的阴极与电阻R5的另一端连接，二极管D2的阴极与-15V电源连接，二极管D2的阳极与电阻R8的一端连接，电容C4的一端与集成运放A1的输出端连接，电阻R8的另一端与电容C4的另一端连接，电阻R7的一端与电阻R8的另一端连接，电阻R7的另一端与集成运放A1的输出端连接，电阻R6的一端与电阻R7的另一端连接，电阻R6的另一端与电阻R5的一端连接，电阻R5的一端还与三极管VT2的基极连接，电容C5的一端与三极管VT3的基极连接，电容C5的另一端与三极管VT2的基极连接，电阻R10的一端与-15V电源连接，电容C7一端接地，电阻R10的另一端与电容C7的另一端连接，电阻R10的另一端还与三极管VT3的发射极连接，二极管D6的阴极与三极管VT3的集电极连接，二极管D6的阴极还与三极管VT5的基极连接，二极管D5的阴极与二极管D6的阳极连接，二极管D5的阳极与二极管D8的阳极连接，二极管D5的阳极还与二极管D7的阴极连接，二极管D5的阳极还与二极管D4的阴极连接，二极管D4的阳极与二极管D3的阴极连接，二极管D3的阳极与三极管VT4的基极连接，二极管D3的阳极与三极管VT2的集电极连接，电容C6的一端接地，电容C6的另一端与三极管VT2的集电极连接，电阻R9的一端与三极管VT2的发射极连接，电阻R9的另一端与场效应管VT1的漏极连接，电阻R9的另一端还与+15V电源连接，三极管VT5的集电极与-15V电源连接，三极管VT5的发射极与三极管VT7的基极连接，三极管VT5的发射极还与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与三极管VT4的发射极连接，三极管VT4的发射极还与三极管VT6的基极连接，三极管VT4的集电极与+15V电源连接，三极管VT7的集电极与-15V电源连接，三极管VT7的集电极与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与二极管D8的阴极连接，电阻R13的另一端与二极管D7的阳极连接，电阻R14的一端接地，电阻R13的另一端与电阻R14的另一端连接，电阻R13的另一端还与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与三极管VT6的发射极连接，电容C8的一端接地，电容C8的另一端与+15V电源连接，电容C8的另一端还与三极管VT4的集电极连接，电阻R14的另一端与所述信号滤波单元的输入端连接，所述信号放大单元输出信号为V01。
8.根据权利要求7所述的基于计算机控制的教学评估系统，其特征在于，所述信号滤波单元包括电阻R15-R24、电容C10-C11以及集成运放A2-A5；
其中，所述信号放大单元的输出端与电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与集成运放A2的反相输入端连接，电阻R15的一端与电阻R22的一端连接，电阻R15的另一端与电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与电容C10的一端连接，电阻R16的另一端与电阻R17的一端连接，电阻R16的另一端还与电阻R18的一端连接，集成运放A2的同相输入端接地，电阻R22的一端与集成运放A5的反相输入端连接，电阻R22的另一端与集成运放A2的输出端连接，电阻R22还与电容C10的另一端连接，电阻R17的另一端与电容C10的另一端连接，电容C10的另一端与集成运放A2的输出端连接，电阻R19的一端与集成运放A2的输出端连接，电阻R19的另一端与集成运放A3的反相输入端连接，集成运放A3的同相输入端接地，电阻R19的另一端与电容C11的一端连接，电容C11的输出端与电阻R20的一端连接，集成运放A3的输出端与电阻R20的一端连接，电阻R20的另一端与集成运放A4的反相输入端连接，电阻R20的另一端与电阻R21的一端连接，电阻R21的另一端与电阻R18的另一端连接，电阻R21的另一端还与集成运放A4的输出端连接，电阻R23的一端与电阻R22的一端连接，点R23的一端还与电阻R24的一端连接，集成运放A3的输出端和集成运放A4的输出端通过单刀双掷开关与电阻R23的另一端连接，电阻R24的另一端与集成运放A5的输出端连接，集成运放A5的同相输入端接地，集成运放A5的输出端与所述中央处理装置的输入端连接，所述信号滤波单元将电压信号V1传输至所述中央处理装置的ADC端口。
9.根据权利要求5所述的基于计算机控制的教学评估系统，其特征在于，所述成绩计算模块将计算得到的学生的综合成绩N通过所述无线传输模块传输至所述移动终端。
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