CN110412929B - 一种课堂禁玩手机辅助管理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种课堂禁玩手机辅助管理系统及方法，包括设有控制终端的手机存放装置、座椅、旋转电机、旋转电机控制装置；当手机和手机存放装置的控制终端的通信接口相连接时，控制终端向旋转电机控制装置发送座椅启动打开指令，旋转电机控制装置随即控制旋转电机的转轴正向转动，从而带动座椅的座板转动至可以入座的位置；当手机和手机存放装置的控制终端的连接被断开时，控制终端向旋转电机控制装置发送座椅关闭指令，旋转电机控制装置随即控制旋转电机的转轴反向转动，从而带动座椅的座板转动至无法入座的位置；通过手机和控制终端的连接状态的改变控制座椅的打开或关闭，实施过程方便易行，有效解决了学生在课堂玩手机影响听课效果的问题。

Description

一种课堂禁玩手机辅助管理系统及方法
技术领域
本发明涉及一种课堂禁玩手机辅助管理系统及方法，属于教学器材技术领域。
背景技术
学生将手机带入教室，在上课期间玩手机会分散学生注意力，影响学生听课，学校对学生课堂上玩手机的行为屡禁不止，现需要一种有效的禁止学生在课堂上玩手机的方案，以解决学生在课堂玩手机影响听课效果的问题。
现有的技术主要是通过校园一卡通签到、二维码扫描、人脸识别等技术解决学生逃课的情况，但是现有的技术中一卡通、二维码扫描签到容易发生代签的情况，而人脸识别成本较高且无法禁止学生课堂上玩手机。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种课堂禁玩手机辅助管理系统及方法，以解决学生在课堂玩手机的问题。
为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
一种课堂禁玩手机辅助管理系统，包括手机存放装置、座椅、旋转电机、旋转电机控制装置；
所述手机存放装置包括USB接口扩展器；
所述USB接口扩展器上对应设置有多个USB接口和二维码读取装置，
所述旋转电机设置在座椅上；
所述旋转电机控制装置与旋转电机连接；
所述USB接口扩展器还连接有控制终端，所述控制终端用于根据手机连接USB接口的信息向旋转电机控制装置发送座椅开关指令；
所述旋转电机控制装置根据座椅开关指令控制旋转电机打开或关闭座椅。
进一步的，所述USB接口对应的USB接口扩展器处设置有手机放置盒；所述手机放置盒包括舱体和设置在舱体上的盖体；
进一步的，所述手机放置盒上设置有用于控制盖体打开或关闭的控制装置。
进一步的，所述座椅包括座椅靠背、连接机构、座椅座板；
所述连接机构设置在座椅靠背上；
所述座椅座板固定在连接机构上；
所述连接机构设置在旋转电机的转轴上。
进一步的，所述旋转电机控制装置包括WIFI接口芯片、微控制器、驱动电路、控制接口；
所述WIFI接口芯片用于接收控制终端发送的座椅开关指令；
所述微控制器用于处理所述座椅开关指令；
所述驱动电路用于控制旋转电机；
所述微控制器和驱动电路分别与控制接口连接。
进一步的，所述控制终端还包括用于对手机发出的身份认证信息进行身份认证的身份认证模块，所述身份认证模块以通信连接于课堂考勤系统。
进一步的，所述USB接口通过USB连接线和手机连接。
进一步的，所述系统还包括信号传输装置；所述信号传输装置用于将控制终端发出的座椅开关指令传输至旋转电机控制装置。
该系统的工作方法如下：手机连接控制终端，手机中的控制系统按照设定的发送数据帧的时间间隔向控制终端发送数据帧，控制终端接收到数据帧并向旋转电机控制装置发送座椅打开指令，旋转电机控制装置根据接收到的指令控制旋转电机转轴转动，带动座椅的座板转动至可以入座的位置；手机和控制终端断开连接，控制终端接收不到数据帧的时间超过设定的发送数据帧的时间就间隔时，向旋转电机控制装置发送座椅关闭指令，旋转电机控制装置根据接收到的指令控制旋转电机的转轴转动，带动座椅的座板转动至无法入座的位置。
一种课堂禁玩手机辅助管理方法，所述方法包括如下步骤：
通过扫描二维码读取学生身份认证信息；
根据所述认证信息是否正确将学生手机插入USB接口中；
所述学生手机向控制终端发送固定格式的数据帧，帧结构如图8所示，包含5个部分，首先包含8比特的同步头，然后依次是8个比特的目前电量信息、8个比特的备用信息和8个比特的校验信息；
所述控制终端接受数据帧并向旋转电机控制装置发送座椅打开指令；
所述旋转电机控制装置根据所述座椅打开指令控制旋转电机打开座椅。
进一步的，所述方法还包括：通过课堂考勤系统将学生身份认证信息录入并进行记录。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
本发明提供的课堂禁玩手机辅助管理系统及方法，通过手机和控制终端的连接状态，控制座椅的打开或关闭，达到强行控制听课人员将手机带入课堂的目的，有效解决了学生在课堂玩手机影响听课效果的问题；控制终端在接收手机发送数据帧的时间间隔对手机进行充电，为用户提供了手机充电服务；数据帧和充电的时隙分配采用图7所示的算法，其优势在于让存电量少的手机获得更多的充电机会，从而保证了充电的公平性，提高了充电效率；此外，控制终端将用户的身份认证结果发送至课堂考勤系统，实现了对用户的考勤记录；本发明可同时完成课堂考勤和禁止玩手机两个任务。
附图说明
图1是根据本发明实施例提供的一种手机存放装置示意图；
图2是根据本发明实施例提供的旋转电机控制装置示意图；
图3是根据本发明实施例提供的座椅结构示意图；
图4 是根据本发明实施例提供的控制终端的控制软件流程图；
图5 是根据本发明实施例提供的手机的应用软件流程图；
图6 是根据本发明实施例提供的控制终端向手机n执行充电和通信两种功能的时隙分配图，其中n为手机的索引号，n属于手机索引集UI, UI={1,2,…N},N为手机的总数；
图7是根据本发明实施例提供的控制终端向手机群进行充电和通信两种功能的动态时隙分配的算法框图，其中UI为手机索引集，UI={1,2,…N},N为手机的总数；
图8 是手机向控制终端发送的数据帧的帧结构。
附图标记：1、定时提示器；2、二维码读取装置；3、USB接口扩展器；4、控制终端；5、手机放置盒；6、USB连接线；7、手机；8、座椅靠背；9、连接机构；10、座椅座板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
在本发明的描述中，术语“向上”、“向下”“上”“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构图和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本实施例提供的课堂禁玩手机辅助管理系统，包括手机存放装置、座椅、旋转电机、控制系统、旋转电机控制装置。
参照图1，手机存放装置包括控制终端4，控制终端4和USB接口扩展器3连接，USB接口扩展器3上设置有定时提示器1；USB接口扩展器3上设置有多个USB接口；USB接口扩展器3上设置有二维码读取装置2，二维码读取装置2上贴有二维码，二维码显示和该USB对应的座位号信息；每个USB接口对应设置有手机放置盒5，手机放置盒5包括舱体和盖体，手机放置盒5上设置有用于控制盖体打开或关闭的控制装置。
旋转电机的转轴上连接有连接机构9，连接机构9和座椅座板10连接；座椅设有座椅靠背8。
参照图2，旋转电机和旋转电机控制装置连接，旋转电机控制装置包括：用于接收控制终端4发送的座椅打开或关闭指令的WIFI接口芯片，用于处理WIFI接口芯片接收的指令的微控制器(MCU)，和旋转电机连接的驱动电路，连接驱动电路和微控制器(MCU)的控制接口，本实施例中使用的微控制器(MCU)为MCU。
参照图4，上课前，学生找到和自己座位号对应的USB接口，通过USB连接线6将手机7插入USB接口中，并打开应用软件，应用软件可以从学校公网上下载；
参照图5，学生通过贴在USB接口扩展器3上的二维码进行扫码登录应用软件并输入身份认证信息，控制终端4中的身份认证模块对身份认证信息进行身份认证，身份认证模块和课堂考勤系统以通信连接，学生进行身份认证通过后，身份认证模块将学生的身份认证结果上传课堂考勤系统，对学生的考勤信息进行记录；身份认证通过后，手机7向控制终端4发送固定格式的数据帧，发送数据帧的间隔时间可调，本实施例中设置的发送数据帧的时间间隔为一分钟，控制终端4接收到数据帧并向旋转电机控制装置发送座椅打开指令，旋转电机控制装置的WIFI接口芯片接收到座椅打开指令后，经过MCU进行数据处理，并通过控制接口和驱动电路控制旋转电机的转轴正向转动，旋转电机转轴带动连接机构9转动，连接机构9带动座椅的座板10转动至参照图3所示的水平状态，使学生就坐；
参照图6，控制终端4在接收手机7发送数据帧的时间间隔，对手机7进行充电，定时地切换通信状态和充电状态，手机7发送数据帧的时间间隔可以调节。
对各个USB接口线进行了分时复用，分成两个时隙，在第一个时隙内传送数据帧，在第二个时隙内对手机进行充电。对时隙宽度的分配实施动态调整，在考虑了供电电源功率有限、各个手机存电量不均衡和充电时间的公平性等因素，基于如图7所示的优化算法予以实现。
在第一个时隙内传送的数据帧的结构如图8所示，包含5个部分，首先包含8比特的同步头，然后依次是8个比特的目前电量信息、8个比特的备用信息和8个比特的校验信息。
学生在设置好应用软件后，将手机7放入手机放置盒5中，并通过控制盖体打开或关闭的控制装置关闭手机放置盒5的盖体，以防他人取走手机7，造成手机7和控制终端4的连接断开；控制盖体打开或关闭的控制装置包括挂锁、密码锁。
课堂结束后，设置于USB接口扩展器上的定时提示器1发出提示音，提醒学生取走手机7，定时提示器1的定时信息可设定，也可以通过与教室作息定时系统联网获取；
学生在听到提示音后，通过控制盖体打开或关闭的控制装置打开手机放置盒5的盖体，从USB接口上取下手机7，手机7和控制终端4断开连接，手机7停止向控制终端4发送数据帧，控制终端4在接收不到数据帧的时间超过预先设定的发送数据帧的时间间隔(例如2分钟)后，通过信号传输装置向旋转电机控制装置发送座椅关闭指令，旋转电机控制装置的WIFI接口芯片接收到座椅关闭指令后，经过MCU进行数据处理，并通过控制接口和驱动电路控制旋转电机的转轴反向转动，旋转电机转轴带动连接机构9转动，连接机构9带动座椅的座板向上或向下转动至非水平状态，使学生无法就坐。
本发明实施例提供的一种课堂禁玩手机辅助管理系统，控制终端和手机连接良好时，控制终端向旋转电机控制装置发送座椅启动打开(第一次)或维持打开(第二次或以后)的指令，旋转电机控制装置控制旋转电机的转轴转动或保持不动，以使通过连接机构与转轴连接的座椅的座板转动至或维持于可供学生就坐的位置，当学生在定时器未发出时间到的信息之前试图将手机从控制终端取下带入课堂，控制终端和手机断开连接，控制终端向旋转电机控制装置发送座椅关闭指令，旋转电机控制装置控制旋转电机的转轴反向转动，使通过连接机构与转轴连接的座椅的座板转动至学生无法就坐的位置；本发明提供的系统和方法主要供教学单位使用，达到强行控制学生将手机带入课堂的目的，有效解决了学生在课堂玩手机影响听课效果的问题；控制终端在接收手机发送数据帧的时间间隔对手机进行充电，因而同时又为学生提供了手机充电服务；控制终端将学生的身份认证结果发送至课堂考勤系统，因而同时又实现了对用户的考勤记录。上述三个功能集于一身，也是本系统的优势所在。本系统将防止手机带入座位、手机充电和听课考勤三个功能集于一身。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种课堂禁玩手机辅助管理系统，其特征在于，包括手机存放装置、座椅、旋转电机、旋转电机控制装置；
所述手机存放装置包括USB接口扩展器；
所述USB接口扩展器上对应设置有多个USB接口和二维码读取装置，
所述旋转电机设置在座椅上；
所述旋转电机控制装置与旋转电机连接；
所述USB接口扩展器还连接有控制终端，所述控制终端用于根据手机连接USB接口的信息向旋转电机控制装置发送座椅开关指令；
控制终端对USB接口进行了分时复用，分成两个时隙，在第一个时隙内向手机群UI={1,2…N}发送数据帧请求指令，并发送“数据帧发送时间T 2,n ”信息，在第二个时隙内对向手机群UI={1,2…N}充电，对手机n充电时间为T 1,n ；当接收到手机n数据帧F n 后读取手机n电量数据并向座位n发送维持开启指令；当未收到手机n数据帧F n 向座位n发送关闭指令；
所述旋转电机控制装置根据座椅的开启指令及关闭指令控制旋转电机打开或关闭座椅；
所述控制终端还包括用于对手机发出的身份认证信息进行身份认证的身份认证模块，所述身份认证模块以通信连接于课堂考勤系统。
2.根据权利要求1所述的一种课堂禁玩手机辅助管理系统，其特征在于，所述USB接口对应的USB接口扩展器处设置有手机放置盒；所述手机放置盒包括舱体和设置在舱体上的盖体。
3.根据权利要求2所述的一种课堂禁玩手机辅助管理系统，其特征在于，所述手机放置盒上设置有用于控制盖体打开或关闭的控制装置。
4.根据权利要求1所述的一种课堂禁玩手机辅助管理系统，其特征在于，
所述座椅包括座椅靠背、连接机构、座椅座板；
所述连接机构设置在座椅靠背上；
所述座椅座板固定在连接机构上；
所述连接机构设置在旋转电机的转轴上。
5.根据权利要求1所述的一种课堂禁玩手机辅助管理系统，其特征在于，所述旋转电机控制装置包括WIFI接口芯片、微控制器、驱动电路、控制接口；
所述WIFI接口芯片用于接收控制终端发送的座椅开关指令；
所述微控制器用于处理所述座椅开关指令；
所述驱动电路用于控制旋转电机；
所述微控制器和驱动电路分别与控制接口连接。
6.根据权利要求1所述的课堂禁玩手机辅助管理系统，其特征在于，所述USB接口通过USB连接线和手机连接。
7.根据权利要求1所述的课堂禁玩手机辅助管理系统，其特征在于，所述系统还包括信号传输装置；所述信号传输装置用于将控制终端发出的座椅开关指令传输至旋转电机控制装置。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述的课堂禁玩手机辅助管理系统的管理方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
通过扫描二维码读取学生身份认证信息；
根据所述认证信息是否正确将学生手机插入USB接口中；
所述学生手机向控制终端发送固定格式的数据帧；
所述控制终端接受数据帧并向旋转电机控制装置发送座椅打开指令；
所述旋转电机控制装置根据所述座椅打开指令控制旋转电机打开座椅。
9.根据权利要求8所述的课堂禁玩手机辅助管理方法，其特征在于，所述方法还包括：通过课堂考勤系统将学生身份认证信息录入并进行记录。
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