CN202183168U - 便携式无线教学应答系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种便携式无线教学应答系统。该系统的结构包括无线手持式答题器、无线接收器以及上位机；系统采用随机延时避让冲突的方式，实现了若干个无线手持式答题器和单个无线接收器之间的数据传输，并通过USB口将数据上传给计算机，方便上位机软件实时统计和显示。本实用新型采用无线通信技术，具有便携、低功耗、通信可靠、操作简便等优点，适用于会议签到，投票表决，课堂教学等场合。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种教学应答系统，具体涉及一种便携式无线教学应答系统，是用于会议、教学表决等场合的设备。
背景技术
目前，国内高校教学过程中普遍是教师在课堂上提问题，学生举手回答问题。这种方式往往会使学生缺乏参与意识进而感到学习乏味，教师也难以实时了解每位学生对知识的掌握情况以及课堂教学进度的合理性。
发明内容
为了弥补传统课堂教学师生交流以及学生课堂学习情况记录等方面的欠缺，有效解决教师和学生之间互动交流的难题，本实用新型提供一种便携式无线教学应答系统，可以方便地实现快速电子点名、学习情况的实时反馈及统计分析以及平时成绩的考核管理等功能。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
便携式无线教学应答系统，包括无线手持式答题器、无线接收器以及上位机：
无线手持式答题器包括单片机STC90LE58RD+、按键输入电路、电源电路、微处理器电路、无线数据传输模块和指示灯电路，按键输入电路设有六个按键并分别连接到单片机STC90LE58RD+的P1.5、P1.6、P1.7、P3.2、P3.4和P3.5，其中连接到P3.2的按键为单片机STC90LE58RD+正常工作模式与掉电模式的切换键，也就是负责答题器的电源开关，其余连接到P1.5、P1.6、P1.7、P3.4、P3.5的按键依次为代表选项A、B、C、D、E的答题键；电源电路由电池和滤波电容组成；微处理器电路一方面从答题键接收答题信息，另一方面控制无线数据传输模块传输数据；无线数据传输模块负责数据传输；指示灯电路负责指示无线手持式答题器是否开机和答题信息是否发送成功的情况，连接到P2.5的蓝色发光二极管在无线手持式答题器处于开机状态的时候点亮，连接到P0.5的红色发光二极管在数据发送失败的时候点亮，连接到P0.6的绿色发光二极管在数据发送成功的时候点亮；
无线接收器包括单片机STC90LE58RD+、电源电路、USB转串口电路、微处理器电路、无线数据传输模块和指示灯电路，电源电路利用三端稳压管AMS1117-3.3V把USB口提供的5V标准电压转换为3.3V，从而给单片机STC90LE58RD+和无线数据传输模块提供稳定的电压；USB转串口电路利用CH341T实现无线接收器和计算机之间通过USB口交换数据；无线数据传输模块负责数据接收和反馈信息的发送；指示灯电路负责指示无线接收器的供电情况以及数据的传输情况，当无线接收器和计算机成功连接，P3.5连接的发光二极管点亮，当无线接收器成功接收到一次数据，与P3.4连接的发光二极管就闪烁一次；
上位机的软件负责把无线接收器通过USB口上传到计算机的数据实时统计并显示答题情况。
所述无线数据传输模块采用nRF24L01+射频芯片。
在所述无线手持式答题器的通信防碰撞设计中，设置两套机制，一是依靠nRF24L01+的自动重传功能，二是在自动重传依旧发送失败时，STC90LE58RD+控制nRF24L01+随机延时后再次发送相同数据；其中，nRF24L01+与STC90LE58RD+的自动重传次数均设为3次。
为了降低无线手持式答题器的功耗，使电池的使用寿命尽量长，在所述无线手持式答题器的程序中设置了自动掉电模块，若电源键或是答题键连续30s没有按下，则令nRF24L01与STC90LE58RD+ 进入掉电模式，最大程度节省能量。
本实用新型所述的便携式无线教学应答系统有以下优点：1）采用无线通信技术，免去了使用电线连接的复杂与不便。2）采用通信防碰撞设计，大大减少了数据因碰撞导致丢失的现象，数据传输可靠。3）加入低功耗设计，用电极省，无线手持式答题器的电池可使用一年左右。
附图说明
图1是本实用新型无线教学应答系统的工作原理图。
图2是本实用新型系统中无线手持式答题器的硬件原理图。
图3是本实用新型系统中无线接收器的硬件原理图。
具体实施方式
以下结合附图进一步描述本实用新型的技术方案。
如图1，一种便携式无线教学应答系统，由若干个无线手持式答题器、单个无线接收器和PC端上位机构成。采用随机延时避让无线数据传输冲突的方式，利用工作在2.4GHz ISM频段的nRF24L01+射频芯片，实现若干个无线手持式答题器和单个无线接收器之间数据的有序传输，并通过USB口将数据上传给计算机。当教师通过PC端上位机软件开通数据接收通道之后，学生即可通过手中的无线手持式答题器进行答题。答题信息通过无线数据传输模块发送给教师端无线接收器，无线接收器把接收到的答题信息通过USB口上传给计算机，最终由上位机软件进行实时统计，并把统计信息显示出来。
如图2，无线手持式答题器以STC90LE58RD+单片机和nRF24L01+无线数据传输模块为核心，由按键输入电路（1）、电源电路（2）、微处理器电路（3）、无线数据传输模块（4）和指示灯电路（5）构成，电源电路（2）由两节7号电池和滤波电容组成。连接到P3.2的按键为正常工作模式与掉电模式的切换键，也就是答题器的电源开关键，另外，各有一个按键（答题键）连接到P1.5、P1.6、P1.7、P3.4、P3.5；一方面，无线手持式答题器通过这些答题键接收答题信息；另一方面，无线数据传输模块（4）负责数据传输，数据发送成功则点亮P0.6连接的绿色发光二极管，数据发送失败则点亮P0.5口连接的红色发光二极管。一旦教师端开启数据接收通道，学生即可通过答题键输入答题信息，微处理器电路（3）会立即通过无线数据传输模块（4）把答题信息发送出去。如果发送成功，答题器会收到来自无线接收器的反馈信息，指示灯电路（5）绿灯亮起；数据发送之后若未收到反馈信息表示发送失败。在此设置两套防碰撞机制，一是nRF24L01+的自动重传功能，若数据无线上传失败且未达到nRF24L01+设定的自动重传次数则继续发送相同信息，二是在自动重传依旧发送失败时，STC90LE58RD+控制nRF24L01+随机延时后再次发送相同数据直至发送成功或发送失败；在本实施例中，nRF24L01+与STC90LE58RD+的自动重传次数均设为3次。另外，在程序中设置了自动掉电模块，若电源键或是答题键连续30s没有按下，则令nRF24L01与STC90LE58RD+进入掉电模式，最大程度节省能量。
如图3，无线接收器以STC90LE58RD+单片机和nRF24L01+无线数据传输模块为核心，由电源电路（6）、USB转串口电路（7）、微处理器电路（8）、无线数据传输模块（9）和指示灯电路（10）构成。微处理器电路（8）是无线接收器的核心，根据不同的命令字，执行不同的操作；无线数据传输模块（9）也是无线接收器的核心，专门负责数据接收和反馈信息的发送。无线接收器负责接收答题器发送过来的答题信息，并通过USB口上传到计算机。USB转串口芯片CH341T实现了无线接收器和计算机之间通过USB口交换数据，三端稳压管AMS1117-3.3V负责将USB口提供的5V标准电压转换为3.3V，从而给STC90LE58RD+和nRF24L01+无线数据传输模块提供稳定的电压。
本实用新型以STC90LE58RD+单片机和无线数据传输芯片nRF24L01+为核心，采用半双工方式通信，实现数据的近距离无线传输。具有成本低、功耗低、控制方便、工作稳定等特点。
Claims (3)
1.便携式无线教学应答系统，其特征在于，所述系统包括无线手持式答题器、无线接收器以及上位机：
无线手持式答题器包括单片机STC90LE58RD+、按键输入电路、电源电路、微处理器电路、无线数据传输模块和指示灯电路，按键输入电路设有六个按键并分别连接到单片机STC90LE58RD+的P1.5、P1.6、P1.7、P3.2、P3.4和P3.5，其中连接到P3.2的按键为单片机STC90LE58RD+正常工作模式与掉电模式的切换键，也就是负责答题器的开关，其余连接到P1.5、P1.6、P1.7、P3.4、P3.5的按键依次为代表选项A、B、C、D、E的答题键；电源电路由电池和滤波电容组成；微处理器电路一方面从答题键接收答题信息，另一方面控制无线数据传输模块传输数据；无线数据传输模块负责数据传输；指示灯电路负责指示无线手持式答题器是否开机和答题信息是否发送成功的情况，连接到P2.5的蓝色发光二极管在无线手持式答题器处于开机状态的时候点亮，连接到P0.5的红色发光二极管在数据发送失败的时候点亮，连接到P0.6的绿色发光二极管在数据发送成功的时候点亮；
无线接收器包括单片机STC90LE58RD+、电源电路、USB转串口电路、微处理器电路、无线数据传输模块和指示灯电路，电源电路利用三端稳压管AMS1117-3.3V把USB口提供的5V标准电压转换为3.3V，从而给单片机STC90LE58RD+和无线数据传输模块提供稳定的电压；USB转串口电路利用CH341T实现无线接收器和计算机之间通过USB口交换数据；无线数据传输模块负责数据接收和反馈信息的发送；指示灯电路负责指示无线接收器的供电情况以及数据的传输情况，当无线接收器和计算机成功连接，P3.5连接的发光二极管点亮，当无线接收器成功接收到一次数据，与P3.4连接的发光二极管就闪烁一次；
上位机负责把无线接收器通过USB口上传到计算机的数据实时统计并显示答题情况。
2.根据权利要求1所述的便携式无线教学应答系统，其特征在于，所述无线数据传输模块采用nRF24L01+射频芯片。
3.根据权利要求1或2所述的便携式无线教学应答系统，其特征在于，在所述无线手持式答题器中设置自动掉电模块，若所述电源键或者答题键连续30s没有按下，则令所述nRF24L01+射频芯片与单片机STC90LE58RD+进入掉电模式。
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