CN206370179U - 一种基于云计算的教育娱乐控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型主要涉及教育娱乐领域，涉及一种基于云计算的教育娱乐控制系统，与远程云计算服务器连接，接收远程娱乐教学数据信息，并且通过指纹识别进入系统，通过红外遥控音频播放，采用太阳能供电，节约电能。基于云计算的教育娱乐控制系统的重量采集模块连接着模数转换模块，模数转换模块、电源模块、按键模块、红外接收管、指示灯、播放模块、显示模块、驱动模块、串口扩展模块连接着主控制器，驱动模块连接着印章控制电机，太阳能供电模块连接着电源模块，红外遥控模块通过红外线与红外接收管相连接，指纹采集模块、网络串口模块连接着串口扩展模块，远程云计算服务器通过网络与网络串口模块进行通信。

Description

一种基于云计算的教育娱乐控制系统

技术领域

本实用新型主要涉及教育娱乐领域，更具体地说，涉及一种基于云计算的教育娱乐控制系统。

背景技术

随着人类的进步、科技的发展，网络逐步深入到了大学生活中，并产生影响，现在的大部分学生很少专心学习，大部分的学生更多的是沉迷于网络娱乐，教育和娱乐在性质上截然不同却并非互不相关，在对学生的教育上已经不能只按照传统的说教方式，应该将娱乐融入到教育中，激发学生的学习热情，有助于学生更好的接受教育。结合当下的云计算技术，将云计算应用到教学中将会对教学有很大的帮助，云计算环境中，服务运行在分布式的系统中，由互联网连接，通过分布式计算和技术将这些服务进行配置，提供给用户，用户通过互联网访问服务、获取资源，因此，提供一种基于云计算的教育娱乐控制系统。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种基于云计算的教育娱乐控制系统，与远程云计算服务器连接，接收远程娱乐教学数据信息，并且可以通过指纹识别进入系统，通过红外遥控音频播放，在接受教育的同时体会控制系统带来的乐趣，寓教于乐，并且采用太阳能供电，节约电能。

为解决上述技术问题，本实用新型一种基于云计算的教育娱乐控制系统包括主控制器、重量采集模块、模数转换模块、按键模块、显示模块、红外接收管、太阳能供电模块、电源模块、印章控制电机、驱动模块、播放模块、指示灯、串口扩展模块、红外遥控模块、指纹采集模块、网络串口模块、远程云计算服务器，与远程云计算服务器连接，接收远程教学数据信息，并且可以通过指纹识别进入系统，通过红外遥控音频播放，在接受教育的同时体会控制系统带来的乐趣，寓教于乐，并且采用太阳能供电，节约电能。

其中，所述重量采集模块的输出端连接着模数转换模块的输入端；所述模数转换模块的输出端连接着主控制器的输入端；所述按键模块的输出端连接着主控制器的输入端；所述主控制器的输出端连接着显示模块的输入端；所述红外接收管的输出端连接着主控制器的输入端；所述主控制器的输出端连接着驱动模块的输入端；所述驱动模块的输出端连接着印章控制电机的输入端；所述主控制器的输出端连接着播放模块的输入端；所述主控制器的输出端连接着指示灯的输入端；所述太阳能供电模块的输出端连接着电源模块的输入端；所述电源模块的输出端连接着主控制器的输入端；所述串口扩展模块连接着主控制器；所述红外遥控模块通过红外线与红外接收管相连；所述指纹采集模块的输出端连接着串口扩展模块的输入端；所述网络串口模块连接着串口扩展模块；所述远程云计算服务器通过网络与网络串口模块进行通信。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于云计算的教育娱乐控制系统所述主控制器采用ATmega64单片机。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于云计算的教育娱乐控制系统所述红外接收管采用HS0038B红外接收管。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于云计算的教育娱乐控制系统所述指纹采集模块采用ZFM60指纹模块。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于云计算的教育娱乐控制系统所述模数转换模块采用HX711模数转换芯片。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于云计算的教育娱乐控制系统所述驱动模块采用L298N驱动芯片。

控制效果：本实用新型一种基于云计算的教育娱乐控制系统，与远程云计算服务器连接，接收远程教学数据信息，并且可以通过指纹识别进入系统，通过红外遥控音频播放，在接受教育的同时体会控制系统带来的乐趣，寓教于乐，并且采用太阳能供电，节约电能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本实用新型做进一步详细的说明。

图1为本实用新型一种基于云计算的教育娱乐控制系统的硬件结构图。

图2为本实用新型一种基于云计算的教育娱乐控制系统的主控制器的电路图。

图3为本实用新型一种基于云计算的教育娱乐控制系统的重量采集模块和模数转换模块的电路图。

图4为本实用新型一种基于云计算的教育娱乐控制系统的红外接收管的电路图。

图5为本实用新型一种基于云计算的教育娱乐控制系统的红外遥控模块的电路图。

图6为本实用新型一种基于云计算的教育娱乐控制系统的指纹识别模块的电路图。

图7为本实用新型一种基于云计算的教育娱乐控制系统的显示模块的电路图。

图8为本实用新型一种基于云计算的教育娱乐控制系统的串口扩展模块和网络串口模块的电路图。

图9为本实用新型一种基于云计算的教育娱乐控制系统的太阳能供电模块的电路图。

图10为本实用新型一种基于云计算的教育娱乐控制系统的驱动模块、印章控制电机的电路图。

图11为本实用新型一种基于云计算的教育娱乐控制系统的电源模块的电路图。

图12为本实用新型一种基于云计算的教育娱乐控制系统的指示灯的电路图。

图13为本实用新型一种基于云计算的教育娱乐控制系统的播放模块的电路图。

图14为本实用新型一种基于云计算的教育娱乐控制系统的按键模块的电路图。

具体实施方式

具体实施方式一：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14说明本实施方式，本实施方式所述一种基于云计算的教育娱乐控制系统包括主控制器、重量采集模块、模数转换模块、按键模块、显示模块、红外接收管、太阳能供电模块、电源模块、印章控制电机、驱动模块、播放模块、指示灯、串口扩展模块、红外遥控模块、指纹采集模块、网络串口模块、远程云计算服务器，与远程云计算服务器连接，接收远程教学数据信息，并且可以通过指纹识别进入系统，通过红外遥控音频播放，在接受教育的同时体会控制系统带来的乐趣，寓教于乐，并且采用太阳能供电，节约电能。

其中，所述重量采集模块的输出端连接着模数转换模块的输入端，重量采集模块采用YZC320C重量传感器，重量采集模块用于采集重量信号，并将重量信号转换为电压信号，传送给模数转换模块进行处理。

所述模数转换模块的输出端连接着主控制器的输入端，模数转换模块将模拟电压信号转换为数字电压信号后传送给主控制器进行处理，模数转换模块采用HX711芯片，HX711芯片的DOUT端与主控制器的PC1引脚相连接，HX711芯片的PD SCK端与主控制器的PD7引脚相连接，主控制器接收到重量信号进行处理。

所述按键模块的输出端连接着主控制器的输入端，按键SW1用于开启或关闭系统，通过按键SW1向主控制器的引脚输入中断信号，实现系统的开启或者关闭；当按下SW1时，Q7和D5导通，DC-DC稳压芯片工作，接通主控制器的VCC端为主控制器供电。主控制器马上将相应的PC0引脚置为输出高，这时Q6和Q7导通，整个电路进入工作状态。然后主控制器再将PC0引脚设置为输入，由于上拉电阻R13的存在，Q6和Q7一直导通。主控制器一直扫描相应PC0引脚的输入状态，如果SW1没有按下去，则PC0引脚将始终为高。当SW1再次按下去时，D6导通，主控制器检测到PC0引脚输入为低，这时主控制器就将PC0引脚设置成输出为低的状态。Q6截止，如果按键抬起，Q7也会截止，DC-DC稳压芯片将不会为主控制器提供电压，整个电路处于关断状态。

所述主控制器的输出端连接着显示模块的输入端，显示模块采用LCD12864液晶屏，用于显示时间及教学通知数据信息；显示模块的DB0、DB1、DB2、DB3、DB4、DB5、DB6、DB7端与主控制器的PF0、PF1、PF2、PF3、PF4、PF5、PF6、PF7引脚相连接，用来显示数据；显示模块的RS端与主控制器的PC2引脚相连接，用来控制数据命令；显示模块的R/W端与主控制器的PC3引脚相连接，用来控制读写操作；显示模块的使能端E与主控制器的PC4引脚相连接；主控制器的PC2、PC3、PC4引脚用于控制显示模块中的数码管的选通状态。

所述红外接收管的输出端连接着主控制器的输入端，红外接收管用于接收红外遥控模块发射的红外遥控信号，并将接收的信号通过OUT端传送给主控制器的PD0引脚。

所述主控制器的输出端连接着驱动模块的输入端，主控制器用于向驱动模块发送控制信号，驱动模块用于驱动印章控制电机进行正反转，从而驱动印章机构上下运动进行盖章，驱动模块采用L298N驱动芯片，驱动模块的IN1、IN2、IN3、IN4端与主控制器的PE4、PE5、PE6、PE7引脚相连接。

所述驱动模块的输出端连接着印章控制电机的输入端，驱动模块用于驱动印章控制电机进行正反转，从而控制印章机构上下运动进行印章，实现自动盖章的功能。

所述主控制器的输出端连接着播放模块的输入端，主控制器用于向播放模块发送控制信号，播放模块根据控制信号进行音频播放，播放模块采用VS1003B芯片，播放模块的SO端与主控制器的PB3引脚相连接；播放模块的SI端与主控制器的PB2引脚相连接；播放模块的SCLK端与主控制器的PB1引脚相连接；播放模块的XCS端与主控制器的PB4引脚相连接；播放模块的XDCS/BSYNC1端与主控制器的PB5引脚相连接；播放模块的XRESET端与主控制器的PB7引脚相连接；播放模块的DREQ端与主控制器的PB6引脚相连接。

所述主控制器的输出端连接着指示灯的输入端，主控制器通过PC6、PA4、PA5、PA6、PA7引脚分别控制指示灯LED2、LED3、LED4、LED5、LED6，当主控制器的PC6引脚为高电平，指示灯LED2导通，进行发光提示；当主控制器的PA4引脚为高电平，指示灯LED3导通，进行发光提示；当主控制器的PA5引脚为高电平，指示灯LED4导通，进行发光提示；当主控制器的PA6引脚为高电平，指示灯LED5导通，当主控制器的PA7引脚为高电平，指示灯LED6导通，进行发光提示。

所述太阳能供电模块的输出端连接着电源模块的输入端，太阳能供电模块采用太阳能电池板将太阳能转换为电能，并向电源模块供电，采用BQ24200芯片对电源模块进行供电，太阳能电池板的输出电压一定要满足BQ24200的工作电压范围，以免对其造成损坏，通过监测引脚TS对地的电压，实现对电源模块温度的实时监测，TS引脚的电压由热敏电阻R8、R9和VCC来产生，根据TS引脚的电平高低，对电池的充电进行高低温保护，TS引脚上的电平在其内部电压VTS1和VTS2之间时，BQ24200对电源模块充电。

所述电源模块的输出端连接着主控制器的输入端，电源模块用于给系统供电，保证系统正常工作，电源模块提供5V电压，通过VCC端口给系统供电，通过太阳能供电模块对电源模块进行充电。

所述串口扩展模块连接着主控制器，串口扩展模块采用GM-8123串口扩展芯片，串口扩展模块的STADD0端与主控制器的PA0引脚相连接，串口扩展模块的STADD1端与主控制器的PA1引脚相连接，串口扩展模块的SRADD0端与主控制器的PA2引脚相连接，串口扩展模块的SRADD1端与主控制器的PA3引脚相连接，串口扩展模块的RXD0、TXD0端通过TX-7跳线与主控制器的PE1、PE0引脚相连接，进行数据传输。

所述红外遥控模块通过红外线与红外接收管相连，红外遥控模块采用SE303红外发射二极管和AT89C51单片机，当AT89C51单片机P1.0引脚为高电平时，三极管Q1导通，SE303通电发射红外线，实际上发射的是频率为38KHz的脉冲串；反之，当AT89C51单片机P1.0引脚为低电平时，三极管Q1截止，SE303截止，不发射。

所述指纹采集模块的输出端连接着串口扩展模块的输入端，指纹识别模块用于采集指纹信息，并将其转换为数字信号通过串口扩展模块传送给主控制器，指纹识别模块采用ZFM60指纹模块，指纹识别模块的TXD端与串口扩展模块的RXD1端相连接，指纹识别模块的RXD端与串口扩展模块的TXD1端相连接。

所述网络串口模块连接着串口扩展模块，网络串口模块采用WF-U-09T模块，RX端与串口扩展模块的TXD2端相连接，TX端与串口扩展模块的RXD2端相连接，用于实现主控制器和远程云计算服务器的通信，即实现主控制器和互联网的数据交流。

所述远程云计算服务器通过网络与网络串口模块进行通信，网络串口模块将主控制器接入远程云计算服务器，实现与互联网的数据交流。

具体实施方式二：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14说明本实施方式，所述主控制器采用ATmega64单片机。所述ATmega64是基于增强的AVRRISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmega64的数据吞吐率高达1MIPS/MHz，从而可以缓解系统在功耗和处理速度之间的矛盾。

具体实施方式三：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14说明本实施方式，所述红外接收管采用HS0038B红外接收管。性能可靠的一体化红外接收头(HS0038，它接收红外信号频率为38kHz，周期约26μs)接收红外信号，它同时对信号进行放大、检波、整形得到TTL电平的编码信号，再送给主控制器，经主控制器解码并执行，从而去控制相关对象。

具体实施方式四：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14说明本实施方式，所述指纹采集模块采用ZFM60指纹模块。ZFM60指纹模块里面主要是DSP芯片，型号为AS606，加上外面的CMOS芯片，CMOS芯片主要是对指纹进行照相，生成指纹特征。具体的工作过程是：扫描指纹(录入图像)、生成特征、合成模板(建立一个指纹库文件，成功录入一个指纹)。指纹模板就是照一次相，将指纹模块里面的CMOS芯片采集一次指纹信息，然后进行模糊处理生成0和1两种记录信息，存入指纹模块的FLASH芯片里面。当切换到识别模式的时候，指纹模块就会先让CMOS芯片采集一次指纹，然后和FLASH芯片的数据进行对比。看是否存在，如果存在就能返回是几号指纹。这样我们就通过主控制器进行指纹识别与登记了。

具体实施方式五：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14说明本实施方式，所述模数转换模块采用HX711模数转换芯片。所述HX711芯片为A/D转换芯片，所述重量检测模块采用YZC320C重量传感器。YZC320C重量传感器用于检测座位上的重量，输出微弱的电压信号传送给HX711芯片，HX711芯片将模拟电压信号转换为数字电压信号，传送给主控制器，HX711芯片采用两线串行的方式进行连接，HX711芯片的DOUT端与主控制器的PC1引脚相连接，HX711芯片的PD SCK端与主控制器的PD7引脚相连接，主控制器接收到检测的重量信号进行处理。

具体实施方式六：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14说明本实施方式，所述驱动模块采用L298N驱动芯片。通过主控制器的内部产生PWM控制波形传送给L298N芯片，L298N在主控制器的控制下驱动电机运动，产生振动，为了防止定子绕组的电感作用，使得电流切换时产生过电压，电机每相绕组两端都并联一个用在换相时起续流作用的肖基特二极管。

本实用新型一种基于云计算的教育娱乐控制系统的工作原理为：本实用新型一种基于云计算的教育娱乐控制系统，电源模块用于给系统提供电能，保证系统的正常工作，通过太阳能供电模块对电源模块进行充电，通过按键SW1开启控制系统，系统开启时，主控制器驱动指示灯LED2进行发光提示，当学生进入教室坐到座位上，重量采集模块用于采集座位的压力信号，并将压力信号转换为电压信号传送给模数转换模块，将模拟信号转换为数字信号，传送给主控制器进行处理，每个座位对应一个指示灯，主控制器检测到座位的压力信号后驱动对应的指示灯发光，通过指示灯可以知道上课人数；主控制器通过网络串口接入远程云计算服务器，实现与互联网的数据交流，将数据传送给主控制器，主控制器驱动显示模块进行显示，或者驱动播放模块进行娱乐教学音频播放，学生通过指纹识别模块输入指纹信息，进入教育娱乐系统，红外遥控模块发射数据时，红外接收管同时接收红外遥控模块的数据，控制显示模块显示的信息内容。当学生表现良好时，教学者通过红外遥控模块发送印章驱动控制信号，主控制器将接收到的控制信号传送给驱动模块，驱动模块驱动印章控制电机，印章控制电机带动印章机构上下运动进行印章，对学生的学习状态进行记录。不使用系统时，通过按下按键SW1来关闭控制系统。

虽然本实用新型已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (6)

1.一种基于云计算的教育娱乐控制系统，其特征在于，所述基于云计算的教育娱乐控制系统包括主控制器、重量采集模块、模数转换模块、按键模块、显示模块、红外接收管、太阳能供电模块、电源模块、印章控制电机、驱动模块、播放模块、指示灯、串口扩展模块、红外遥控模块、指纹采集模块、网络串口模块、远程云计算服务器，所述重量采集模块的输出端连接着模数转换模块的输入端；所述模数转换模块的输出端连接着主控制器的输入端；所述按键模块的输出端连接着主控制器的输入端；所述主控制器的输出端连接着显示模块的输入端；所述红外接收管的输出端连接着主控制器的输入端；所述主控制器的输出端连接着驱动模块的输入端；所述驱动模块的输出端连接着印章控制电机的输入端；所述主控制器的输出端连接着播放模块的输入端；所述主控制器的输出端连接着指示灯的输入端；所述太阳能供电模块的输出端连接着电源模块的输入端；所述电源模块的输出端连接着主控制器的输入端；所述串口扩展模块连接着主控制器；所述红外遥控模块通过红外线与红外接收管相连；所述指纹采集模块的输出端连接着串口扩展模块的输入端；所述网络串口模块连接着串口扩展模块；所述远程云计算服务器通过网络与网络串口模块进行通信。

2.根据权利要求1所述的一种基于云计算的教育娱乐控制系统，其特征在于：所述主控制器采用ATmega64单片机。

3.根据权利要求1所述的一种基于云计算的教育娱乐控制系统，其特征在于：所述红外接收管采用HS0038B红外接收管。

4.根据权利要求1所述的一种基于云计算的教育娱乐控制系统，其特征在于：所述指纹采集模块采用ZFM60指纹模块。

5.根据权利要求1所述的一种基于云计算的教育娱乐控制系统，其特征在于：所述模数转换模块采用HX711模数转换芯片。

6.根据权利要求1所述的一种基于云计算的教育娱乐控制系统，其特征在于：所述驱动模块采用L298N驱动芯片。