CN206400634U - 课堂学情分析及学生安全管理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及课堂教学辅助设备技术领域，具体地说是一种能够有效提高学习效率的课堂学情分析及学生安全管理装置，其特征在于设有本地监控终端、云服务器、显示器以及两个以上的学生用户终端，其中本地监控终端经网络与云服务器相连接，学生用户终端经网络与云服务器相连接，学生用户终端还与本地监控终端完成数据交流，云服务器中设有数据处理电路和数据存储器，本地监控终端设有上位机、与上位机连接的显示屏、与上位机相连接的操作键盘、与上位机相连接的用于接收课堂答题数据的红外接收电路，本实用新型与现有技术相比，不仅能够提供市面现有答题器答题功能，还具有测体温、GPS定位等功能，具有结构合理、功能完善、工作可靠等显著的优点。

Description

课堂学情分析及学生安全管理装置

技术领域

本实用新型涉及课堂教学辅助设备技术领域，具体地说是一种能够有效提高学习效率的课堂学情分析及学生安全管理装置。

背景技术

目前，课堂教学过程中的学情分析通常采用抢答器的方式进行，主要功能课堂抢答，答题结果统计等功能。这类产品活跃了课堂氛围，对于教学成绩的提高起到了一定的帮助作用，产品有一定的应用市场。

目前，课堂教学中的学情分析系统存在如下实际问题 ：（1）数据统计不全面，当前系统只能统计多少人答对，多少人答错，对于哪些学生做题了，哪些学生没有做题没有记录；针对学生在某个知识点答错的次数等数据没有记录，老师在使用过程中会随着答题人数的减少及实用效果不明显等原因会逐渐对系统失去信心。（2）课堂统计数据只面向老师。学生学习成绩的提高在于日常一点一滴的积累，当前系统只能够显示答题结果，每个题答对多少人，答错多少人，无法针对每个学生的课堂练习情况生成独立的记录。学生对于自己做错的题目需要手动记录，无法通过系统获取，无法针对每个学生生成错题记录本，不利于后期的复习。（3）缺少家长参与。家长不清楚学生在课堂的学习情况，不能够有针对性的进行辅导。（4）无法对学生位置进行定位，学生离校情况无记录，对于发生的意外无法明确家长和学校的责任。

发明内容

本实用新型针对现有技术中存在的缺点和不足，提出了一种能够有效提高学习效率的课堂学情分析及学生安全管理装置。

本实用新型通过以下措施达到：

一种课堂学情分析及学生安全管理装置，其特征在于设有本地监控终端、云服务器、显示器以及两个以上的学生用户终端，其中本地监控终端经网络与云服务器相连接，学生用户终端经网络与云服务器相连接，学生用户终端还与本地监控终端完成数据交流，云服务器中设有数据处理电路和数据存储器，本地监控终端设有上位机、与上位机连接的显示屏、与上位机相连接的操作键盘、与上位机相连接的用于接收课堂答题数据的红外接收电路、与上位机相连接的WIFI通信电路。

本实用新型所述学生用户终端设有壳体，壳体内设有主控制器、红外答题机构、GPS定位机构、网路通信电路以及体温检测机构，其中主控制器分别与红外答题机构、GPS定位机构以及体温检测机构相连接，其特征在于所述红外答题机构包括SH6631型单片机、与SH6631型单片机相连接的按键电路、与SH6631型单片机相连接的复位电路、与SH6631型单片机相连接的DC电源电路、与SH6631型单片机相连接的振荡电路、与SH6631型单片机相连接的发射电路以及与SH6631型单片机相连接的ID码设置电路，其中DC电源电路为3V电源电路，振荡电路为455KHZ振荡电路；红外答题机构中的SH6631型单片机与主控制器相连接。

本实用新型所述红外答题机构中还可以设有与SH6631型单片机相连接的ID码存储器，所述ID码存储器与ID码烧录器相连接，所述ID码存储器采用AT24C02。

本实用新型所述主控制器采用MSP430单片机，为混合信号处理器，该款控制器为美国德州仪器出产，电源电压采用的是1.8-3.6V 电压，芯片的电流最低会在165μA左右，RAM保持模式下的最低功耗只有0.1μA。

本实用新型所述GPS定位机构中设有与主控制器相连接的型号为SKG08A的GPS模块，其大小为8.5*9*1.8mm,电流低至5mA。

本实用新型所述体温检测机构可以采用红外线非接触式测温机构，所述红外线非接触式测温机构可以采用现有技术中的解决方案，也可以采用如下方案：包括非接触式红外温度传感器、温差热电堆放大电路、温度补偿及放大电路、AD转换电路、显示电路以及报警电路，其中非接触式红外温度传感器分别与温差热电堆放大电路以及温度补偿及放大电路相连接，温差热电堆放大电路和温度补偿及放大电路的输出端分别与AD转换电路相连接，所述AD转换电路为一个多路的AD转换电路，AD转换电路与主控制器相连接，主控制器与显示电路、报警电路相连接，非接触式红外温度传感器采用热电堆红外温度传感器ZTP-148SR实现，温差热电堆放大电路包括放大器AD620，其中AD620的两个输入端-IN和+IN分别连接到ZTP-148SR的2、4端口，AD620的+VS和-VS端分别连接+5V和-5V的电源，AD620的VREF端接地，AD620的两个Rg端连接一个可调电阻；温度补偿及放大电路包括一个放大器LM324，ZTP-148SR的端口1连接到LM324的IN2-端，LM324的IN2+端口经电阻R2接+5V电源，LM324的VCC端口接5V电源，LM324的02端口输出与AD转换电路相连接；AD转换电路采用ADC0809CCN，温度补偿及放大电路的输出端连接到ADC0809CCN的IN0端口，启动信号ST、转换结束信号EOC、输出允许信号OE分别接主控制器MSP430单片机的P1.0、P1.1、P1.2，AD转换电路输出的数字信号通过P2口进入单片机进行处理。

本实用新型所述学生用户终端中还设有与主控制器相连接的2.4G无线通信机构，包括MCU，在MCU外围连接有2.4G无线通讯模块、通话控制模块、电源管理模块、键盘输入模块、话机线路开关电路以及话机线路信号检测电路；所述通话控制模块还分别连接免提电路以及手柄通话电路；所述2.4G无线通讯模块与通话控制模块之间连接语音处理电路；所述话机线路开关电路还分别与通话控制模块以及话机线路信号检测电路连接；其特征在于，所述MCU还与传感器信号无线接收模块连接，用于与各个传感器实现无线连接；所述传感器信号无线接收模块包括电源管理部分电路、天线及信号传输电路；所述电源管理部分电路包括三端稳压芯片、第七十电容、第七十一电容以及第七十二电容、第二电阻、第三电阻、第七十三电容、第七十四电容、第七十五电容、第十二二极管、第五十九电容、第六十八电容、第六十九电容；第七十电容、第七十一电容以及第七十二电容，三电容并联对三端稳压芯片的输入端VIN的电压进行滤波；第二电阻和第三电阻，两个电阻用于调节三端稳压芯片输出端的电压值，其中第二电阻连接三端稳压芯片的输入端以及调整端，第三电阻连接三端稳压芯片的调整端；第七十三电容、第七十四电容、第七十五电容、三电容并联对三端稳压芯片的输出端电压进行滤波；第十二二极管连接三端稳压芯片的输出端，用于保证没外电情况下，充电电池组供电电路与外电供电的隔离；第五十九电容、第六十八电容、第六十九电容，三电容并联对第十二二极管的输出端电压进行滤波；所述信号传输电路包括第五十一电阻、第五十二电阻，两电阻用于分压，匹配传感器信号无线接收模块与MCU信号传输电平，其中第五十一电阻连接MCCU主控单元；所述传感器信号无线接收模块还设有电压转换网络，所述电压转换网络包括5引脚稳压芯片，用于打开充电电池组给传感器信号无线接收模块供电；5引脚稳压芯片的第1脚通过第四电阻R4连接MCU，用于限制MCU控制输出口的输出电流；5引脚稳压芯片的第4脚接充电电池组；5引脚稳压芯片的第5脚接外接电源；所述MCU包括125引脚的单片机，单片机第36引脚与单片机复位电路连接，用于单片机上电与掉电时的复位；单片机第40、41引脚与包含晶振X1的振荡电路连接，用于为单片机提供时钟信号；单片机第49、50引脚与2.4G无线通讯模块连接；单片机第67引脚与传感器信号无线接收模块连接，负责接收传感器信号无线接收模块传送过来的信号；所述2.4G无线通讯模块包括96引脚2.4G无线通讯芯片，2.4G无线通讯芯片第54、55引脚与MCU的串口TXD端以及RXD端连接；2.4G无线通讯芯片第62、63引脚与2.4G手机连接，第62、63引脚与2.4G手机之间设有语音传输网络；所述语音传输网络包括第三十七电容、第三十八电容、第三十九电容、第四十电容、第四十一电容、第五十三电阻和第五十四电阻；其中第三十九电容、第四十电容和第四十一电容用于滤除高频杂音，第五十三电阻和第五十四电阻用于衰减信号，第三十七电容和第三十八电容用于耦合语音信号；2.4G无线通讯芯片第65、66引脚与振荡电路连接，所述振荡电路包括第一晶振用于提供时钟信号；2.4G无线通讯芯片第85、86引脚为芯片的电源输入脚；2.4G无线通讯芯片第83、88引脚为芯片的电源输出脚，负责给外部提供电源；第1引脚连接天线，负责接收微波信号。

本实用新型与现有技术相比，不仅能够提供市面现有答题器答题功能，还具有测体温、GPS定位等功能，具有结构合理、功能完善、工作可靠等显著的优点。

附图说明：

附图1是本实用新型的结构框图。

附图2是本实用新型中体温检测机构的一种实施方式电路图。

附图3是本实用新型中2.4G无线通信机构的一种实施方式示意图。

附图标记：本地监控终端1、云服务器2、显示器3、学生用户终端4。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如附图所示，本实用新型提出了一种课堂学情分析及学生安全管理装置，其特征在于设有本地监控终端1、云服务器2、显示器3以及两个以上的学生用户终端4，其中本地监控终端1经网络与云服务器2相连接，学生用户终端4经网络与云服务器2相连接，显示器3与云服务器相连接，学生用户终端4还与本地监控终端1完成数据交流，云服务器2中设有数据处理电路和数据存储器，本地监控终端1设有上位机、与上位机连接的显示屏、与上位机相连接的操作键盘、与上位机相连接的用于接收课堂答题数据的红外接收电路、与上位机相连接的WIFI通信电路。

本实用新型所述学生用户终端4设有壳体，壳体内设有主控制器、红外答题机构、GPS定位机构、网路通信电路以及体温检测机构，其中主控制器分别与红外答题机构、GPS定位机构以及体温检测机构相连接，其特征在于所述红外答题机构包括SH6631型单片机、与SH6631型单片机相连接的按键电路、与SH6631型单片机相连接的复位电路、与SH6631型单片机相连接的DC电源电路、与SH6631型单片机相连接的振荡电路、与SH6631型单片机相连接的发射电路以及与SH6631型单片机相连接的ID码设置电路，其中DC电源电路为3V电源电路，振荡电路为455KHZ振荡电路；红外答题机构中的SH6631型单片机与主控制器相连接。

本实用新型所述红外答题机构中还可以设有与SH6631型单片机相连接的ID码存储器，所述ID码存储器与ID码烧录器相连接，所述ID码存储器采用AT24C02。

本实用新型所述主控制器采用MSP430单片机，为混合信号处理器，该款控制器为美国德州仪器出产，电源电压采用的是1.8-3.6V 电压，芯片的电流最低会在165μA左右，RAM保持模式下的最低功耗只有0.1μA。

本实用新型所述GPS定位机构中设有与主控制器相连接的型号为SKG08A的GPS模块，其大小为8.5*9*1.8mm,电流低至5mA。

本实用新型所述体温检测机构可以采用红外线非接触式测温机构，所述红外线非接触式测温机构可以采用现有技术中的解决方案，也可以采用如下方案：包括非接触式红外温度传感器、温差热电堆放大电路、温度补偿及放大电路、AD转换电路、显示电路以及报警电路，其中非接触式红外温度传感器分别与温差热电堆放大电路以及温度补偿及放大电路相连接，温差热电堆放大电路和温度补偿及放大电路的输出端分别与AD转换电路相连接，所述AD转换电路为一个多路的AD转换电路，AD转换电路与主控制器相连接，主控制器与显示电路、报警电路相连接，非接触式红外温度传感器采用热电堆红外温度传感器ZTP-148SR实现，温差热电堆放大电路包括放大器AD620，其中AD620的两个输入端-IN和+IN分别连接到ZTP-148SR的2、4端口，AD620的+VS和-VS端分别连接+5V和-5V的电源，AD620的VREF端接地，AD620的两个Rg端连接一个可调电阻；温度补偿及放大电路包括一个放大器LM324，ZTP-148SR的端口1连接到LM324的IN2-端，LM324的IN2+端口经电阻R2接+5V电源，LM324的VCC端口接5V电源，LM324的02端口输出与AD转换电路相连接；AD转换电路采用ADC0809CCN，温度补偿及放大电路的输出端连接到ADC0809CCN的IN0端口，启动信号ST、转换结束信号EOC、输出允许信号OE分别接主控制器MSP430单片机的P1.0、P1.1、P1.2，AD转换电路输出的数字信号通过P2口进入单片机进行处理。

本实用新型所述学生用户终端中还设有与主控制器相连接的2.4G无线通信机构，包括MCU，在MCU外围连接有2.4G无线通讯模块、通话控制模块、电源管理模块、键盘输入模块、话机线路开关电路以及话机线路信号检测电路；所述通话控制模块还分别连接免提电路以及手柄通话电路；所述2.4G无线通讯模块与通话控制模块之间连接语音处理电路；所述话机线路开关电路还分别与通话控制模块以及话机线路信号检测电路连接；其特征在于，所述MCU还与传感器信号无线接收模块连接，用于与各个传感器实现无线连接；所述传感器信号无线接收模块包括电源管理部分电路、天线及信号传输电路；所述电源管理部分电路包括三端稳压芯片、第七十电容、第七十一电容以及第七十二电容、第二电阻、第三电阻、第七十三电容、第七十四电容、第七十五电容、第十二二极管、第五十九电容、第六十八电容、第六十九电容；第七十电容、第七十一电容以及第七十二电容，三电容并联对三端稳压芯片的输入端VIN的电压进行滤波；第二电阻和第三电阻，两个电阻用于调节三端稳压芯片输出端的电压值，其中第二电阻连接三端稳压芯片的输入端以及调整端，第三电阻连接三端稳压芯片的调整端；第七十三电容、第七十四电容、第七十五电容、三电容并联对三端稳压芯片的输出端电压进行滤波；第十二二极管连接三端稳压芯片的输出端，用于保证没外电情况下，充电电池组供电电路与外电供电的隔离；第五十九电容、第六十八电容、第六十九电容，三电容并联对第十二二极管的输出端电压进行滤波；所述信号传输电路包括第五十一电阻、第五十二电阻，两电阻用于分压，匹配传感器信号无线接收模块与MCU信号传输电平，其中第五十一电阻连接MCCU主控单元；所述传感器信号无线接收模块还设有电压转换网络，所述电压转换网络包括5引脚稳压芯片，用于打开充电电池组给传感器信号无线接收模块供电；5引脚稳压芯片的第1脚通过第四电阻R4连接MCU，用于限制MCU控制输出口的输出电流；5引脚稳压芯片的第4脚接充电电池组；5引脚稳压芯片的第5脚接外接电源；所述MCU包括125引脚的单片机，单片机第36引脚与单片机复位电路连接，用于单片机上电与掉电时的复位；单片机第40、41引脚与包含晶振X1的振荡电路连接，用于为单片机提供时钟信号；单片机第49、50引脚与2.4G无线通讯模块连接；单片机第67引脚与传感器信号无线接收模块连接，负责接收传感器信号无线接收模块传送过来的信号；所述2.4G无线通讯模块包括96引脚2.4G无线通讯芯片，2.4G无线通讯芯片第54、55引脚与MCU的串口TXD端以及RXD端连接；2.4G无线通讯芯片第62、63引脚与2.4G手机连接，第62、63引脚与2.4G手机之间设有语音传输网络；所述语音传输网络包括第三十七电容、第三十八电容、第三十九电容、第四十电容、第四十一电容、第五十三电阻和第五十四电阻；其中第三十九电容、第四十电容和第四十一电容用于滤除高频杂音，第五十三电阻和第五十四电阻用于衰减信号，第三十七电容和第三十八电容用于耦合语音信号；2.4G无线通讯芯片第65、66引脚与振荡电路连接，所述振荡电路包括第一晶振用于提供时钟信号；2.4G无线通讯芯片第85、86引脚为芯片的电源输入脚；2.4G无线通讯芯片第83、88引脚为芯片的电源输出脚，负责给外部提供电源；第1引脚连接天线，负责接收微波信号。

本实用新型与现有技术相比，不仅能够提供市面现有答题器答题功能，还具有测体温、GPS定位等功能，具有结构合理、功能完善、工作可靠等显著的优点。

Claims (7)

1.一种课堂学情分析及学生安全管理装置，其特征在于设有本地监控终端、云服务器、显示器以及两个以上的学生用户终端，其中本地监控终端经网络与云服务器相连接，学生用户终端经网络与云服务器相连接，学生用户终端还与本地监控终端完成数据交流，云服务器中设有数据处理电路和数据存储器，本地监控终端设有上位机、与上位机连接的显示屏、与上位机相连接的操作键盘、与上位机相连接的用于接收课堂答题数据的红外接收电路、与上位机相连接的WIFI通信电路。

2.根据权利要求1所述的一种课堂学情分析及学生安全管理装置，其特征在于所述学生用户终端设有壳体，壳体内设有主控制器、红外答题机构、GPS定位机构、网路通信电路以及体温检测机构，其中主控制器分别与红外答题机构、GPS定位机构以及体温检测机构相连接，其特征在于所述红外答题机构包括SH6631型单片机、与SH6631型单片机相连接的按键电路、与SH6631型单片机相连接的复位电路、与SH6631型单片机相连接的DC电源电路、与SH6631型单片机相连接的振荡电路、与SH6631型单片机相连接的发射电路以及与SH6631型单片机相连接的ID码设置电路，其中DC电源电路为3V电源电路，振荡电路为455KHZ振荡电路；红外答题机构中的SH6631型单片机与主控制器相连接。

3.根据权利要求1所述的一种课堂学情分析及学生安全管理装置，其特征在于所述红外答题机构中还可以设有与SH6631型单片机相连接的ID码存储器，所述ID码存储器与ID码烧录器相连接，所述ID码存储器采用AT24C02。

4.根据权利要求2所述的一种课堂学情分析及学生安全管理装置，其特征在于所述主控制器采用MSP430单片机，为混合信号处理器，该款控制器为美国德州仪器出产，电源电压采用的是1.8-3.6V 电压，芯片的电流最低会在165μA左右，RAM保持模式下的最低功耗只有0.1μA。

5.根据权利要求2所述的一种课堂学情分析及学生安全管理装置，其特征在于所述GPS定位机构中设有与主控制器相连接的型号为SKG08A的GPS模块，其大小为8.5*9*1.8mm,电流低至5mA。

6.根据权利要求2所述的一种课堂学情分析及学生安全管理装置，其特征在于所述体温检测机构可以采用红外线非接触式测温机构，所述红外线非接触式测温机构可以采用现有技术中的解决方案，也可以采用如下方案：包括非接触式红外温度传感器、温差热电堆放大电路、温度补偿及放大电路、AD转换电路、显示电路以及报警电路，其中非接触式红外温度传感器分别与温差热电堆放大电路以及温度补偿及放大电路相连接，温差热电堆放大电路和温度补偿及放大电路的输出端分别与AD转换电路相连接，所述AD转换电路为一个多路的AD转换电路，AD转换电路与主控制器相连接，主控制器与显示电路、报警电路相连接，非接触式红外温度传感器采用热电堆红外温度传感器ZTP-148SR实现，温差热电堆放大电路包括放大器AD620，其中AD620的两个输入端-IN和+IN分别连接到ZTP-148SR的2、4端口，AD620的+VS和-VS端分别连接+5V和-5V的电源，AD620的VREF端接地，AD620的两个Rg端连接一个可调电阻；温度补偿及放大电路包括一个放大器LM324，ZTP-148SR的端口1连接到LM324的IN2-端，LM324的IN2+端口经电阻R2接+5V电源，LM324的VCC端口接5V电源，LM324的02端口输出与AD转换电路相连接；AD转换电路采用ADC0809CCN，温度补偿及放大电路的输出端连接到ADC0809CCN的IN0端口，启动信号ST、转换结束信号EOC、输出允许信号OE分别接主控制器MSP430单片机的P1.0、P1.1、P1.2，AD转换电路输出的数字信号通过P2口进入单片机进行处理。

7.根据权利要求1所述的一种课堂学情分析及学生安全管理装置，其特征在于所述学生用户终端中还设有与主控制器相连接的2.4G无线通信机构，包括MCU，在MCU外围连接有2.4G无线通讯模块、通话控制模块、电源管理模块、键盘输入模块、话机线路开关电路以及话机线路信号检测电路；所述通话控制模块还分别连接免提电路以及手柄通话电路；所述2.4G无线通讯模块与通话控制模块之间连接语音处理电路；所述话机线路开关电路还分别与通话控制模块以及话机线路信号检测电路连接；其特征在于，所述MCU还与传感器信号无线接收模块连接，用于与各个传感器实现无线连接；所述传感器信号无线接收模块包括电源管理部分电路、天线及信号传输电路；所述电源管理部分电路包括三端稳压芯片、第七十电容、第七十一电容以及第七十二电容、第二电阻、第三电阻、第七十三电容、第七十四电容、第七十五电容、第十二二极管、第五十九电容、第六十八电容、第六十九电容；第七十电容、第七十一电容以及第七十二电容，三电容并联对三端稳压芯片的输入端VIN的电压进行滤波；第二电阻和第三电阻，两个电阻用于调节三端稳压芯片输出端的电压值，其中第二电阻连接三端稳压芯片的输入端以及调整端，第三电阻连接三端稳压芯片的调整端；第七十三电容、第七十四电容、第七十五电容、三电容并联对三端稳压芯片的输出端电压进行滤波；第十二二极管连接三端稳压芯片的输出端，用于保证没外电情况下，充电电池组供电电路与外电供电的隔离；第五十九电容、第六十八电容、第六十九电容，三电容并联对第十二二极管的输出端电压进行滤波；所述信号传输电路包括第五十一电阻、第五十二电阻，两电阻用于分压，匹配传感器信号无线接收模块与MCU信号传输电平，其中第五十一电阻连接MCCU主控单元；所述传感器信号无线接收模块还设有电压转换网络，所述电压转换网络包括5引脚稳压芯片，用于打开充电电池组给传感器信号无线接收模块供电；5引脚稳压芯片的第1脚通过第四电阻R4连接MCU，用于限制MCU控制输出口的输出电流；5引脚稳压芯片的第4脚接充电电池组；5引脚稳压芯片的第5脚接外接电源；所述MCU包括125引脚的单片机，单片机第36引脚与单片机复位电路连接，用于单片机上电与掉电时的复位；单片机第40、41引脚与包含晶振X1的振荡电路连接，用于为单片机提供时钟信号；单片机第49、50引脚与2.4G无线通讯模块连接；单片机第67引脚与传感器信号无线接收模块连接，负责接收传感器信号无线接收模块传送过来的信号；所述2.4G无线通讯模块包括96引脚2.4G无线通讯芯片，2.4G无线通讯芯片第54、55引脚与MCU的串口TXD端以及RXD端连接；2.4G无线通讯芯片第62、63引脚与2.4G手机连接，第62、63引脚与2.4G手机之间设有语音传输网络；所述语音传输网络包括第三十七电容、第三十八电容、第三十九电容、第四十电容、第四十一电容、第五十三电阻和第五十四电阻；其中第三十九电容、第四十电容和第四十一电容用于滤除高频杂音，第五十三电阻和第五十四电阻用于衰减信号，第三十七电容和第三十八电容用于耦合语音信号；2.4G无线通讯芯片第65、66引脚与振荡电路连接，所述振荡电路包括第一晶振用于提供时钟信号；2.4G无线通讯芯片第85、86引脚为芯片的电源输入脚；2.4G无线通讯芯片第83、88引脚为芯片的电源输出脚，负责给外部提供电源；第1引脚连接天线，负责接收微波信号。