CN208766855U - 一种智能教学系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能教学系统，主要解决现有技术中存在的教学准备、书写工作量大，教学资源独立、教导管理存在疏漏等问题。该系统包括后台服务主机，采用总线拓扑连接在后台服务主机上、且每一教室内设有至少一台的教学计算机，以及均与教学计算机通信连接的投影仪、摄像头和电子班牌；所述摄像头安装在教室墙壁上并且能拍摄到教室内的全景图像。通过上述方案，本实用新型具有结构简单、功能齐全、直观的教学管理、教学资源共享等优点，在智能教学术领域具有广阔的市场前景和推广价值。

Description

一种智能教学系统

技术领域

本实用新型涉及智能教学技术领域，尤其是一种智能教学系统。

背景技术

随着科技技术的不断发展，教育手段也呈现智能化、多能化、共享化，大部分学校采用视频、PPT、音频及其结合等方式教学方式，以提高教学质量和教学效率，另外，教学领域还发展了智能教学系统，是通过互联网计算机人工模拟技术整合全国工作在一线的特、高级教师和教学专家的教学资源和教研成果进行科学分析、智能判断及有目的地提供即时、有效、全面且针对性的教学。因此，智能教学已经是教育发展的必然趋势。目前，大多数实体教育学校中，存在一下不足：第一、老师已然需要备课，并且在教学时，需要多次书写课程内容(多班级教学)，其效率较低，已无法达到智能教学的要求。第二，教导管理依然停留在教导人员主动检查层面，必然存在管理疏漏。第三，知识共享不到位，不同老师的教学内容互相独立，学生无法获取其他教学老师的教学内容以及以往教学内容，如此一来，既增加了老师的教学准备工作量，有无法实现高效智能教育，同时，学生也无法获得全方面、优质的教学。

因此，急需要提出一种智能教学系统，在减轻老师教学准备、书写工作量的同时，也能使学生获得更优质的教学，同时也能获得全面的教导管理。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种一种智能教学系统，主要解决现有技术中存在的教学准备、书写工作量大，教学资源独立、教导管理存在疏漏等问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种智能教学系统，包括后台服务主机，采用总线拓扑连接在后台服务主机上、且每一教室内设有至少一台的教学计算机，以及均与教学计算机通信连接的投影仪、摄像头和电子班牌；所述摄像头安装在教室墙壁上并且能拍摄到教室内的全景图像。

具体地，所述电子班牌悬挂在教室门外，并且该电子班牌包括设有两个安装孔的基座，贴合在基座上、用于显示班级信息的LCD显示屏，设置在基座内的控制电路板，以及与控制电路板电气连接、用于学生身份信息识别的NFC识别器。

进一步地，所述控制电路板包括与NFC识别器连接的MCU处理器，均与MCU处理器连接的供电电路、存储器、通信接口和蓄电池；所述供电电路与蓄电池连接，用于对蓄电池进行充电，并且所述供电电路与NFC识别器连接；所述通信接口与教学计算机通过通信线连接。

更进一步地，所述供电电路包括具有两输入两输出的桥式整流器D1，具有电源输入端VIN、接地端GND、使能接地端EPAD、升压电容端BOOT、高偏功率源极PH和反馈电压端VSEN引脚的电源转换芯片U1，连接在桥式整流器D1与交流市电之间的电源开关K1，并联后一端与桥式整流器D1的一输出连接、且另一端接地的充电电容C1、充电电容C2和充电电容C3，并联后连接在电源转换芯片U1的电源输入端VIN与接地端GND之间的充电电容C4和充电电容C5，连接在电源转换芯片U1的升压电容端BOOT与高偏功率源极PH之间的充电电容C6，一端连接在电源转换芯片U1的高偏功率源极PH上、且另一端接地的电源指示发光二极管VD2，一端连接在充电电容C6与电源指示发光二极管VD2之间的滤波电感L1，连接在滤波电感L1的另一端与电源转换芯片U1的反馈电压端VSEN之间的分压电阻R1，一端与电源转换芯片U1的反馈电压端VSEN连接、且另一端接地的滑动电阻R2，以及一端连接在滤波电感L1与分压电阻R1之间、且另一端接地的稳压电容C7；所述桥式整流器D1的另一输出端接地，并且电源转换芯片U1的电源输入端VIN连接在桥式整流器D1一输出与充电电容C1之间。所述电源转换芯片U1的使能接地端EPAD与接地端GND连接并接地。所述NFC识别器和MCU处理器均连接在分压电阻R1与稳压电容C7之间。

更进一步地，所述供电电路还包括连接在市电与电源开关K1之间的交流定时器。

进一步地，所述供电电路包括具有电源输入端VIN、接地端GND、使能接地端EPAD、升压电容端BOOT、高偏功率源极PH和反馈电压端VSEN引脚的电源转换芯片U2，输入与市电交流电连接的变压器T1，输入与变压器T1的输出连接的桥式整流器D3，并联后一端与电源转换芯片U2的电源输入端VIN连接、且另一端与电源转换芯片U2的接地端GND连接的充电电容C8和充电电容C9，连接在电源转换芯片U2的升压电容端BOOT和高偏功率源极PH之间的滤波电容C10，一端与电源转换芯片U2的高偏功率源极PH连接、且另一端接地的发光二极管D5，串联后连接在电源转换芯片U2的反馈电压端VSEN和高偏功率源极PH之间的滤波电感L2和分压电阻R7，一端与电源转换芯片U2的反馈电压端VSEN连接、且另一端接地的滑动电阻R8，一端连接在滤波电感L2与分压电阻R7之间、且另一端接地的稳压电容C11，分别与滤波电感L2和分压电阻R7连接的第一输出端口Port1，以及与桥式整流器D3的输出连接的整流保护电路。所述电源转换芯片U2的接地端GND与使能接地端EPAD连接并接地；所述电源转换芯片U2的电源输入端VIN与桥式整流器D3的输出连接，并且第一输出端口Port1均与NFC识别器和MCU处理器的电源输入引脚连接；所述整流保护电路包括串联后连接在桥式整流器D3的两输出之间的分压电阻R3、单向二极管D 4和分压电阻R4，栅极连接在分压电阻R4与单向二极管D 4之间的场效应管VT1，一端与电源转换芯片U2的电源输入端VIN连接、且另一端与场效应管VT1的漏极连接的分压电阻R5，一端与场效应管VT1的漏极连接的分压电阻R6，以及栅极与分压电阻R6的另一端连接、且源极与场效应管VT1的源极连接的场效应管VT2；所述场效应管VT2的漏极与电源转换芯片U2的接地端GND连接，并且场效应管VT1的源极连接在桥式整流器D3的输出与分压电阻R4之间。

优选地，所述MCU处理器的型号为STM32F429IGT6。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型采用总线拓扑结构将后台服务主机和教学计算机连接，并且在每个教师内均配置有投影仪、摄像头和电子班牌，教师可通过任一台教学计算机实现知识共享，另外，与摄像头配合录制教学视频，以便学生获取任一老师的教学视频，使学校的教学资源得到充分的利用。与此同时，也能免去教师反复备课准备，提高了教学效率。

(2)本实用新型还在每个教室的门外设置有电子班牌，该电子班牌与NFC识别器连接，用于识别学生信息，通过设置按课时或天或上下午采集学生信息，如此便能节省课堂点名时间，充分利用课堂时间。另外，NFC识别器采集的学生出勤信息也能存储在存储器中，通过LCD显示屏显示学生实到人数，如此也能免去统计学生出勤情况和修改黑板上的出勤信息。与此同时，MCU处理器通过通讯接口与该教室的教学计算机连接，将当期存储器存储的学生出勤信息发送至后台服务主机，为教导人员随时掌握学生出勤情况提提供保障，使教学管理更直观，教导人员无需每一教室进行查看，便能获得全面的教导管理数据。综上所述，本实用新型具有结构简单、功能齐全、直观的教学管理等优点，在智能教学技术领具有广阔的市场前景。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定，对于本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型的总线拓扑图。

图2为本实用新型的电子班牌结构示意图。

图3为本实用新型控制电路板的原理框图。

图4为本实用新型的供电电路原理图(第一实施例)。

图5为本实用新型的供电电路原理图(第二实施例)。

上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：

1-基座，2-LCD显示屏，3-控制电路板，4-NFC识别器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例1

如图1至图4所示，本实用新型提供的一种智能教学系统，既能实现教学资源共享，也能实现直观的教导管理，并且还能节能教学点名时间，提供教学效率。具体来说，本智能教学系统包括后台服务主机，采用总线拓扑连接在后台服务主机上、且每一教室内设有至少一台的教学计算机，以及均与教学计算机通信连接的投影仪、摄像头和电子班牌。其中，所述摄像头安装在教室墙壁上并且能拍摄到教室内的全景图像，一方面，该摄像头可以录制教学视频，为学生提高视频教学，学生可以通过互联网下载任一该学校老师的教学视频，进而，实现教学资源共享，另外，也方便对学生进行监管。

在本实施例中，为节能教学课堂点名时间，充分利用教学时间，在教室门外安装有电子班牌，并且该电子班牌包括设有两个安装孔的基座1，贴合在基座1上、用于显示班级信息的LCD显示屏2，设置在基座1内的控制电路板3，以及与控制电路板3电气连接、用于学生身份信息识别的NFC识别器4。通过NFC识别器4识别存储有学生信息的NFC卡片，以获得出勤情况，并通过教学计算机将出勤情况反馈给后台服务主机，为教导管理提供保障。其中，控制电路板3包括与NFC识别器4连接的MCU处理器，均与MCU处理器连接的供电电路、存储器、通信接口和蓄电池。所述通信接口与教学计算机通过通信线连接。

为了提供可靠、稳定的电源，在本实施例中，所述供电电路包括具有两输入两输出的桥式整流器D1，具有电源输入端VIN、接地端GND、使能接地端EPAD、升压电容端BOOT、高偏功率源极PH和反馈电压端VSEN引脚的电源转换芯片U1，连接在桥式整流器D1与交流市电之间的电源开关K1，并联后一端与桥式整流器D1的一输出连接、且另一端接地的充电电容C1、充电电容C2和充电电容C3，并联后连接在电源转换芯片U1的电源输入端VIN与接地端GND之间的充电电容C4和充电电容C5，连接在电源转换芯片U1的升压电容端BOOT与高偏功率源极PH之间的充电电容C6，一端连接在电源转换芯片U1的高偏功率源极PH上、且另一端接地的电源指示发光二极管VD2，一端连接在充电电容C6与电源指示发光二极管VD2之间的滤波电感L1，连接在滤波电感L1的另一端与电源转换芯片U1的反馈电压端VSEN之间的分压电阻R1，一端与电源转换芯片U1的反馈电压端VSEN连接、且另一端接地的滑动电阻R2，一端连接在滤波电感L1与分压电阻R1之间、且另一端接地的稳压电容C7，以及连接在市电与电源开关K1之间的交流定时器。其中，该桥式整流器D1的另一输出端接地，并且电源转换芯片U1的电源输入端VIN连接在桥式整流器D1一输出与充电电容C1之间。所述电源转换芯片U1的使能接地端EPAD与接地端GND连接并接地。所述NFC识别器和MCU处理器均连接在分压电阻R1与稳压电容C7之间。

实施例2

如图5所示，本实施例还提供了另一供电电路，该供电电路既能提供稳定的电压，并且在桥式整流器故障时，也能起到有效的保护。具体来说，所述供电电路包括具有电源输入端VIN、接地端GND、使能接地端EPAD、升压电容端BOOT、高偏功率源极PH和反馈电压端VSEN引脚的电源转换芯片U2，输入与市电交流电连接的变压器T1，输入与变压器T1的输出连接的桥式整流器D3，并联后一端与电源转换芯片U2的电源输入端VIN连接、且另一端与电源转换芯片U2的接地端GND连接的充电电容C8和充电电容C9，连接在电源转换芯片U2的升压电容端BOOT和高偏功率源极PH之间的滤波电容C10，一端与电源转换芯片U2的高偏功率源极PH连接、且另一端接地的发光二极管D5，串联后连接在电源转换芯片U2的反馈电压端VSEN和高偏功率源极PH之间的滤波电感L2和分压电阻R7，一端与电源转换芯片U2的反馈电压端VSEN连接、且另一端接地的滑动电阻R8，一端连接在滤波电感L2与分压电阻R7之间、且另一端接地的稳压电容C11，分别与滤波电感L2和分压电阻R7连接的第一输出端口Port1，串联后连接在桥式整流器D3的两输出之间的分压电阻R3、单向二极管D 4和分压电阻R4，栅极连接在分压电阻R4与单向二极管D 4之间的场效应管VT1，一端与电源转换芯片U2的电源输入端VIN连接、且另一端与场效应管VT1的漏极连接的分压电阻R5，一端与场效应管VT1的漏极连接的分压电阻R6，以及栅极与分压电阻R6的另一端连接、且源极与场效应管VT1的源极连接的场效应管VT2。其中，电源转换芯片U2的接地端GND与使能接地端EPAD连接并接地。所述电源转换芯片U2的电源输入端VIN与桥式整流器D3的输出连接，并且第一输出端口Port1均与NFC识别器和MCU处理器的电源输入引脚连接。所述场效应管VT2的漏极与电源转换芯片U2的接地端GND连接，并且场效应管VT1的源极连接在桥式整流器D3的输出与分压电阻R4之间。

本实施例将市电220V转换成直流电，并且在TP55430电源转换芯片U1的作用下，将直流电稳定在5±0.2V之间，使得供电电压维持在平衡的电压。该供电电路向NFC识别器和MCU处理器提供电源的同时，也向蓄电池进行充电，当市电电源消失时，采用蓄电池供电。在电子班牌使用时，学生持有校园卡或门禁卡等NFC卡片(其卡片内携带有该学生的身份信息)，将NFC卡片贴合在NFC识别器上，以识别进入该教室学生的信息，若未进行识别则说明该学生未出勤。本实用新型将识别的学生信息存储在存储器内，并通过教学计算机将学生信息、当前实到情况、迟到情况反馈给后台服务主机，实现互联监管。可以说，本实用新型具有结构简单、功能齐全、直观的教学管理、教学资源共享等优点，与现有技术相比，具有实质性的特点和进步，在智能教学术领域具有广阔的市场前景和推广价值。

上述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非对本实用新型保护范围的限制，但凡采用本实用新型的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而做出的变化，均应属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种智能教学系统，其特征在于，包括后台服务主机，采用总线拓扑连接在后台服务主机上、且每一教室内设有至少一台的教学计算机，以及均与教学计算机通信连接的投影仪、摄像头和电子班牌；所述摄像头安装在教室墙壁上并且能拍摄到教室内的全景图像；

所述电子班牌悬挂在教室门外，并且该电子班牌包括设有两个安装孔的基座(1)，贴合在基座(1)上、用于显示班级信息的LCD显示屏(2)，设置在基座(1)内的控制电路板(3)，以及与控制电路板(3)电气连接、用于学生身份信息识别的NFC识别器(4)；

所述控制电路板(3)包括与NFC识别器(4)连接的MCU处理器，均与MCU处理器连接的供电电路、存储器、通信接口和蓄电池；所述供电电路与蓄电池连接，用于对蓄电池进行充电，并且所述供电电路与NFC识别器连接；所述通信接口与教学计算机采用通信线连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能教学系统，其特征在于，所述供电电路包括具有两输入两输出的桥式整流器D1，具有电源输入端VIN、接地端GND、使能接地端EPAD、升压电容端BOOT、高偏功率源极PH和反馈电压端VSEN引脚的电源转换芯片U1，连接在桥式整流器D1与交流市电之间的电源开关K1，并联后一端与桥式整流器D1的一输出连接、且另一端接地的充电电容C1、充电电容C2和充电电容C3，并联后连接在电源转换芯片U1的电源输入端VIN与接地端GND之间的充电电容C4和充电电容C5，连接在电源转换芯片U1的升压电容端BOOT与高偏功率源极PH之间的充电电容C6，一端连接在电源转换芯片U1的高偏功率源极PH上、且另一端接地的电源指示发光二极管VD2，一端连接在充电电容C6与电源指示发光二极管VD2之间的滤波电感L1，连接在滤波电感L1的另一端与电源转换芯片U1的反馈电压端VSEN之间的分压电阻R1，一端与电源转换芯片U1的反馈电压端VSEN连接、且另一端接地的滑动电阻R2，以及一端连接在滤波电感L1与分压电阻R1之间、且另一端接地的稳压电容C7；所述桥式整流器D1的另一输出端接地，并且电源转换芯片U1的电源输入端VIN连接在桥式整流器D1一输出与充电电容C1之间；所述电源转换芯片U1的使能接地端EPAD与接地端GND连接并接地；所述NFC识别器和MCU处理器均连接在分压电阻R1与稳压电容C7之间。

3.根据权利要求2所述的一种智能教学系统，其特征在于，所述供电电路还包括连接在市电与电源开关K1之间的交流定时器。

4.根据权利要求1所述的一种智能教学系统，其特征在于，所述供电电路包括具有电源输入端VIN、接地端GND、使能接地端EPAD、升压电容端BOOT、高偏功率源极PH和反馈电压端VSEN引脚的电源转换芯片U2，输入与市电交流电连接的变压器T1，输入与变压器T1的输出连接的桥式整流器D3，并联后一端与电源转换芯片U2的电源输入端VIN连接、且另一端与电源转换芯片U2的接地端GND连接的充电电容C8和充电电容C9，连接在电源转换芯片U2的升压电容端BOOT和高偏功率源极PH之间的滤波电容C10，一端与电源转换芯片U2的高偏功率源极PH连接、且另一端接地的发光二极管D5，串联后连接在电源转换芯片U2的反馈电压端VSEN和高偏功率源极PH之间的滤波电感L2和分压电阻R7，一端与电源转换芯片U2的反馈电压端VSEN连接、且另一端接地的滑动电阻R8，一端连接在滤波电感L2与分压电阻R7之间、且另一端接地的稳压电容C11，分别与滤波电感L2和分压电阻R7连接的第一输出端口Port1，以及与桥式整流器D3的输出连接的整流保护电路；所述电源转换芯片U2的接地端GND与使能接地端EPAD连接并接地；所述电源转换芯片U2的电源输入端VIN与桥式整流器D3的输出连接，并且第一输出端口Port1均与NFC识别器和MCU处理器的电源输入引脚连接；所述整流保护电路包括串联后连接在桥式整流器D3的两输出之间的分压电阻R3、单向二极管D4和分压电阻R4，栅极连接在分压电阻R4与单向二极管D4之间的场效应管VT1，一端与电源转换芯片U2的电源输入端VIN连接、且另一端与场效应管VT1的漏极连接的分压电阻R5，一端与场效应管VT1的漏极连接的分压电阻R6，以及栅极与分压电阻R6的另一端连接、且源极与场效应管VT1的源极连接的场效应管VT2；所述场效应管VT2的漏极与电源转换芯片U2的接地端GND连接，并且场效应管VT1的源极连接在桥式整流器D3的输出与分压电阻R4之间。

5.根据权利要求1～4任一项所述的一种智能教学系统，其特征在于，所述MCU处理器的型号为STM32F429IGT6。