CN209879795U - 一种无线增强型教学互动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无线增强型教学互动装置。包括主机及与该主机通过无线通信的学生机；所述主机包括第一单片机控制模块及与该第一单片机控制模块连接且用于实现主机与无线教学互动系统连接的USB接口模块、NFC读卡器模块、用于实现无线发送及无线信号放大的天线发送放大模块、为整个主机供电的电源模块；所述学生机包括第二单片机控制模块及与该第二单片机控制模块连接的LCD显示模块、与天线发送放大模块通信的天线模块、与NFC读卡器模块通信的NFC标签模块、为整个学生机供电的电源滤波模块。本实用新型实现了教学课件信息在学生机上的实时显示互动，使教学互动更加直观多样；并且学生机通过在不同主机上的刷卡，可以灵活的切换到不同的班级使用。

Description

一种无线增强型教学互动装置

技术领域

本实用新型涉及一种无线增强型教学互动装置。

背景技术

传统的无线教学互动装置多是不带LCD屏幕和刷卡模块，在这种互动装置下，教学学生信息信息（比如学生名字，学生作答的内容：单选、多选、填空等）无法在学生机上实时体现，使互动直观多样十分有限;刷卡模块可以灵活的实现班级间切换使用。如果需要解决上述的问题，则传统的无线教学互动装置具有很大的局限性，难以胜任新的需求。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种无线增强型教学互动装置，实现了教学课件信息在学生机上的实时显示互动，使教学互动更加直观多样；并且学生机通过在不同主机上的刷卡，可以灵活的切换到不同的班级使用。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种无线增强型教学互动装置，包括主机及与该主机通过无线通信的学生机；所述主机包括具有无线通信功能的第一单片机控制模块及与该第一单片机控制模块连接且用于实现主机与无线教学互动系统连接的USB接口模块、NFC读卡器模块、用于实现无线发送及无线信号放大的天线发送放大模块、为整个主机供电的电源模块；所述学生机包括具有无线通信功能的第二单片机控制模块及与该第二单片机控制模块连接的LCD显示模块、与天线发送放大模块通信的天线模块、与NFC读卡器模块通信的NFC标签模块、为整个学生机供电的电源滤波模块。

在本实用新型一实施例中，所述学生机还包括用于实现信息输入的矩阵键盘模块。

在本实用新型一实施例中，所述第一单片机控制模块、第二单片机控制模块均采用NRF51系列单片机。

在本实用新型一实施例中，所述天线发送放大模块包括与第一单片机控制模块连接天线电路、与天线电路连接的PA放大电路、与PA放大电路连接的天线，所述PA放大电路采用RFX2401C。

在本实用新型一实施例中，所述NFC读卡器模块包括CR95HF芯片、第一至第四磁珠、第一至第十八电阻、第一至第十七电容、晶振、蜂鸣器、二极管、三极管，CR95HF芯片的S0引脚、S1引脚分别经第一电阻、第二电阻连接至GND，CR95HF芯片的S0引脚还经第三电阻、第一磁珠连接至+3.3V电源端，CR95HF芯片的引脚、引脚分别经第四电阻、第五电阻与第三电阻和第一磁珠的连接点相连接至CR95HF芯片的引脚，CR95HF芯片的引脚、引脚、引脚、MOSI引脚、MISO引脚、SCK引脚还分别经第六至第十一电阻连接至第一单片机控制模块，CR95HF芯片的VPS_TX引脚经第二磁珠连接至+3.3V电源端，CR95HF芯片的VPS_TX引脚还分别经第一电容、第二电容连接至GND端，CR95HF芯片的引脚经第十二电阻连接至CR95HF芯片的ST_R1引脚，CR95HF芯片的引脚还分别经第三电容、第四电容连接至GND端，CR95HF芯片的RX1引脚经第十三电阻与第五电容的一端、第六电容的一端、第七电容的一端、第八电容的一端、第十四电阻的一端，CR95HF芯片的TX1引脚经第三磁珠与第九电容的一端、第十电容的一端、第五电容的另一端、第六电容的另一端，CR95HF芯片的TX2引脚经第四磁珠与第十一电容的一端、第十二电容的一端、第十三电容的一端、第十四电容的一端连接，第九电容的另一端、第十电容的另一端、第十一电容的另一端、第十二电容的另一端相连接至GND端，第七电容的另一端、第八电容的另一端、第十四电阻的另一端、第十三电容的另一端、第十四电容的另一端相连接至第十五电阻的一端，CR95HF芯片的RX2与第十五电阻的另一端连接，第十四电阻的两端还与一NFC天线连接，CR95HF芯片的G引脚、GND_TX引脚、GND_RX引脚、GND引脚相连接至GND端，CR95HF芯片的ST_R0引脚经第十五电容连接至GND，CR95HF芯片的XIN引脚与晶振的一端、第十六电容的一端连接，CR95HF芯片的XOUT引脚与晶振的另一端、第十七电容的一端连接，第十六电容的另一端、第十七电容的另一端相连接至GND端，第十六电阻的一端与第一单片机控制模块连接，第十六电阻的另一端经第十七电阻连接至GND端，第十六电阻的另一端还与三极管基极连接，三极管的发射极连接至GND端，三极管的集电极经二极管、第十八电阻与VCC电源端连接，二极管两端极分别与蜂鸣器两极连接。

在本实用新型一实施例中，所述NFC标签模块包括M24SR芯片、第十九至第二十五电阻、第十八至第二十二电容，M24SR芯片的RF_disable引脚与第二单片机控制模块连接，M24SR芯片的VSS引脚连接至GND端，M24SR芯片的VSS引脚还经第十九电阻连接至第二单片机控制模块连接，M24SR芯片的AC0引脚与第二十电阻的一端、第十八电容的一端、第十九电容的一端、第二十电容的一端连接，M24SR芯片的AC1引脚与第二十电阻的另一端、第十八电容的另一端、第十九电容的另一端、第二十一电容的另一端连接，第二十电容的另一端与第二十一电容的另一端相连接至GND端，M24SR芯片的VCC引脚经第二十二电容连接至GND端，M24SR芯片的VCC引脚还与VDD_M24电源端、第二十一电阻的一端、第二十二电阻的一端、第二十三电阻的一端连接，M24SR芯片的GPO引脚与第二十一电阻的另一端相连接至第二单片机控制模块连接，M24SR芯片的SCL引脚经第二十四电阻连接至第二十二电阻的另一端，M24SR芯片的SDA引脚经第二十五电阻连接至第二十三电阻的另一端，第二十电阻的两端连接一NFC天线。

相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型电路结构简单，易于实现，通过LCD模块、NFC模块的配置，实现了教学课件信息在学生机上的实时显示互动，使教学互动更加直观多样；并且学生机通过在不同主机上的刷卡，可以灵活的切换到不同的班级使用。

附图说明

图1是本实用新型原理图。

图2是第一单片机控制模块电路原理图。

图3是USB接口模块电路原理图。

图4是NFC读卡器模块电路原理图。

图5是天线发送放大模块电路原理图。

图6是电源模块电路原理图。

图7是第二单片机控制模块电路原理图。

图8是LCD显示模块电路原理图。

图9是天线模块电路原理图。

图10是NFC标签模块电路原理图。

图11是电源滤波模块电路原理图。

图12是矩阵键盘模块电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图1-12，对本实用新型的技术方案进行具体说明。

本实用新型提供了一种无线增强型教学互动装置，包括主机及与该主机通过无线通信的学生机；所述主机包括具有无线通信功能的第一单片机控制模块及与该第一单片机控制模块连接且用于实现主机与无线教学互动系统连接的USB接口模块、NFC读卡器模块、用于实现无线发送及无线信号放大的天线发送放大模块、为整个主机供电的电源模块；所述学生机包括具有无线通信功能的第二单片机控制模块及与该第二单片机控制模块连接的LCD显示模块、与天线发送放大模块通信的天线模块、与NFC读卡器模块通信的NFC标签模块、为整个学生机供电的电源滤波模块。所述学生机还包括用于实现信息输入的矩阵键盘模块。

所述第一单片机控制模块、第二单片机控制模块均采用NRF51系列单片机。

所述天线发送放大模块包括与第一单片机控制模块连接天线电路、与天线电路连接的PA放大电路、与PA放大电路连接的天线，所述PA放大电路采用RFX2401C。

所述NFC读卡器模块包括CR95HF芯片、第一至第四磁珠、第一至第十八电阻、第一至第十七电容、晶振、蜂鸣器、二极管、三极管，CR95HF芯片的S0引脚、S1引脚分别经第一电阻、第二电阻连接至GND，CR95HF芯片的S0引脚还经第三电阻、第一磁珠连接至+3.3V电源端，CR95HF芯片的引脚、引脚分别经第四电阻、第五电阻与第三电阻和第一磁珠的连接点相连接至CR95HF芯片的引脚，CR95HF芯片的引脚、引脚、引脚、MOSI引脚、MISO引脚、SCK引脚还分别经第六至第十一电阻连接至第一单片机控制模块，CR95HF芯片的VPS_TX引脚经第二磁珠连接至+3.3V电源端，CR95HF芯片的VPS_TX引脚还分别经第一电容、第二电容连接至GND端，CR95HF芯片的引脚经第十二电阻连接至CR95HF芯片的ST_R1引脚，CR95HF芯片的引脚还分别经第三电容、第四电容连接至GND端，CR95HF芯片的RX1引脚经第十三电阻与第五电容的一端、第六电容的一端、第七电容的一端、第八电容的一端、第十四电阻的一端，CR95HF芯片的TX1引脚经第三磁珠与第九电容的一端、第十电容的一端、第五电容的另一端、第六电容的另一端，CR95HF芯片的TX2引脚经第四磁珠与第十一电容的一端、第十二电容的一端、第十三电容的一端、第十四电容的一端连接，第九电容的另一端、第十电容的另一端、第十一电容的另一端、第十二电容的另一端相连接至GND端，第七电容的另一端、第八电容的另一端、第十四电阻的另一端、第十三电容的另一端、第十四电容的另一端相连接至第十五电阻的一端，CR95HF芯片的RX2与第十五电阻的另一端连接，第十四电阻的两端还与一NFC天线连接，CR95HF芯片的G引脚、GND_TX引脚、GND_RX引脚、GND引脚相连接至GND端，CR95HF芯片的ST_R0引脚经第十五电容连接至GND，CR95HF芯片的XIN引脚与晶振的一端、第十六电容的一端连接，CR95HF芯片的XOUT引脚与晶振的另一端、第十七电容的一端连接，第十六电容的另一端、第十七电容的另一端相连接至GND端，第十六电阻的一端与第一单片机控制模块连接，第十六电阻的另一端经第十七电阻连接至GND端，第十六电阻的另一端还与三极管基极连接，三极管的发射极连接至GND端，三极管的集电极经二极管、第十八电阻与VCC电源端连接，二极管两端极分别与蜂鸣器两极连接。

所述NFC标签模块包括M24SR芯片、第十九至第二十五电阻、第十八至第二十二电容，M24SR芯片的RF_disable引脚与第二单片机控制模块连接，M24SR芯片的VSS引脚连接至GND端，M24SR芯片的VSS引脚还经第十九电阻连接至第二单片机控制模块连接，M24SR芯片的AC0引脚与第二十电阻的一端、第十八电容的一端、第十九电容的一端、第二十电容的一端连接，M24SR芯片的AC1引脚与第二十电阻的另一端、第十八电容的另一端、第十九电容的另一端、第二十一电容的另一端连接，第二十电容的另一端与第二十一电容的另一端相连接至GND端，M24SR芯片的VCC引脚经第二十二电容连接至GND端，M24SR芯片的VCC引脚还与VDD_M24电源端、第二十一电阻的一端、第二十二电阻的一端、第二十三电阻的一端连接，M24SR芯片的GPO引脚与第二十一电阻的另一端相连接至第二单片机控制模块连接，M24SR芯片的SCL引脚经第二十四电阻连接至第二十二电阻的另一端，M24SR芯片的SDA引脚经第二十五电阻连接至第二十三电阻的另一端，第二十电阻的两端连接一NFC天线。

以下为本实用新型的具体实施过程。

如图1所示为本实用新型原理图，它是由带有无线教学互动系统的电脑通过USB接口与主机相连，主机与学生机相连所组成；其中，所述的学生机是由扫描键盘X，LCD屏幕X、NFC 标签X与集成无线模块的单片机控制模块X相连，集成无线模块的单片机控制模块X与发送接收天线X相连所组成；所述的主机是由集成无线模块的单片机控制模块Z与USB接口相连、NFC 读卡器、PA放大器Z相连，PA放大器Z与发送接收天线Z相连所组成。

本实用新型方案中所述的集成无线模块的单片机控制模块X是指NRF51单片机；所述的集成无线模块的单片机控制模块Z是指NRF51单片机。

本实用新型方案中所述的 集成无线模块的单片机控制模块X，Z 也可以采用其它系列集成无线模块的单片机，如STC ,PLC,Freescale,Radiopulse等。

本实用新型方案中所述的刷卡模块是指 M24SR 标签和CR95HF Reader。

本实用新型的工作原理是：

主机和学生机通过以下方式实现握手通信连接：

1、首先，假设主机和学生机处于不同的通道，这时无线互动教学系统通过电脑为主机配置一个通道（例如：主机设置为1通道）学生机通过按键控制进入设备编程(默认通道80)状态，这时学生机LCD屏幕显示当前所在通道，并提示处于等待接收中；然后，用户在无线互动教学系统输入要分配的学生机设备号（例如：输入设备号为50），发送给主机，通知主机跳到编程通道(默认通道80)，并将自身色通道号1和要设置学生设备号50通过无线信号发送出去，最后，学生机接收到主机的信号，储存通道1和设备号50到单片机eeprom上，并反馈主机收到设置信息，学生机LCD屏幕显示要设置的通道号1和设备号50；主机收到学生机反馈后退出设备编程(默认通道80)状态切换到自身工作通道1，完成握手通信。此后学生机和主机可以在工作通道1上通信了。

2、学生机按特殊组合键放在主机刷卡区就可以灵活的实现班级间切换。

3、教学学生信息在学生机上的实时显示，保证教学互动更加直观多样：

首先，假设主机和学生机都已设置完成； 此时老师通过电脑上的无线互动教学系统选择正常模式指定某个班级并打开教学课件（例如：数学课件）开始教学，此时学生机LCD上显示手指, 提示作答界面，学生在学生机上可以输入当前题目答案（比如：A）键值直接发送给主机，主机再转发给无线互动教学系统并应答学生机；无线互动教学系统60S后自动结束本道测试 , 此时无线互动教学系统菜单项获取当前题目下的每个学生作答信息，菜单项获取当前题目下学生总体作答统计情况等；无线互动教学系统可以进行题目的切换；其他模式：比如标准考试模式、家庭作业模式、抢答模式、点名模式和淘汰模式，操作基本都差不多。

以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种无线增强型教学互动装置，其特征在于，包括主机及与该主机通过无线通信的学生机；所述主机包括具有无线通信功能的第一单片机控制模块及与该第一单片机控制模块连接且用于实现主机与无线教学互动系统连接的USB接口模块、NFC读卡器模块、用于实现无线发送及无线信号放大的天线发送放大模块、为整个主机供电的电源模块；所述学生机包括具有无线通信功能的第二单片机控制模块及与该第二单片机控制模块连接的LCD显示模块、与天线发送放大模块通信的天线模块、与NFC读卡器模块通信的NFC标签模块、为整个学生机供电的电源滤波模块。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述学生机还包括用于实现信息输入的矩阵键盘模块。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一单片机控制模块、第二单片机控制模块均采用NRF51系列单片机。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述天线发送放大模块包括与第一单片机控制模块连接天线电路、与天线电路连接的PA放大电路、与PA放大电路连接的天线，所述PA放大电路采用RFX2401C。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述NFC读卡器模块包括CR95HF芯片、第一至第四磁珠、第一至第十八电阻、第一至第十七电容、晶振、蜂鸣器、二极管、三极管，CR95HF芯片的S0引脚、S1引脚分别经第一电阻、第二电阻连接至GND，CR95HF芯片的S0引脚还经第三电阻、第一磁珠连接至+3.3V电源端，CR95HF芯片的引脚、引脚分别经第四电阻、第五电阻与第三电阻和第一磁珠的连接点相连接至CR95HF芯片的引脚，CR95HF芯片的引脚、引脚、引脚、MOSI引脚、MISO引脚、SCK引脚还分别经第六至第十一电阻连接至第一单片机控制模块，CR95HF芯片的VPS_TX引脚经第二磁珠连接至+3.3V电源端，CR95HF芯片的VPS_TX引脚还分别经第一电容、第二电容连接至GND端，CR95HF芯片的引脚经第十二电阻连接至CR95HF芯片的ST_R1引脚，CR95HF芯片的引脚还分别经第三电容、第四电容连接至GND端，CR95HF芯片的RX1引脚经第十三电阻与第五电容的一端、第六电容的一端、第七电容的一端、第八电容的一端、第十四电阻的一端，CR95HF芯片的TX1引脚经第三磁珠与第九电容的一端、第十电容的一端、第五电容的另一端、第六电容的另一端，CR95HF芯片的TX2引脚经第四磁珠与第十一电容的一端、第十二电容的一端、第十三电容的一端、第十四电容的一端连接，第九电容的另一端、第十电容的另一端、第十一电容的另一端、第十二电容的另一端相连接至GND端，第七电容的另一端、第八电容的另一端、第十四电阻的另一端、第十三电容的另一端、第十四电容的另一端相连接至第十五电阻的一端，CR95HF芯片的RX2与第十五电阻的另一端连接，第十四电阻的两端还与一NFC天线连接，CR95HF芯片的G引脚、GND_TX引脚、GND_RX引脚、GND引脚相连接至GND端，CR95HF芯片的ST_R0引脚经第十五电容连接至GND，CR95HF芯片的XIN引脚与晶振的一端、第十六电容的一端连接，CR95HF芯片的XOUT引脚与晶振的另一端、第十七电容的一端连接，第十六电容的另一端、第十七电容的另一端相连接至GND端，第十六电阻的一端与第一单片机控制模块连接，第十六电阻的另一端经第十七电阻连接至GND端，第十六电阻的另一端还与三极管基极连接，三极管的发射极连接至GND端，三极管的集电极经二极管、第十八电阻与VCC电源端连接，二极管两端极分别与蜂鸣器两极连接。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述NFC标签模块包括M24SR芯片、第十九至第二十五电阻、第十八至第二十二电容，M24SR芯片的RF_disable引脚与第二单片机控制模块连接，M24SR芯片的VSS引脚连接至GND端，M24SR芯片的VSS引脚还经第十九电阻连接至第二单片机控制模块连接，M24SR芯片的AC0引脚与第二十电阻的一端、第十八电容的一端、第十九电容的一端、第二十电容的一端连接，M24SR芯片的AC1引脚与第二十电阻的另一端、第十八电容的另一端、第十九电容的另一端、第二十一电容的另一端连接，第二十电容的另一端与第二十一电容的另一端相连接至GND端，M24SR芯片的VCC引脚经第二十二电容连接至GND端，M24SR芯片的VCC引脚还与VDD_M24电源端、第二十一电阻的一端、第二十二电阻的一端、第二十三电阻的一端连接，M24SR芯片的GPO引脚与第二十一电阻的另一端相连接至第二单片机控制模块连接，M24SR芯片的SCL引脚经第二十四电阻连接至第二十二电阻的另一端，M24SR芯片的SDA引脚经第二十五电阻连接至第二十三电阻的另一端，第二十电阻的两端连接一NFC天线。