基于无线网络自组网的语音和抢答互动教学装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提出一种基于无线网络自组网的语音和抢答互动教学装置，其特征在于，包括：上位机、主机Z和答题器X；所述上位机和主机Z连接；所述主机Z内设置有：相连接的wifi无线模块Z和NFC线圈控制芯片Z；所述答题器X内设置有相连接的wifi无线模块X和单片机控制模块、与所述wifi无线模块X连接的双麦克风DSP降噪声音采样模块、分别与所述单片机控制模块连接的NFC线圈控制芯片X、按键输入模块和显示屏幕。本实用新型专利技术成本合适、功能丰富、轻巧便捷、实用性强且符合市场需求。本实用新型专利技术及其优选方案通过双麦克风DSP降噪声音采样可以实时采集每个学生的清晰声音，并进行可靠的传输，保证不丢包；通过NFC构建的近场通信实现快速配对、组网和信息的传递。

Voice and Answer Interactive Instruction Device Based on Wireless Network Ad Hoc Network

【技术实现步骤摘要】
基于无线网络自组网的语音和抢答互动教学装置
本技术涉及教育器材领域，尤其涉及一种基于无线网络自组网的语音和抢答互动教学装置。
技术介绍
现有的同类型产品，如公开号为专利公开号：CN202373167U的技术专利产品，其功能较为简陋，在这种互动装置下，教学课件信息（抢学分，比如题号，学生的名字，学生作答的内容：单选、多选、填空，和学生作答统计信息，尤其是中文信息下发显示支持等）无法在学生机上实时体现，使互动直观多样十分有限。而如果要实现更丰富的功能，则现有的设计又无法通过简单的改进或者部件增设实现，尤其是无线传输方面无法实现更为复杂功能的需求。
技术实现思路
本技术为解决现有技术存在的问题，提出一种成本合适、功能丰富、实用性强、符合市场需求的基于无线网络自组网的语音和抢答互动教学装置。本技术装置实现了对声音的采集和传输、解决了高清语音传输的问题，并使设备的配对、组网、充电更为便捷。本技术具体采用以下技术方案：一种基于无线网络自组网的语音和抢答互动教学装置，其特征在于，包括：上位机、主机Z和答题器X；所述上位机和主机Z连接；所述主机Z内设置有：相连接的wifi无线模块Z和NFC线圈控制芯片Z；所述答题器X内设置有相连接的wifi无线模块X和单片机控制模块、与所述wifi无线模块X连接的双麦克风DSP降噪声音采样模块、分别与所述单片机控制模块连接的NFC线圈控制芯片X、按键输入模块和显示屏幕。进一步地，所述答题器X有多个。进一步地，所述答题器X内还设置有带有锂电池的充电电路；所述主机Z上设置有与答题器X个数相同的充电插座。进一步地，所述wifi无线模块X采用ESP32；所述单片机控制模块采用STM32f030c8；所述双麦克风DSP降噪声音采样模块采用BR261；所述NFC线圈控制芯片X采用M24SR；所述wifi无线模块Z采用AR9341；所述NFC线圈控制芯片Z采用CR95HF。进一步地，所述上位机和主机Z通过USB接口连接；所述主机Z内还设置有与wifi无线模块Z连接的USB转网卡模块。进一步地，所述答题器X内还设置有与单片机控制模块连接的指示灯、震动马达、蜂鸣器和字库芯片。进一步地，所述字库芯片为winbond中文字库芯片或MXIC中文字库芯片或易兆创新GD中文字库芯片。本技术成本合适、功能丰富、轻巧便捷、实用性强且符合市场需求。本技术及其优选方案通过双麦克风DSP降噪声音采样可以实时采集每个学生的清晰声音，并进行可靠的传输，保证不丢包；通过NFC构建的近场通信实现快速配对、组网和信息的传递。并可以通过指示灯，蜂鸣器，震动马达反馈作答情况，极大的提高了学生上课的积极性，有助提高教学效率。提高了教学的互动与多样，适用于各种需求情况的教学系统。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本技术进一步详细的说明：图1是本技术实施例中各装置及模块关系示意图；图2是本技术实施例中答题器X各模块关系示意图；图3是本技术实施例中主机Z各模块关系示意图；图4是本技术实施例中单片机控制模块电路结构示意图；图5是本技术实施例中wifi无线模块X电路结构示意图；图6是本技术实施例中NFC线圈控制芯片X电路结构示意图；图7是本技术实施例中双麦克风DSP降噪声音采样模块电路结构示意图。具体实施方式为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下：如图1所示，本实施例装置包括：共同构成完整教学系统的：上位机、主机Z和答题器X。其中上位机为安装有教学软件的PC，上位机和主机Z通过USB接口连接。如图3所示，主机Z内设置有：相连接的wifi无线模块Z和NFC线圈控制芯片Z，以及与wifi无线模块Z连接的USB转网卡模块。以上三个模块都是起到通信的功能，其中wifi无线模块Z用于组建无线局域网，NFC线圈控制芯片Z实现近场通信；USB转网卡模块则与上位机实现通信。其中，wifi无线模块Z采用atheros的AR9341作为AP；NFC线圈控制芯片Z采用ST公司的CR95HF。作为学生机的答题器X有多个，如在本实施例当中设置为30个，如图2所示，答题器X内设置有相连接的wifi无线模块X和单片机控制模块、与wifi无线模块X连接的双麦克风DSP降噪声音采样模块、分别与单片机控制模块连接的NFC线圈控制芯片X、按键输入模块和LCD显示屏幕；以及分别与单片机控制模块连接的指示灯、震动马达、蜂鸣器和字库芯片。其中，wifi无线模块X采用乐鑫电子的ESP32，其电路结构如图5所示；单片机控制模块采用意法半导体的STM32f030c8，其电路结构如图4所示；双麦克风DSP降噪声音采样模块采用安森美的BR261，其电路如图7所示，通过双个陶瓷麦克风采集模拟声音信号，转换成数字信号，经过dsp运算，消除背景噪声，能同时采样多个学生的语音，并消除旁边学生的声音。最后上传16K16位的高清语音；NFC线圈控制芯片X采用ST公司的M24SR，其电路结构如图6所示。字库芯片为winbond中文字库芯片或MXIC中文字库芯片或易兆创新GD中文字库芯片，以实现GB18030-2000中文字库汉字的显示支持。按键输入模块包括多个按键，按键至少包括对、错、A、B、C等各自独立的输入按键，直接向单片机控制模块输入信号。在电源方面，答题器X内还设置有带有锂电池的充电电路；主机Z上设置有与答题器X个数相同的充电插座。平时，将答题器X放置在充电插座上，待需要时间可以取出相应数量进行使用。由于如果要满足至少30个学生同时传输高清语音数据，至少需要8Mbits带宽，目前普通的射频无线芯片，如蓝牙，zigbee都无法满足8Mbits的并行带宽需求，只有基于802.11n无线传输标准协议的物联网芯片由于使用MIMOOFDM技术，才有足够的带宽。本实施例在802.11n无线传输标准协议的基础上使用TcpIP协议，以保证语音不丢包。在本实施例中，利用LCD显示屏幕显示基本状态信息，上位机下发的提示信息，按GB18030编码读取字库并显示，用三色指示灯组成各种颜色根据教学设定闪烁，蜂鸣器和震动马达提升听觉触觉反馈。本实施例作为基于2.4GWiFi网络的教学互动装置，由安装PC端的教学互动软件系统通过无线局域网与答题器X实现无线相连进行教学，学生机不但能发送作答的键值，也能把采集到的降噪后的高清语音传给PC端进行语言分析，PC端也可控制答题器X进行交互。本实施例的具体工作方式是：首先，新加入答题器X的时候，通过靠近NFC区域读取主机Z的连接信息。平时答题器X放在充电插座里充电，充满电后自动断电，防止过充燃烧。当检测到拔出充电插座时，开启wifi模块，寻找主机Z，并连接，这样答题器X就可以加入无线局域网，进一步检测PC（上位机）相关端口是否存在。当教学软件系统打开时，可以启动一个TCP端口等待连接，再启动一个UDP端口用于收发数据包和广播，当答题器X一旦开启wifi模块就会寻找主机，通过TCP三次握手连接PC端口，此后答题器X和上位机就通过主机Z建立联系，可以开始无纸化互动教学。此时，教学软件系统可以发送学生姓名给答题器X，题目开始后，PC机发送题目类型给答题器X，把相关提示信息发到答题器X的屏本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无线网络自组网的语音和抢答互动教学装置，其特征在于，包括：上位机、主机Z和答题器X；所述上位机和主机Z连接；所述主机Z内设置有：相连接的wifi无线模块Z和NFC线圈控制芯片Z；所述答题器X内设置有相连接的wifi无线模块X和单片机控制模块、与所述wifi无线模块X连接的双麦克风DSP降噪声音采样模块、分别与所述单片机控制模块连接的NFC线圈控制芯片X、按键输入模块和显示屏幕。

【技术特征摘要】
1.一种基于无线网络自组网的语音和抢答互动教学装置，其特征在于，包括：上位机、主机Z和答题器X；所述上位机和主机Z连接；所述主机Z内设置有：相连接的wifi无线模块Z和NFC线圈控制芯片Z；所述答题器X内设置有相连接的wifi无线模块X和单片机控制模块、与所述wifi无线模块X连接的双麦克风DSP降噪声音采样模块、分别与所述单片机控制模块连接的NFC线圈控制芯片X、按键输入模块和显示屏幕。2.根据权利要求1所述的基于无线网络自组网的语音和抢答互动教学装置，其特征在于：所述答题器X有多个。3.根据权利要求2所述的基于无线网络自组网的语音和抢答互动教学装置，其特征在于：所述答题器X内还设置有带有锂电池的充电电路；所述主机Z上设置有与答题器X个数相同的充电插座。4.根据权利要求1所述的基于无线网络自组网的语音和抢答互动教学装置，其特征在于：所述wifi...

【专利技术属性】
技术研发人员：李为华，
申请(专利权)人：科盟福州电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：福建,35