无线选择题课堂交互系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种无线选择题课堂交互系统，包括若干个学生无线作答器、一个教师无线控制器、一个无线接收器和上位机软件，可以和教室中已有的教学一体机构成完整的系统。当教师在无线控制器上按下“开始”按钮后，学生可在各自的无线作答器上按下ABCD选项按钮进行答题，教师无线控制器和学生无线作答器按键后，会通过无线传输单元发送含有键值和本机地址的无线数据包至无线接收器，最终被上位机软件接收处理，在教学一体机屏幕上显示出学生的答题信息。本实用新型专利技术解决了传统多媒体课堂学生向教师反馈信息困难的问题，不但反馈效率高，而且更加全面和科学，有利于教师准确了解学生的掌握情况。

Classroom interaction system of wireless multiple choice questions

【技术实现步骤摘要】
无线选择题课堂交互系统
本技术涉及一种课堂交互系统，尤其是针对选择题问答而设计的无线课堂交互系统。
技术介绍
目前，中小学和高校普遍实现了普通教室的多媒体教学，但其信息传递是单向的，通过在普通教室内设置教学一体机(或教学电脑加投影机)，教师可以高效地向学生传递信息，但学生向教师反馈信息却仍然很困难。在实际教学中，教师通常会在PPT中设计一些选择题，然后对学生进行提问，这种交互方式存在着以下缺点：1、为了节省宝贵的课堂时间，一般只能让个别学生来回答，但个别学生的掌握情况并不代表全体学生的掌握情况，同时选择哪几个学生回答又有很大的主观性和随机性，这就导致教师难以全面和准确地了解学生的接受情况。2、只有个别学生回答问题，师生互动的覆盖面小，学生参与感不强。
技术实现思路
针对上述存在的问题，本技术的目的在于提供一种成本低、课堂交互效率高、交互覆盖面广、可以方便地和现有多媒体教学设备配套使用的选择题课堂交互系统。为了达到上述目的，本技术采用的技术方案如下：一种无线选择题课堂交互系统，由若干个学生无线作答器、一个教师无线控制器、一个无线接收器和上位机软件组成，可以和普通教室中已有的教学一体机(或教学电脑加投影机)构成一个完整的系统。学生无线作答器正面有学号标贴和ABCD四个选项按键，内部由按键电路、单片机、无线传输单元(含天线)、电池组成，单片机中烧写有下位机程序。教师无线控制器与学生无线作答器相比，其正面多了若干控制按键但无学号标贴，按键电路增加了按键数。无线接收器内部由无线传输单元(含天线)、单片机、通信电路、供电电路组成，单片机中烧写有通讯处理程序，无线接收器通过其通信口与教学一体机(或教学电脑)进行数据传输，通信口可以是有线的(如串口、USB口等)，也可以是无线的(如WIFI、蓝牙等)。学生无线作答器、教师无线控制器和无线接收器内部均具有唯一的识别地址，相互之间通过无线数据链路连接，并采用防止数据包冲突的发送接收模式。上位机软件由数据接收模块、数据处理模块、显示模块组成，安装并运行在教学一体机(或教学电脑)上。无线选择题课堂交互系统的工作原理为：当教师在教师无线控制器上或学生在各自的学生无线作答器上按下某个按键时，教师无线控制器或学生无线作答器会通过无线传输单元发送含有键值和本机地址的无线数据包至无线接收器，无线接收器接收后传送给安装并运行在教学一体机(或教学电脑)上的上位机软件，上位机软件接收后，经过数据处理后，在教学一体机(或投影机)屏幕显示出答题信息。本技术的优点在于：本技术解决了传统多媒体课堂学生向教师反馈信息困难的问题，全班同学可在同一时间回答问题，反馈效率得到了极大的提高，同时反馈信息更加全面和科学，有利于教师准确了解学生的掌握情况，同时本技术还具有结构简单、成本低、易于实施的优点。附图说明图1为本技术系统组成图；图2为本技术学生无线作答器外观图；图3为本技术教师无线控制器外观图；图4为本技术无线接收器外观图；图5为本技术学生无线作答器电原理图；图6为本技术无线接收器电原理图。图中：1.教师无线控制器2.学生无线作答器3.无线接收器4.教学一体机5.收发指示灯6.控制按键7.选项按键8.学号标贴9.USB插头U1.单片机U2.2.4G模块。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步的描述。实施例1：学生无线作答器(2)有一手持式塑料外壳，正面有学号标贴(8)和ABCD四个选项按键(7)和一个收发指示灯(5)，4个独立按键(SW1-SW4)分别和单片机(U1)的IO5-IO2脚连接，收发指示灯(LED1)串联有限流电阻(R1)和单片机(U1)的IO6脚连接，无线传输单元采用2.4G模块(U2),自带内置PCB天线，2.4G模块(U2)的IRQ、MOSI、MISO、SCK、CSN、CE脚分别和单片机(U1)的INT、MOSI、MISO、SCK、IO0、IO1脚连接，电路采用采用零功耗设计，因此不需要电源开关，电池(BT1)采用CR2032纽扣电池，正常情况下可以使用1-2年。学生无线作答器(2)内部唯一识别地址和学号标贴(8)一致，从1开始顺序编号。教师无线控制器(1)与学生无线作答器(2)相比，其正面多了若干控制按键(6)但无学号标贴(8)，控制按键(6)有“开始”、“结束”、“详情”、“位置”、“答案”、“隐藏”6个按键，由于按键数增多，需要占用单片机(U1)更多的IO资源。教师无线控制器(1)内部唯一识别地址固定为0。无线接收器(3)外形类似一个U盘，一端有一个USB插头(9)，用于通讯和供电，外壳上还有一个收发指示灯(5)。收发指示灯(LED1)串联有限流电阻(R1)和单片机的IO2脚连接，无线传输单元采用2.4G模块,自带内置PCB天线，2.4G模块(U2)的IRQ、MOSI、MISO、SCK、CSN、CE脚分别和单片机(U1)的INT、MOSI、MISO、SCK、IO0、IO1脚连接，USB插头(P1)的2、3脚和单片机的D-、D+脚连接，1、4脚为电源脚。无线接收器(3)内部唯一识别地址为255。上位机软件由VB或JAVA语言编写，事先安装在教学一体机(4)上，同时还需要安装USB驱动程序。为了避免多个学生同时按键导致的数据包冲突，本实施例采用的防止数据包冲突的发送接收模式，类似令牌环网，其具体实现为：学生无线作答器(2)和教师无线控制器(1)作为从机，无线接收器(3)作为主机，组成一主多从无线网络，主机依次给所有从机发送系统唯一的令牌，令牌的发送是快速循环的，从机有按键按下时，需要先查询本机是否拥有令牌，如有，则发送数据包，否则需要等待，直到获得令牌方可发送，令牌的循环周期设计得足够短，以保证系统的实时性。整个系统的工作过程如下：将无线接收器(3)插入到教学一体机(4)的USB口中，启动上位机软件，教学一体机(4)屏幕出现启动欢迎界面、之后自动最小化，以避免对正常的多媒体教学产生影响。在教学过程中，教师先通过PPT展示一道选择题，之后在教师无线控制器(1)上按下“开始”按键，此按键动作首先唤醒单片机，之后检查本机是否拥有令牌，如无则等待直到拥有令牌，当本机拥有令牌时，通过2.4G模块发送含有键值和本机地址的无线数据包至无线接收器(3)，无线接收器(3)接收后通过USB口(9)传送给上位机软件，上位机软件接收后，经过数据处理后，在屏幕上自动弹出上位机软件主界面，在该界面上显示答题状态为“开始答题”，并且显示已经流逝的时间，此时学生可以通过各自的学生无线作答器(2)进行答题，当学生按动ABCD四个选项按键(7)中的某个按键，含有键值和本机地址的无线数据包会以同样的方式传送到上位机软件，经过数据处理后，在已经弹出的主界面中显示已经有多少同学答题，多少同学修改了答案，多少同学还未答题；当教师无线控制器(1)上按下“结束”按键时，此时学生再按键，仍能发出数据包，但上位机软件作丢包处理，主界面中显示答题状态为“答题已结束”，同时增加显示内容，进一步显示ABCD各个选项的选择人数，当教师无线控制器(1)上按下“详情”按键时，还会弹出详情页，显示ABCD各个选项的选择者列表，列表信息按答题先后次序排列，每条信息包括学号、姓名本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线选择题课堂交互系统，其特征在于：由若干个学生无线作答器、一个教师无线控制器、一个无线接收器和上位机软件组成，可以和普通教室中已有的教学一体机构成一个完整的系统；所述的学生无线作答器正面有学号标贴和ABCD四个选项按键，内部由按键电路、单片机、无线传输单元、电池组成，单片机中烧写有下位机程序；所述的教师无线控制器与学生无线作答器相比，其正面多了若干控制按键但无学号标贴，按键电路增加了按键数；所述的无线接收器内部由无线传输单元、单片机、通信电路、供电电路组成，单片机中烧写有通讯处理程序，无线接收器通过其通信口与教学一体机进行数据传输，通信口可以是有线的，也可以是无线的；学生无线作答器、教师无线控制器和无线接收器内部均具有唯一的识别地址，相互之间通过无线数据链路连接，并采用防止数据包冲突的发送接收模式；所述的上位机软件由数据接收模块、数据处理模块、显示模块组成，安装并运行在教学一体机上。

【技术特征摘要】
1.一种无线选择题课堂交互系统，其特征在于：由若干个学生无线作答器、一个教师无线控制器、一个无线接收器和上位机软件组成，可以和普通教室中已有的教学一体机构成一个完整的系统；所述的学生无线作答器正面有学号标贴和ABCD四个选项按键，内部由按键电路、单片机、无线传输单元、电池组成，单片机中烧写有下位机程序；所述的教师无线控制器与学生无线作答器相比，其正面多了若干控制按键但无学号标贴，按键电路增加了按键数；所述的无线接收器内部由无线传输单元、单片机、通信电路、供电电路组成，单片机中烧写有通讯处理程序，无线接收器通过其通信口与教学一体机进行数据传输，通信口可以是有线的，也可以是无线的；学生无线作答器、教师无线控制器和无线接收器内部均具有唯一的识别地址，相互之间通过无线数据链路连接，并采用防止数据包冲突...

【专利技术属性】
技术研发人员：王乐天，
申请(专利权)人：王乐天，
类型：新型
国别省市：浙江,33