智能教學(xué)管理系統(tǒng)

1、智能教學(xué)管理系統(tǒng)設(shè)計背景：在當(dāng)今社會，學(xué)前兒童的安全及教育質(zhì)量問題越來越受到人們的重視，然而校方在這方面管理起來卻是費時費力，往往是心有余而力不足。我們需要針對信息化的時代背景，學(xué)生學(xué)習(xí)熱情與效率逐漸降低的現(xiàn)狀和趨勢，獲得制約學(xué)生提高學(xué)習(xí)熱情的主要因素，探索出促進學(xué)生快速提高學(xué)習(xí)效率的策略。同時，研發(fā)團隊持續(xù)提升智能教學(xué)管理系統(tǒng)的技術(shù)水平，探究保障支持產(chǎn)品持續(xù)發(fā)展的方法和產(chǎn)品規(guī)模化的途徑，促進學(xué)前教育機構(gòu)在學(xué)生管理、教學(xué)方面的質(zhì)量提升。圖1 系統(tǒng)硬件框圖方案描述：本系統(tǒng)使用nRF24L01無線通信模塊作為校園內(nèi)的定位系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，價格實惠。 nRF24L01無線通信模塊既可以充當(dāng)讀寫器，

2、也可以充當(dāng)電子標(biāo)簽，還可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。讀寫器可以檢測到在其范圍內(nèi)的所有電子標(biāo)簽，從而實現(xiàn)學(xué)生在校園內(nèi)的定位。所有部分的主控制器為MSP430F1111A單片機，該單片機具有低功耗、高速的功能，價格較低，使用環(huán)保。藍牙模塊HC-06可實現(xiàn)單片機與安卓手機的通信，具有通信距離遠，低耗能的優(yōu)勢。摔倒報警器則可以ADXL345三軸加速度傳感器為核心。溺水報警器則可以以PNP三極管9012為核心。其中學(xué)生部分由單片機控制器、加速度檢測模塊、nRF24L01通信模塊、溺水報警系統(tǒng)、答題系統(tǒng)和電源模塊六個部分組成。教師部分由手機控制軟件、單片機控制器、液晶顯示器、nRF24L01通信模塊、電源模塊五部分組

3、成。讀寫器部分由單片機控制器、nRF24L01通信模塊、藍牙模塊、GSM通信模塊四個部分組成。功能描述：功能1：學(xué)生校園定位使用nRF24L01充當(dāng)位置節(jié)點和標(biāo)簽。當(dāng)標(biāo)簽進入位置節(jié)點的檢測范圍內(nèi)，位置節(jié)點則可以將檢測到的標(biāo)簽信息通過藍牙模塊發(fā)送到手機上。然后再手機上顯示各個學(xué)生目前的所在位置。如下圖,當(dāng)學(xué)生在操場上時：圖2 校園定位原理功能2：上學(xué)，放學(xué)短信通知  當(dāng)校門口的位置節(jié)點先檢測到學(xué)生的標(biāo)簽，然后教室再檢測到該學(xué)生的標(biāo)簽，表明該學(xué)生已進入校園。反之，如果教室先檢測到該學(xué)生的標(biāo)簽，接著校門口的位置節(jié)點再檢測到該學(xué)生的標(biāo)簽，表明學(xué)生離校。不論到校還是離校，學(xué)生手環(huán)會控制GSM模

4、塊發(fā)送短信通知家長。功能3：上課學(xué)生答題情況統(tǒng)計A、B、C、D 四個按鍵分別連接單片機的P0.4P0.7。當(dāng)學(xué)生按下其中一個按鍵然后老師按下教師端的接收按鍵，即可顯示統(tǒng)計情況。如下圖所示.圖3 學(xué)生答題電路原理圖4 教師確認(rèn)接收電路原理功能4：摔倒報警使用ADXL345三軸加速度傳感器，通過讀取ADXL345的加速度來和重力加速度比較可以檢測他是否發(fā)生了失重自由落體沖擊等幾個狀態(tài)從而判斷其是否發(fā)生了摔倒。原理圖如下圖所示：圖5 摔倒警報原理功能5：溺水報警當(dāng)發(fā)生溺水事件時，原理圖中的PNP9012的基極會與水源短接，則相當(dāng)于與地端短接。從而三極管被導(dǎo)通，單片機的P2.4引腳為高電平，則單片機控制GSM模塊發(fā)送短信報警。為解決一碰到水就報警的情況，可在程序當(dāng)中檢測P2.4腳為高電平的時間，超過某一比較值時時才報警。圖6 溺水警報原理