本實用新型涉及課堂教學輔助設備技術領域，具體地說是一種能夠有效提高學習效率的課堂學情分析及學生安全管理裝置。

背景技術：

目前，課堂教學過程中的學情分析通常采用搶答器的方式進行，主要功能課堂搶答，答題結(jié)果統(tǒng)計等功能。這類產(chǎn)品活躍了課堂氛圍，對于教學成績的提高起到了一定的幫助作用，產(chǎn)品有一定的應用市場。

目前，課堂教學中的學情分析系統(tǒng)存在如下實際問題 ：（1）數(shù)據(jù)統(tǒng)計不全面，當前系統(tǒng)只能統(tǒng)計多少人答對，多少人答錯，對于哪些學生做題了，哪些學生沒有做題沒有記錄；針對學生在某個知識點答錯的次數(shù)等數(shù)據(jù)沒有記錄，老師在使用過程中會隨著答題人數(shù)的減少及實用效果不明顯等原因會逐漸對系統(tǒng)失去信心。（2）課堂統(tǒng)計數(shù)據(jù)只面向老師。學生學習成績的提高在于日常一點一滴的積累，當前系統(tǒng)只能夠顯示答題結(jié)果，每個題答對多少人，答錯多少人，無法針對每個學生的課堂練習情況生成獨立的記錄。學生對于自己做錯的題目需要手動記錄，無法通過系統(tǒng)獲取，無法針對每個學生生成錯題記錄本，不利于后期的復習。（3）缺少家長參與。家長不清楚學生在課堂的學習情況，不能夠有針對性的進行輔導。（4）無法對學生位置進行定位，學生離校情況無記錄，對于發(fā)生的意外無法明確家長和學校的責任。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型針對現(xiàn)有技術中存在的缺點和不足，提出了一種能夠有效提高學習效率的課堂學情分析及學生安全管理裝置。

本實用新型通過以下措施達到：

一種課堂學情分析及學生安全管理裝置，其特征在于設有本地監(jiān)控終端、云服務器、顯示器以及兩個以上的學生用戶終端，其中本地監(jiān)控終端經(jīng)網(wǎng)絡與云服務器相連接，學生用戶終端經(jīng)網(wǎng)絡與云服務器相連接，學生用戶終端還與本地監(jiān)控終端完成數(shù)據(jù)交流，云服務器中設有數(shù)據(jù)處理電路和數(shù)據(jù)存儲器，本地監(jiān)控終端設有上位機、與上位機連接的顯示屏、與上位機相連接的操作鍵盤、與上位機相連接的用于接收課堂答題數(shù)據(jù)的紅外接收電路、與上位機相連接的WIFI通信電路。

本實用新型所述學生用戶終端設有殼體，殼體內(nèi)設有主控制器、紅外答題機構(gòu)、GPS定位機構(gòu)、網(wǎng)路通信電路以及體溫檢測機構(gòu)，其中主控制器分別與紅外答題機構(gòu)、GPS定位機構(gòu)以及體溫檢測機構(gòu)相連接，其特征在于所述紅外答題機構(gòu)包括SH6631型單片機、與SH6631型單片機相連接的按鍵電路、與SH6631型單片機相連接的復位電路、與SH6631型單片機相連接的DC電源電路、與SH6631型單片機相連接的振蕩電路、與SH6631型單片機相連接的發(fā)射電路以及與SH6631型單片機相連接的ID碼設置電路，其中DC電源電路為3V電源電路，振蕩電路為455KHZ振蕩電路；紅外答題機構(gòu)中的SH6631型單片機與主控制器相連接。

本實用新型所述紅外答題機構(gòu)中還可以設有與SH6631型單片機相連接的ID碼存儲器，所述ID碼存儲器與ID碼燒錄器相連接，所述ID碼存儲器采用AT24C02。

本實用新型所述主控制器采用MSP430單片機，為混合信號處理器，該款控制器為美國德州儀器出產(chǎn)，電源電壓采用的是1.8-3.6V 電壓，芯片的電流最低會在165μA左右，RAM保持模式下的最低功耗只有0.1μA。

本實用新型所述GPS定位機構(gòu)中設有與主控制器相連接的型號為SKG08A的GPS模塊，其大小為8.5*9*1.8mm,電流低至5mA。

本實用新型所述體溫檢測機構(gòu)可以采用紅外線非接觸式測溫機構(gòu)，所述紅外線非接觸式測溫機構(gòu)可以采用現(xiàn)有技術中的解決方案，也可以采用如下方案：包括非接觸式紅外溫度傳感器、溫差熱電堆放大電路、溫度補償及放大電路、AD轉(zhuǎn)換電路、顯示電路以及報警電路，其中非接觸式紅外溫度傳感器分別與溫差熱電堆放大電路以及溫度補償及放大電路相連接，溫差熱電堆放大電路和溫度補償及放大電路的輸出端分別與AD轉(zhuǎn)換電路相連接，所述AD轉(zhuǎn)換電路為一個多路的AD轉(zhuǎn)換電路，AD轉(zhuǎn)換電路與主控制器相連接，主控制器與顯示電路、報警電路相連接，非接觸式紅外溫度傳感器采用熱電堆紅外溫度傳感器ZTP-148SR實現(xiàn)，溫差熱電堆放大電路包括放大器AD620，其中AD620的兩個輸入端-IN和+IN分別連接到ZTP-148SR的2、4端口，AD620的+VS和-VS端分別連接+5V和-5V的電源，AD620的VREF端接地，AD620的兩個Rg端連接一個可調(diào)電阻；溫度補償及放大電路包括一個放大器LM324，ZTP-148SR的端口1連接到LM324的IN2-端，LM324的IN2+端口經(jīng)電阻R2接+5V電源，LM324的VCC端口接5V電源，LM324的02端口輸出與AD轉(zhuǎn)換電路相連接；AD轉(zhuǎn)換電路采用ADC0809CCN，溫度補償及放大電路的輸出端連接到ADC0809CCN的IN0端口，啟動信號ST、轉(zhuǎn)換結(jié)束信號EOC、輸出允許信號OE分別接主控制器MSP430單片機的P1.0、P1.1、P1.2，AD轉(zhuǎn)換電路輸出的數(shù)字信號通過P2口進入單片機進行處理。

本實用新型所述學生用戶終端中還設有與主控制器相連接的2.4G無線通信機構(gòu)，包括MCU，在MCU外圍連接有2.4G無線通訊模塊、通話控制模塊、電源管理模塊、鍵盤輸入模塊、話機線路開關電路以及話機線路信號檢測電路；所述通話控制模塊還分別連接免提電路以及手柄通話電路；所述2.4G無線通訊模塊與通話控制模塊之間連接語音處理電路；所述話機線路開關電路還分別與通話控制模塊以及話機線路信號檢測電路連接；其特征在于，所述MCU還與傳感器信號無線接收模塊連接，用于與各個傳感器實現(xiàn)無線連接；所述傳感器信號無線接收模塊包括電源管理部分電路、天線及信號傳輸電路；所述電源管理部分電路包括三端穩(wěn)壓芯片、第七十電容、第七十一電容以及第七十二電容、第二電阻、第三電阻、第七十三電容、第七十四電容、第七十五電容、第十二二極管、第五十九電容、第六十八電容、第六十九電容；第七十電容、第七十一電容以及第七十二電容，三電容并聯(lián)對三端穩(wěn)壓芯片的輸入端VIN的電壓進行濾波；第二電阻和第三電阻，兩個電阻用于調(diào)節(jié)三端穩(wěn)壓芯片輸出端的電壓值，其中第二電阻連接三端穩(wěn)壓芯片的輸入端以及調(diào)整端，第三電阻連接三端穩(wěn)壓芯片的調(diào)整端；第七十三電容、第七十四電容、第七十五電容、三電容并聯(lián)對三端穩(wěn)壓芯片的輸出端電壓進行濾波；第十二二極管連接三端穩(wěn)壓芯片的輸出端，用于保證沒外電情況下，充電電池組供電電路與外電供電的隔離；第五十九電容、第六十八電容、第六十九電容，三電容并聯(lián)對第十二二極管的輸出端電壓進行濾波；所述信號傳輸電路包括第五十一電阻、第五十二電阻，兩電阻用于分壓，匹配傳感器信號無線接收模塊與MCU信號傳輸電平，其中第五十一電阻連接MCCU主控單元；所述傳感器信號無線接收模塊還設有電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡，所述電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡包括5引腳穩(wěn)壓芯片，用于打開充電電池組給傳感器信號無線接收模塊供電；5引腳穩(wěn)壓芯片的第1腳通過第四電阻R4連接MCU，用于限制MCU控制輸出口的輸出電流；5引腳穩(wěn)壓芯片的第4腳接充電電池組；5引腳穩(wěn)壓芯片的第5腳接外接電源；所述MCU包括125引腳的單片機，單片機第36引腳與單片機復位電路連接，用于單片機上電與掉電時的復位；單片機第40、41引腳與包含晶振X1的振蕩電路連接，用于為單片機提供時鐘信號；單片機第49、50引腳與2.4G無線通訊模塊連接；單片機第67引腳與傳感器信號無線接收模塊連接，負責接收傳感器信號無線接收模塊傳送過來的信號；所述2.4G無線通訊模塊包括96引腳2.4G無線通訊芯片，2.4G無線通訊芯片第54、55引腳與MCU的串口TXD端以及RXD端連接；2.4G無線通訊芯片第62、63引腳與2.4G手機連接，第62、63引腳與2.4G手機之間設有語音傳輸網(wǎng)絡；所述語音傳輸網(wǎng)絡包括第三十七電容、第三十八電容、第三十九電容、第四十電容、第四十一電容、第五十三電阻和第五十四電阻；其中第三十九電容、第四十電容和第四十一電容用于濾除高頻雜音，第五十三電阻和第五十四電阻用于衰減信號，第三十七電容和第三十八電容用于耦合語音信號；2.4G無線通訊芯片第65、66引腳與振蕩電路連接，所述振蕩電路包括第一晶振用于提供時鐘信號；2.4G無線通訊芯片第85、86引腳為芯片的電源輸入腳；2.4G無線通訊芯片第83、88引腳為芯片的電源輸出腳，負責給外部提供電源；第1引腳連接天線，負責接收微波信號。

本實用新型與現(xiàn)有技術相比，不僅能夠提供市面現(xiàn)有答題器答題功能，還具有測體溫、GPS定位等功能，具有結(jié)構(gòu)合理、功能完善、工作可靠等顯著的優(yōu)點。

附圖說明：

附圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。

附圖2是本實用新型中體溫檢測機構(gòu)的一種實施方式電路圖。

附圖3是本實用新型中2.4G無線通信機構(gòu)的一種實施方式示意圖。

附圖標記：本地監(jiān)控終端1、云服務器2、顯示器3、學生用戶終端4。

具體實施方式：

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明。

如附圖所示，本實用新型提出了一種課堂學情分析及學生安全管理裝置，其特征在于設有本地監(jiān)控終端1、云服務器2、顯示器3以及兩個以上的學生用戶終端4，其中本地監(jiān)控終端1經(jīng)網(wǎng)絡與云服務器2相連接，學生用戶終端4經(jīng)網(wǎng)絡與云服務器2相連接，顯示器3與云服務器相連接，學生用戶終端4還與本地監(jiān)控終端1完成數(shù)據(jù)交流，云服務器2中設有數(shù)據(jù)處理電路和數(shù)據(jù)存儲器，本地監(jiān)控終端1設有上位機、與上位機連接的顯示屏、與上位機相連接的操作鍵盤、與上位機相連接的用于接收課堂答題數(shù)據(jù)的紅外接收電路、與上位機相連接的WIFI通信電路。

本實用新型所述學生用戶終端4設有殼體，殼體內(nèi)設有主控制器、紅外答題機構(gòu)、GPS定位機構(gòu)、網(wǎng)路通信電路以及體溫檢測機構(gòu)，其中主控制器分別與紅外答題機構(gòu)、GPS定位機構(gòu)以及體溫檢測機構(gòu)相連接，其特征在于所述紅外答題機構(gòu)包括SH6631型單片機、與SH6631型單片機相連接的按鍵電路、與SH6631型單片機相連接的復位電路、與SH6631型單片機相連接的DC電源電路、與SH6631型單片機相連接的振蕩電路、與SH6631型單片機相連接的發(fā)射電路以及與SH6631型單片機相連接的ID碼設置電路，其中DC電源電路為3V電源電路，振蕩電路為455KHZ振蕩電路；紅外答題機構(gòu)中的SH6631型單片機與主控制器相連接。

本實用新型所述紅外答題機構(gòu)中還可以設有與SH6631型單片機相連接的ID碼存儲器，所述ID碼存儲器與ID碼燒錄器相連接，所述ID碼存儲器采用AT24C02。

本實用新型所述主控制器采用MSP430單片機，為混合信號處理器，該款控制器為美國德州儀器出產(chǎn)，電源電壓采用的是1.8-3.6V 電壓，芯片的電流最低會在165μA左右，RAM保持模式下的最低功耗只有0.1μA。

本實用新型所述GPS定位機構(gòu)中設有與主控制器相連接的型號為SKG08A的GPS模塊，其大小為8.5*9*1.8mm,電流低至5mA。

本實用新型所述體溫檢測機構(gòu)可以采用紅外線非接觸式測溫機構(gòu)，所述紅外線非接觸式測溫機構(gòu)可以采用現(xiàn)有技術中的解決方案，也可以采用如下方案：包括非接觸式紅外溫度傳感器、溫差熱電堆放大電路、溫度補償及放大電路、AD轉(zhuǎn)換電路、顯示電路以及報警電路，其中非接觸式紅外溫度傳感器分別與溫差熱電堆放大電路以及溫度補償及放大電路相連接，溫差熱電堆放大電路和溫度補償及放大電路的輸出端分別與AD轉(zhuǎn)換電路相連接，所述AD轉(zhuǎn)換電路為一個多路的AD轉(zhuǎn)換電路，AD轉(zhuǎn)換電路與主控制器相連接，主控制器與顯示電路、報警電路相連接，非接觸式紅外溫度傳感器采用熱電堆紅外溫度傳感器ZTP-148SR實現(xiàn)，溫差熱電堆放大電路包括放大器AD620，其中AD620的兩個輸入端-IN和+IN分別連接到ZTP-148SR的2、4端口，AD620的+VS和-VS端分別連接+5V和-5V的電源，AD620的VREF端接地，AD620的兩個Rg端連接一個可調(diào)電阻；溫度補償及放大電路包括一個放大器LM324，ZTP-148SR的端口1連接到LM324的IN2-端，LM324的IN2+端口經(jīng)電阻R2接+5V電源，LM324的VCC端口接5V電源，LM324的02端口輸出與AD轉(zhuǎn)換電路相連接；AD轉(zhuǎn)換電路采用ADC0809CCN，溫度補償及放大電路的輸出端連接到ADC0809CCN的IN0端口，啟動信號ST、轉(zhuǎn)換結(jié)束信號EOC、輸出允許信號OE分別接主控制器MSP430單片機的P1.0、P1.1、P1.2，AD轉(zhuǎn)換電路輸出的數(shù)字信號通過P2口進入單片機進行處理。

本實用新型所述學生用戶終端中還設有與主控制器相連接的2.4G無線通信機構(gòu)，包括MCU，在MCU外圍連接有2.4G無線通訊模塊、通話控制模塊、電源管理模塊、鍵盤輸入模塊、話機線路開關電路以及話機線路信號檢測電路；所述通話控制模塊還分別連接免提電路以及手柄通話電路；所述2.4G無線通訊模塊與通話控制模塊之間連接語音處理電路；所述話機線路開關電路還分別與通話控制模塊以及話機線路信號檢測電路連接；其特征在于，所述MCU還與傳感器信號無線接收模塊連接，用于與各個傳感器實現(xiàn)無線連接；所述傳感器信號無線接收模塊包括電源管理部分電路、天線及信號傳輸電路；所述電源管理部分電路包括三端穩(wěn)壓芯片、第七十電容、第七十一電容以及第七十二電容、第二電阻、第三電阻、第七十三電容、第七十四電容、第七十五電容、第十二二極管、第五十九電容、第六十八電容、第六十九電容；第七十電容、第七十一電容以及第七十二電容，三電容并聯(lián)對三端穩(wěn)壓芯片的輸入端VIN的電壓進行濾波；第二電阻和第三電阻，兩個電阻用于調(diào)節(jié)三端穩(wěn)壓芯片輸出端的電壓值，其中第二電阻連接三端穩(wěn)壓芯片的輸入端以及調(diào)整端，第三電阻連接三端穩(wěn)壓芯片的調(diào)整端；第七十三電容、第七十四電容、第七十五電容、三電容并聯(lián)對三端穩(wěn)壓芯片的輸出端電壓進行濾波；第十二二極管連接三端穩(wěn)壓芯片的輸出端，用于保證沒外電情況下，充電電池組供電電路與外電供電的隔離；第五十九電容、第六十八電容、第六十九電容，三電容并聯(lián)對第十二二極管的輸出端電壓進行濾波；所述信號傳輸電路包括第五十一電阻、第五十二電阻，兩電阻用于分壓，匹配傳感器信號無線接收模塊與MCU信號傳輸電平，其中第五十一電阻連接MCCU主控單元；所述傳感器信號無線接收模塊還設有電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡，所述電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡包括5引腳穩(wěn)壓芯片，用于打開充電電池組給傳感器信號無線接收模塊供電；5引腳穩(wěn)壓芯片的第1腳通過第四電阻R4連接MCU，用于限制MCU控制輸出口的輸出電流；5引腳穩(wěn)壓芯片的第4腳接充電電池組；5引腳穩(wěn)壓芯片的第5腳接外接電源；所述MCU包括125引腳的單片機，單片機第36引腳與單片機復位電路連接，用于單片機上電與掉電時的復位；單片機第40、41引腳與包含晶振X1的振蕩電路連接，用于為單片機提供時鐘信號；單片機第49、50引腳與2.4G無線通訊模塊連接；單片機第67引腳與傳感器信號無線接收模塊連接，負責接收傳感器信號無線接收模塊傳送過來的信號；所述2.4G無線通訊模塊包括96引腳2.4G無線通訊芯片，2.4G無線通訊芯片第54、55引腳與MCU的串口TXD端以及RXD端連接；2.4G無線通訊芯片第62、63引腳與2.4G手機連接，第62、63引腳與2.4G手機之間設有語音傳輸網(wǎng)絡；所述語音傳輸網(wǎng)絡包括第三十七電容、第三十八電容、第三十九電容、第四十電容、第四十一電容、第五十三電阻和第五十四電阻；其中第三十九電容、第四十電容和第四十一電容用于濾除高頻雜音，第五十三電阻和第五十四電阻用于衰減信號，第三十七電容和第三十八電容用于耦合語音信號；2.4G無線通訊芯片第65、66引腳與振蕩電路連接，所述振蕩電路包括第一晶振用于提供時鐘信號；2.4G無線通訊芯片第85、86引腳為芯片的電源輸入腳；2.4G無線通訊芯片第83、88引腳為芯片的電源輸出腳，負責給外部提供電源；第1引腳連接天線，負責接收微波信號。

本實用新型與現(xiàn)有技術相比，不僅能夠提供市面現(xiàn)有答題器答題功能，還具有測體溫、GPS定位等功能，具有結(jié)構(gòu)合理、功能完善、工作可靠等顯著的優(yōu)點。