專利名稱：一種新型智能考場管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和自動化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及ー種新型智能考場管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，國家的大型考試，由于沒有一個統(tǒng)ー的時間基準(zhǔn)，各考場監(jiān)考老師只能根據(jù)自己攜帯的手表或考試鈴聲來估計判斷考試時間的開始和結(jié)束，這種時間上的不統(tǒng)一，往往造成各考場試卷收發(fā)時間不一致，從而在一定程度上影響了考試的公平性。甚至ー些考點要派專人通過吹哨的方式通知各考場監(jiān)考老師執(zhí)行各項操作，這種方式不僅浪費了人力，而且由于信號単一，使得監(jiān)考老師更容易產(chǎn)生誤操作，誤操作一旦發(fā)生，就會嚴(yán)重影響考生情緒，損害考生權(quán)益。另外，為了防止考試時，考生利用手機(jī)等無線設(shè)備作弊，每個考場通常會布置一臺手機(jī)屏蔽儀，來屏蔽多個無線信道。屏蔽儀采用220VAC供電，某些考試(比如大學(xué)英語四六級)在聽カ階段要求關(guān)閉屏蔽儀，這樣又増加了監(jiān)考老師操作的復(fù)雜程度，某些考場可能會由于監(jiān)考老師的疏忽沒有及時關(guān)閉屏蔽儀，使該考場聽カ信號質(zhì)量下降，從而影響了考試的公平性。針對以上情況，考點需要ー套通用的智能考場管理系統(tǒng)，同步考點內(nèi)各考場的時間，優(yōu)化考試環(huán)境，保證考試的公平性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述缺陷公開了ー種新型智能考場管理系統(tǒng)。本發(fā)明的目的在于解決背景技術(shù)所述的考場時間不統(tǒng)ー問題，并在此基礎(chǔ)上増加了考場語音提示，考場屏蔽儀自動開啟與關(guān)閉等功能。ー種新型智能考場管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下時間管理與下發(fā)設(shè)備通過ZigBee/IEEE802. 15. 4信道分別連接第I考場接收終端至第η考場接收終端；η > I ;時間管理與下發(fā)設(shè)備的結(jié)構(gòu)如下計算機(jī)連接USB/UART芯片(USB端)，第一單片機(jī)分別連接USB/UART芯片(UART端)、第一 CC2530芯片、第一編程接ロ、第一供電電路、第一復(fù)位電路和第一晶振，第一 CC2530芯片分別連接第二晶振、第二供電電路、第一射頻電路、第二復(fù)位電路和第二編程接ロ ；第一單片機(jī)、USB/UART芯片、第一編程接ロ、第一供電電路、第一復(fù)位電路和第一晶振構(gòu)成第一單片機(jī)模塊；第一 CC2530芯片、第二晶振、第二供電電路、第一射頻電路、第二復(fù)位電路和第二編程接ロ構(gòu)成協(xié)調(diào)器模塊；具有相同結(jié)構(gòu)的第I考場接收終端至第η考場接收終端的結(jié)構(gòu)如下第二 CC2530芯片分別連接第二晶振、第二供電電路、第二射頻電路、第二復(fù)位電路和第二編程接ロ ；第二單片機(jī)分別連接第二 CC2530芯片、第四編程接ロ、繼電器驅(qū)動電路、第四供電電路、UART/RS485轉(zhuǎn)換電路、第四晶振、揚(yáng)聲器驅(qū)動電路和第四復(fù)位電路；第二 CC2530芯片、第三晶振、第三供電電路、第二射頻電路、第三復(fù)位電路和第三編程接ロ構(gòu)成路由器模塊，第二單片機(jī)、第四編程接ロ、繼電器驅(qū)動電路、第四供電電路、UART/RS485轉(zhuǎn)換電路、第四晶振、揚(yáng)聲器驅(qū)動電路和第四復(fù)位電路構(gòu)成第二單片機(jī)模塊；LED顯示屏通過RS485總線連接UART/RS485轉(zhuǎn)換電路，揚(yáng)聲器連接揚(yáng)聲器驅(qū)動電路。所述繼電器驅(qū)動電路連接繼電器，繼電器的一端具有220VAC插頭，該220VAC插頭與220VAC電源的插座裝配在一起，從而繼電器與220VAC電源連接，繼電器的另一端具有220VAC插孔，該220VAC插孔與屏蔽儀的插頭裝配在一起，從而繼電器連接屏蔽儀；繼電器和屏蔽儀構(gòu)成屏蔽儀控制模塊。所述計算機(jī)裝有Windows操作系統(tǒng)和考試管理軟件，它通過USB接ロ連接USB/UART 芯片(USB 端)。
所述USB/UART芯片(UART端)連接至第一單片機(jī)的UARTO。所述第一編程接口和第四編程接ロ均為JTAG接ロ ；所述第一晶振和第四晶振的頻率均為8MHz ；所述第二晶振和第二晶振的頻率均為32MHz ；所述第一單片機(jī)和第二單片機(jī)的型號均為MSP430F149。所述時間管理與下發(fā)設(shè)備設(shè)置在考點管理中心，I考場接收終端至第η考場接收終端分別安裝在第I考場至第η考場。所述LED顯示屏包括驅(qū)動芯片和LED點陣屏。本發(fā)明的有益效果為I)通過設(shè)置一個時間管理與下發(fā)設(shè)備，統(tǒng)ー下發(fā)考試時間信息與語音提示信息，使各考場時間統(tǒng)一，保證了考試的公平性，降低監(jiān)考人員誤操作的可能性。2)時間管理與下發(fā)設(shè)備和各個考場接收終端之間采用無線的方式連接，減少布線的施工流程，降低施工成本。無線信道基于ZigBeePro協(xié)議和ΙΕΕΕ802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)，無線連接可靠穩(wěn)定，抗干擾性強(qiáng)。3)通過設(shè)計ー個屏蔽儀控制模塊可以使屏蔽儀自動工作，大大減少了監(jiān)考人員的操作量，從而顯著降低了誤操作的可能，能夠提高聽カ考試乃至各種大型考試的公平性。4)本發(fā)明實現(xiàn)簡單，成本低廉，只需在考點管理中心計算機(jī)上簡單修改軟件程序就可以應(yīng)用到各級各類大型考試考點中，十分便于大規(guī)模推廣應(yīng)用，有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。


圖I為本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)圖；圖2為時間管理與下發(fā)設(shè)備構(gòu)成圖；圖3為考場接收終端構(gòu)成圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)說明如圖I所示，ー種新型智能考場管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下時間管理與下發(fā)設(shè)備通過ZigBee/IEEE802. 15. 4信道I分別連接第I考場接收終端至第η考場接收終端；η > I ;如圖2所示，時間管理與下發(fā)設(shè)備的結(jié)構(gòu)如下計算機(jī)連接USB/UART芯片，第一單片機(jī)分別連接USB/UART芯片、第一 CC2530芯片、第一編程接ロ、第一供電電路、第一復(fù)位電路和第一晶振，第一 CC2530芯片分別連接第二晶振、第二供電電路、第一射頻電路、第二復(fù)位電路和第二編程接ロ ；第一單片機(jī)、USB/UART芯片、第一編程接ロ、第一供電電路、第一復(fù)位電路和第一晶振構(gòu)成第一單片機(jī)模塊；第一 CC2530芯片、第二晶振、第二供電電路、第一射頻電路、第二復(fù)位電路和第二編程接ロ構(gòu)成協(xié)調(diào)器模塊；如圖3所示，具有相同結(jié)構(gòu)的第I考場接收終端至第η考場接收終端的結(jié)構(gòu)如下第二 CC2530芯片分別連接第三晶振、第三供電電路、第二射頻電路、第三復(fù)位電路和第三編程接ロ ；第二單片機(jī)分 別連接第二 CC2530芯片、第四編程接ロ、繼電器驅(qū)動電路、第四供電電路、UART/RS485轉(zhuǎn)換電路、第四晶振、揚(yáng)聲器驅(qū)動電路和第四復(fù)位電路；第二 CC2530芯片、第三晶振、第三供電電路、第二射頻電路、第三復(fù)位電路和第三編程接ロ構(gòu)成路由器?！缞A，第二單片機(jī)、第四編程接ロ、繼電器驅(qū)動電路、第四供電電路、UART/RS485轉(zhuǎn)換電路、第四晶振、揚(yáng)聲器驅(qū)動電路和第四復(fù)位電路構(gòu)成第二單片機(jī)模塊；LED顯示屏通過RS485總線2連接UART/RS485轉(zhuǎn)換電路，揚(yáng)聲器連接揚(yáng)聲器驅(qū)動電路。 繼電器驅(qū)動電路連接繼電器線圈，繼電器的一端具有220VAC插頭，該220VAC插頭與220VAC電源的插座裝配在一起，從而繼電器與220VAC電源連接，繼電器的另一端具有220VAC插孔，該220VAC插孔與屏蔽儀的插頭裝配在一起，從而繼電器連接屏蔽儀；繼電器和屏蔽儀構(gòu)成屏蔽儀控制模塊。計算機(jī)裝有Windows操作系統(tǒng)和考試管理軟件，它通過USB接ロ連接USB/UART芯片。USB/UART芯片連接第一單片機(jī)。第一編程接口和第四編程接ロ均為JTAG接ロ ；第一晶振和第四晶振的頻率均為8MHz ；第二晶振和第三晶振的頻率均為32MHz ；第一單片機(jī)和第二單片機(jī)的型號均為MSP430F149。時間管理與下發(fā)設(shè)備設(shè)置在考點管理中心，I考場接收終端至第η考場接收終端分別安裝在第I考場至第η考場。LED顯示屏用于顯示時間，LED顯示屏包括驅(qū)動芯片和LED點陣屏。本發(fā)明的工作過程如下時間管理與下發(fā)設(shè)備下發(fā)時間、語音等信息到各考場接收終端，每個考場接收終端進(jìn)行處理后執(zhí)行顯示播放等動作。計算機(jī)上運行有采用Visual Studio2010開發(fā)的考試管理軟件，該考試管理軟件具有分階段設(shè)定考試時間(比如發(fā)卷時間，聽カ考試開始時間，聽カ考試結(jié)束時間，收答題卡I時間，收答題卡2時間，考試結(jié)束時間等)，按時間設(shè)定語音提示信息，按時間設(shè)定屏蔽儀開啟與關(guān)閉等功能。考試管理軟件能夠接受工作人員的設(shè)定信息，并通過USB接ロ發(fā)送USB/UART芯片。USB/UART芯片將計算機(jī)USB接ロ發(fā)來的信號轉(zhuǎn)換成TTL信號并發(fā)送至第一單片機(jī)的UARTO。第一單片機(jī)接收計算機(jī)下達(dá)的各項指令，經(jīng)過處理后，通過UARTl發(fā)送給第一CC2530芯片；第一編程接ロ為第一單片機(jī)提供一個編程和調(diào)試的接ロ ；第一供電電路將外部5V電源(來至USB)轉(zhuǎn)換成3. 3V為第一單片機(jī)供電。第一晶振為第一單片機(jī)提供8MHz的時鐘信號；第一復(fù)位電路一方面為第一單片機(jī)提供上電復(fù)位操作的功能，另ー方面為用戶提供對第一單片機(jī)手動復(fù)位操作的功能，用戶可以在系統(tǒng)異常時通過復(fù)位使系統(tǒng)恢復(fù)正常。第一 CC2530芯片支持ZigBeePRO協(xié)議，通過對協(xié)議棧的開發(fā)將其設(shè)置為ZigBee協(xié)調(diào)器。第二晶振為第一 CC2530芯片提供32MHz的時鐘信號；第二供電電路將5V電源(來至USB)轉(zhuǎn)換為3. 3V為第一 CC2530芯片供電；第一射頻電路負(fù)責(zé)將第一 CC2530芯片調(diào)制完成的2. 4GHz信號向外發(fā)射。第二復(fù)位電路一方面為第一 CC2530芯片提供上電復(fù)位操作的功能，另ー方面為用戶提供對第一 CC2530芯片手動復(fù)位操作的功能，用戶可以在系統(tǒng)異常時通過復(fù)位使系統(tǒng)恢復(fù)正常；第二編程接ロ為第二 CC2530芯片提供一個編程和調(diào)試的 接ロ。協(xié)調(diào)器模塊負(fù)責(zé)整個無線網(wǎng)絡(luò)的建立，并廣播由UART接ロ接收到的時間，語音等信息。針對各類考試，工作人員打開考試管理軟件，在軟件界面上進(jìn)行設(shè)定，包括考試開始時間，聽カ開始時間，收答題卡時間，收卷時間等，并在各時間點設(shè)定相應(yīng)的語音提示信息，語首提不イ目息可以是事先錄制好的語首文件。協(xié)調(diào)器模塊具有功率放大電路，將無線發(fā)射信號的功率調(diào)整到46dbm左右，通過廣播的方式將數(shù)據(jù)下發(fā)給各個考場接收終端。每個考場接收終端由路由器模塊與第二單片機(jī)模塊組成，第二 CC2530芯片接收時間管理與下發(fā)設(shè)備下發(fā)的考試時間和語音信息，送入第二單片機(jī)的UART0，從而第二單片機(jī)對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。第二單片機(jī)對數(shù)據(jù)處理后，將相應(yīng)的時間信息發(fā)送給LED顯示屏顯示，將相應(yīng)的語音信息發(fā)送給揚(yáng)聲器以產(chǎn)生提示語音，將屏蔽儀開關(guān)信息發(fā)送給繼電器，從而控制屏蔽儀的開啟與停止。第二 CC2530芯片支持ZigBeePRO協(xié)議棧，通過對協(xié)議棧進(jìn)行設(shè)置和相應(yīng)的開發(fā)，將其設(shè)置為ZigBee路由器。路由器模塊可以加入?yún)f(xié)調(diào)器模塊建立的ZigBee網(wǎng)絡(luò)，并具有路由功能，可以增大網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。路由器模塊通過UART接ロ與第二單片機(jī)模塊連接；第三晶振為第二CC2530芯片提供32MHz的時鐘信號；第三供電電路將220V普通交流電源轉(zhuǎn)換為3. 3V為第ニ CC2530芯片供電；第二射頻電路將第二 CC2530芯片調(diào)制完成的2. 4GHz信號向外發(fā)送；第三復(fù)位電路一方面為第二 CC2530芯片提供上電復(fù)位操作的功能，另ー方面為用戶提供對第二 CC2530芯片手動復(fù)位操作的功能，用戶可以在系統(tǒng)異常時通過復(fù)位使系統(tǒng)恢復(fù)正常；第三編程接ロ為第二 CC2530芯片提供一個編程和調(diào)試的接ロ。第二單片機(jī)模塊由ー個MSP430F149單片機(jī)和相應(yīng)的外圍電路組成，路由器模塊將接受來的時間和語音信息通過UART發(fā)送給第二單片機(jī)進(jìn)行處理，第二單片機(jī)對數(shù)據(jù)處理后的相應(yīng)的數(shù)據(jù)發(fā)送給LED顯示屏和揚(yáng)聲器。第四編程接ロ為第二單片機(jī)提供ー個編程和調(diào)試的接ロ ；繼電器驅(qū)動電路按照第二單片機(jī)產(chǎn)生的開關(guān)信號，驅(qū)動繼電器工作；第四供電電路將220V普通交流電源轉(zhuǎn)換為3. 3V為第二單片機(jī)供電；UART/RS485轉(zhuǎn)換電路將單片機(jī)的UART信號轉(zhuǎn)成RS485信號，提供給LED顯示屏；第四晶振為第二單片機(jī)提供8MHz 的時鐘信號；揚(yáng)聲器驅(qū)動電路將第二單片機(jī)D/A轉(zhuǎn)化器發(fā)出的模擬信號的功率放大，驅(qū)動揚(yáng)聲器工作；第四復(fù)位電路一方面為第二單片機(jī)提供上電復(fù)位操作的功能，另ー方面為用戶提供對第二單片機(jī)手動復(fù)位操作的功能，用戶可以在系統(tǒng)異常時通過復(fù)位使系統(tǒng)恢復(fù)正常。LED顯示屏用于顯示時間，揚(yáng)聲器發(fā)出ー些語音提示信息(按照管理中心的要求)供監(jiān)考人員參考；揚(yáng)聲器信號由第二單片機(jī)的D/Α轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生，并經(jīng)過揚(yáng)聲器驅(qū)動電路將功率放大后提供給揚(yáng)聲器。
第二單片機(jī)通過繼電器控制屏蔽儀的電源處于接通或關(guān)斷狀態(tài)，從而使其工作或停止。屏蔽儀可以按規(guī)定的時間工作或停止。
權(quán)利要求
1.一種新型智能考場管理系統(tǒng)，其特征在于，它的結(jié)構(gòu)如下時間管理與下發(fā)設(shè)備通過ZigBee/IEEE802. 15. 4信道(I)分別連接第I考場接收終端至第η考場接收終端；η彡I ; 時間管理與下發(fā)設(shè)備的結(jié)構(gòu)如下計算機(jī)連接USB/UART芯片，第一單片機(jī)分別連接USB/UART芯片、第一 CC2530芯片、第一編程接口、第一供電電路、第一復(fù)位電路和第一晶振，第一 CC2530芯片分別連接第二晶振、第二供電電路、第一射頻電路、第二復(fù)位電路和第二編程接口 ；第一單片機(jī)、USB/UART芯片、第一編程接口、第一供電電路、第一復(fù)位電路和第一晶振構(gòu)成第一單片機(jī)模塊；第一 CC2530芯片、第二晶振、第二供電電路、第一射頻電路、第二復(fù)位電路和第二編程接口構(gòu)成協(xié)調(diào)器模塊； 具有相同結(jié)構(gòu)的第I考場接收終端至第η考場接收終端的結(jié)構(gòu)如下第二 CC2530芯片分別連接第二晶振、第二供電電路、第二射頻電路、第二復(fù)位電路和第二編程接口 ；第二單片機(jī)分別連接第二 CC2530芯片、第四編程接口、繼電器驅(qū)動電路、第四供電電路、UART/RS485轉(zhuǎn)換電路、第四晶振、揚(yáng)聲器驅(qū)動電路和第四復(fù)位電路；第二 CC2530芯片、第三晶振、第三供電電路、第二射頻電路、第三復(fù)位電路和第三編程接口構(gòu)成路由器模塊，第二單片機(jī)、第四編程接口、繼電器驅(qū)動電路、第四供電電路、UART/RS485轉(zhuǎn)換電路、第四晶振、揚(yáng)聲器驅(qū)動電路和第四復(fù)位電路構(gòu)成第二單片機(jī)模塊； LED顯示屏通過RS485總線(2)連接UART/RS485轉(zhuǎn)換電路，揚(yáng)聲器連接揚(yáng)聲器驅(qū)動電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型智能考場管理系統(tǒng)，其特征在于，所述繼電器驅(qū)動電路連接繼電器，繼電器的一端具有220VAC插頭，該220VAC插頭與220VAC電源的插座裝配在一起，從而繼電器與220VAC電源連接，繼電器的另一端具有220VAC插孔，該220VAC插孔與屏蔽儀的插頭裝配在一起，從而繼電器連接屏蔽儀；繼電器和屏蔽儀構(gòu)成屏蔽儀控制模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型智能考場管理系統(tǒng)，其特征在于，所述計算機(jī)裝有Windows操作系統(tǒng)和考試管理軟件，它通過USB接口連接USB/UART芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型智能考場管理系統(tǒng)，其特征在于，所述USB/UART芯片連接至第一單片機(jī)的UARTO。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型智能考場管理系統(tǒng)，其特征在于，所述第一編程接口和第四編程接口均為JTAG接口 ； 所述第一晶振和第四晶振的頻率均為8MHz ； 所述第二晶振和第二晶振的頻率均為32MHz ； 所述第一單片機(jī)和第二單片機(jī)的型號均為MSP430F149。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型智能考場管理系統(tǒng)，其特征在于，所述時間管理與下發(fā)設(shè)備設(shè)置在考點管理中心，I考場接收終端至第η考場接收終端分別安裝在第I考場至第η考場。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型智能考場管理系統(tǒng)，其特征在于，所述LED顯示屏包括驅(qū)動芯片和LED點陣屏。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和自動化技術(shù)領(lǐng)域的一種新型智能考場管理系統(tǒng)。它的結(jié)構(gòu)如下時間管理與下發(fā)設(shè)備通過ZigBee/IEEE802.15.4信道分別連接第1考場接收終端至第n考場接收終端。本發(fā)明的有益效果為1)保證了考試的公平性，降低監(jiān)考人員誤操作的可能性。2)無線連接可靠穩(wěn)定，抗干擾性強(qiáng)。3)大大減少了監(jiān)考人員的操作量，從而顯著降低了誤操作的可能，能夠提高聽力考試乃至各種大型考試的公平性。4)本發(fā)明實現(xiàn)簡單，成本低廉。
文檔編號G05B19/418GK102662359SQ20121010583
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月11日
發(fā)明者白焰, 程陽, 黃從智 申請人:華北電力大學(xué)