专利名称：一种中小学生自主学习辅助督促系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种中小学生自主学习辅助督促系统，该发明属于电子信息技术领域。
背景技术：
随着时代的发展，科学技术已成为第一生产力，人们越来越重视教育，无论是社会还是家庭，都加大了对教育的投入。伴随新时期中国各方面实力的提升，人们的生活水平有了翻天覆地的变化。生活在这个时期的我们，学习环境越来越优越了，宽敞明亮的教室，含金量越来越高的教材，能力越来越优秀的教师，父母更是千方百计的要为孩子创造更多更好的物质生活条件。据调查，在全国大中小城镇中，大多父母都忙于工作，陪子女的时间是越来越少了，更不用说是辅导功课，大多是爷爷奶奶或外公外婆陪孩子们度过了童年。据全国妇联统计，全国留守儿童的人数约为5800万，其中14岁以下的留守儿童超过4000万。平均每四个农村儿童中就有一个多留守儿童。父母期望孩子的进步与优秀，孩子自己也渴望自己能成长为德智体美劳全面发展的好学生。但中小学生特别是小学生和初中生，由于年龄较小，自我管理和约束能力都不太强，在学校需要老师用心的指导和督促，在家也需要父母悉心指导和督促。但在很多时候，由于父母工作繁忙，甚至长期外出务工，孩子在家往往是由爷爷奶奶和外公外婆照料。爷爷奶奶和外公外婆难免对孩子有些溺爱，并且由于年岁已高，精力有限，以及对孩子的学习情况也不是很了解等原因，不能够很好地对孩子的学习进行督促。虽然每天都为孩子制定了一个个科学的学习计划，但一个又一个计划又在电脑、电视、MP3、手机、游戏机等的诱惑中被抛于脑后，甚至经常会出现深夜赶作业和新学期开学前赶作业的情况。这一现状，正严重影响着心智正处于成长期的中小学生的自主学习习惯的形成和自我约束能力的培养。如何能让中小学生在家里没有老师和父母的督导下，也能够合理安排作息时间和完成学习计划呢？为此本发明提出和开发了一套自主学习辅助督促系统。该系统是一款针对中小学生自我控制能力差，不能合理安排学习和娱乐时间的特性而设计的，期望达到让学生能自理时间，进行有效率的学习，同时逐渐形成良好的自主学习习惯和提高我们的自我约束能力的目的。
发明内容
本发明的目的是通过发明一种可以替代家长督促的自主学习辅助督促系统，该系统能让中小学生在家里没有老师和父母的督导下，也能够合理安排作息时间和完成学习计划。系统的主要功能如下:(I)学习计划输入:在前天晚上或当天早上，家长利用语音在系统里输入孩子要在什么时间做什么事，即输入学习计划。(2)学习任务语音提醒:当到达了学习时段，系统能对该时段的学习任务进行语音提醒。(3)学习计划监督:在学习任务语音提醒后，安装于书桌的人体红外感应器能判断学习者是否到位，如未到位便每隔一段时间(如2分钟)进行一次提醒，如已到位便停止提醒；人体红外感应器在学习时段还能对学习者进行不间断监控，如遇学习者中途有事离开一段时间(如5分钟)后，如仍处于学习时段，系统能对学习者进行再次提醒。(4)噪音监控:系统能自动检测学习环境噪声，当环境噪声超过设定值影响到学生学习时，能进行警报提示。例如学生在认真学习，门外家长看电视声音较大，噪音模块就会发信息给语音模块，告诉门外的家长声音太大。本发明的其他优点及目标可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述:图1示出了一种中小学生自主学习辅助督促系统总体框架图；图2示出了一种中小学生自主学习辅助督促系统的主要控制电路；图3示出了一种中小学生自主学习辅助督促系统语音模块电路图；图4示出了一种中小学生自主学习辅助督促系统实时时钟模块电路图；图5示出了一种中小学生自主学习辅助督促系统红外人体感应模块电路图；图6示出了一种中小学生自主学习辅助督促系统噪音感应模块电路图；图7示出了一种中小学生自主学习辅助督促系统单片机软件总体流程图。
具体实施例方式以下将参照附图，对本发明的优选实施案例进行详细的描述。参见图1，自主学习辅助监督系统是以单片机(AT89S52)为控制中心，控制整个系统的运行，主要是接收人体感应模块信号、噪音感应信号和键盘操作信号，以及定时给语音模块发送命令和控制IXD显示屏。语音模块接收单片机通过SPI总线发送的命令，实现录音和放音的功能，是由ISD4004即外围电路组成。ISD4004可以实现8分钟的录音，有录音操作、放音操作、快进、单个擦除和全体擦除。人体感应模块是基于ME003探头组成的DYP-ME003，能全自动感应。人进入其感应范围则输出高电平；人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。参见图2，自主学习辅助督促系统主要是通过单片机来控制其它模块准确无误的运作，它通过接收按键信息来设定整个系统，比如录音、放音、复位单片机、设定系统时间、设定播报语音时间等。在设定好整个系统后，单片机时刻读取时钟模块的时间，来决定是否要通过SPI发送命令告诉语音模块，播放哪段语音。单片机选择ATMEL公司的AT89S52，封装为ΗΠΡ，40个引脚，它是一种低功耗、高性能CM0S8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器，能满足自主学习辅助督促系统的应用要求。系统控制模块包括了液晶显示屏IXD1602模块，如图中的J9所示。它是单片机与液晶显示屏IXD1602的连接接口，液晶显示屏LCD1602主要就是显示系统时间，以及在设定系统的各种参数时起到一个人机交互界面。参见图3，自主学习辅助督促系统由单片机(AT89S51)、IXD显示屏、语音模块(ISD4004)、红外人体感应器以及噪音检测器等构成。其中语音模块由ISD4004、麦克风、喇口八、LED灯、功率放大器等组成。ISD4004在按键控制下(按下REC键)或者在单片机SPI发送命令下，人对着麦克风说话，实现录音操作。家长录下语音，提示学生在哪个时刻断该做什么作业。然后再按PLAY或者在单片机SPI发送命令下，输出信号到喇叭，实现放音操作，提示学生应该做什么了。该模块通过ISD4004的串行输出端MIS0、串行输入端M0S1、时钟输入端SCLK、片选SS与单片机通信。ISD4004支持线录和咪头录音。线录时，拔下线录和咪头录音选择的2个短路帽(图中的Jl和J2)，然后把板子的3.5音频座和音频源连接上。咪头录音时，把咪头插到板子上，线路或咪头录音选择的2个短路帽都插上，按住控制板上的SET键后，本板子上的录首指TjV灯D12売起，对着咪头说话即可实现咪头录首。录好一段后松开SET键；如果要再录下一段，再次按住SET键。后面的每段都这样操作，每录完一段，液晶屏就会把本段语音的起始和结束地址显示出来。参见图4，实时时钟模块是整个系统运行的基础。没有时间，整个系统就瘫痪了，所以设计好时钟模块是非常重要的。本发明选择用DS1302来作为万年历时钟芯片。DS1302是DALLAS公司推出的涓流充电时钟芯片，内含有一个实时时钟/日历和31字节静态RAM，通过简单的串行接口就可与单片机进行通信。时钟操作可通过AM/PM指示决定采用24或12小时格式。DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信，仅需用到三个口线=(I)RST复位；(2) I/O数据线；(3) SCLK串行时钟。时钟RAM的读/写数据以一个字节或多达31个字节的字符组方式通信。DS1302有两个电源引脚:一个主电源引脚和一个备用电源引脚。备用电源我们采用CR2032电池，电压3V。在主电源被切断的情况下，实时时钟任然可以工作，方便下次主电源上电后不用再重新设定时间。参见图5，系统要求红外人体感应模块能够在一定的范围内检测到学生的存在，以确定其是否在房间内。当语音模块播报该开始做某门作业时，在一定的时间范围内(如2分钟)没有检测到学生的存在，则红外人体感应模块输出一个信号给单片机，然后单片机根据信号做出判断，发命令给语音模块再次提示学生该做作业了，直到检测到学生为止。如果在中途学生有突发事件(如上厕所)离开一会，则在红外人体感应模块没有感应到学生的一段时间(如5分钟)后，再次播报语音提示学生回来做作业了。此处，本发明选择了DIY-ME003模块来检测学生是否在房间内。它可以感应的范围是7米，角度100度。参见图6，噪音感应模块的主要功能就是当环境中的噪音(如电视声音或者有人大声喧哗)太大了，影响到了学生学习的时候，发送一个信号给单片机，然后单片机发信号给蜂鸣器或者发送命令给语音模块提示降低声音，以免打扰到学生学习。噪音的感应是通过咪头MIC来录入声音，产生模拟信号，经过三极管和比较器的处理，输出一个高或者低电平，发送给单片机的中断IO 口上。参见图7，自主学习辅助督促系统单片机软件可分为IXD显示程序、语音模块通信程序和键盘程序三大部分。自主学习辅助督促系统单片机采用AT89S52，该单片机为51系列编程指令。由于本系统实现的功能比较多，有通信模块、显示模块、键盘模块等，因此对于单片机要求还是比较高的。由于该单片机有一个SPI串行通讯接口，因此利用这个通讯接口，便可以方便地与语音模块串行通信。
权利要求
1.一种中小学生自主学习辅助督促系统，其特征在于该系统由AT89S52单片机控制模块、红外人体感应模块、噪音检测模块、LCD显示屏、键盘、时钟芯片以及定时接收命令的语首丰旲块等组成。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于支持学习计划输入:在前天晚上或当天早上，家长利用语音在系统里输入孩子要在什么时间做什么事，即输入学习计划。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于支持学习任务语音提醒:当到达了学习时段，系统能对该时段的学习任务进行语音提醒。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于支持学习计划监督:在学习任务语音提醒后，安装于书桌的人体红外感应器能判断学习者是否到位，如未到位便每隔一段时间(如2分钟)进行一次提醒，如已到位便停止提醒；人体红外感应器在学习时段还能对学习者进行不间断监控，如遇学习者中途有事离开一段时间(如5分钟)后，如仍处于学习时段，系统能对学习者进行再次提醒。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于支持噪音监控:系统能自动检测学习环境噪声，当环境噪声超过设定值影响到学生学习时，能进行警报提示，例如学生在认真学习，门外家长看电视声音较大，噪音模块就会发信息给语音模块，告诉门外的家长声音太大。
全文摘要
本发明公开一种中小学生自主学习辅助督促系统，其特征在于该系统由AT89S52单片机控制模块、红外人体感应模块、噪音检测模块、LCD显示屏、键盘、时钟芯片以及定时接收命令的语音模块等组成，能实现以下功能(1)学习计划输入在前天晚上或当天早上输入学习计划；(2)学习任务语音提醒当到达了学习时段，系统能对该时段的学习任务进行语音提醒；(3)学习计划监督在学习任务语音提醒后，人体红外感应器能判断学习者是否到位及对学习者进行不间断监控；(4)噪音监控系统能自动检测学习环境噪声，当环境噪声超过设定值影响到学生学习时，将进行警报提示。
文档编号G05B19/042GK103207579SQ20131008605
公开日2013年7月17日 申请日期2013年3月18日 优先权日2013年3月18日
发明者尹浩越, 向宇, 谢斌强 申请人:尹浩越, 向宇, 谢斌强