一种新型智能考场管理系统

1.一种新型智能考场管理系统，其特征在于，它的结构如下：时间管理与下发设备通过ZigBee/IEEE802.15.4信道（1）分别连接第1考场接收终端至第n考场接收终端；n≥1；
时间管理与下发设备的结构如下：计算机连接USB/UART芯片，第一单片机分别连接USB/UART芯片、第一CC2530芯片、第一编程接口、第一供电电路、第一复位电路和第一晶振，第一CC2530芯片分别连接第二晶振、第二供电电路、第一射频电路、第二复位电路和第二编程接口；第一单片机、USB/UART芯片、第一编程接口、第一供电电路、第一复位电路和第一晶振构成第一单片机模块；第一CC2530芯片、第二晶振、第二供电电路、第一射频电路、第二复位电路和第二编程接口构成协调器模块；
具有相同结构的第1考场接收终端至第n考场接收终端的结构如下：第二CC2530芯片分别连接第三晶振、第三供电电路、第二射频电路、第三复位电路和第三编程接口；第二单片机分别连接第二CC2530芯片、第四编程接口、继电器驱动电路、第四供电电路、UART/RS485转换电路、第四晶振、扬声器驱动电路和第四复位电路；第二CC2530芯片、第三晶振、第三供电电路、第二射频电路、第三复位电路和第三编程接口构成路由器模块，第二单片机、第四编程接口、继电器驱动电路、第四供电电路、UART/RS485转换电路、第四晶振、扬声器驱动电路和第四复位电路构成第二单片机模块；
LED显示屏通过RS485总线（2）连接UART/RS485转换电路，扬声器连接扬声器驱动电路。
2.根据权利要求1所述的一种新型智能考场管理系统，其特征在于，所述继电器驱动电路连接继电器，继电器的一端具有220VAC插头，该220VAC插头与220VAC电源的插座装配在一起，从而继电器与220VAC电源连接，继电器的另一端具有220VAC插孔，该220VAC插孔与屏蔽仪的插头装配在一起，从而继电器连接屏蔽仪；继电器和屏蔽仪构成屏蔽仪控制模块。
3.根据权利要求1所述的一种新型智能考场管理系统，其特征在于，所述计算机装有Windows操作系统和考试管理软件，它通过USB接口连接USB/UART芯片。
4.根据权利要求1所述的一种新型智能考场管理系统，其特征在于，所述USB/UART芯片连接至第一单片机的UART0。
5.根据权利要求1所述的一种新型智能考场管理系统，其特征在于，所述第一编程接口和第四编程接口均为JTAG接口；
所述第一晶振和第四晶振的频率均为8MHz；
所述第二晶振和第三晶振的频率均为32MHz；
所述第一单片机和第二单片机的型号均为MSP430F149。
6.根据权利要求1所述的一种新型智能考场管理系统，其特征在于，所述时间管理与下发设备设置在考点管理中心，第1考场接收终端至第n考场接收终端分别安装在第1考场至第n考场。
7.根据权利要求1所述的一种新型智能考场管理系统，其特征在于，所述LED显示屏包括驱动芯片和LED点阵屏。

一种新型智能考场管理系统\n技术领域\n[0001] 本发明属于无线传感器网络和自动化技术领域，特别涉及一种新型智能考场管理系统。\n背景技术\n[0002] 目前，国家的大型考试，由于没有一个统一的时间基准，各考场监考老师只能根据自己携带的手表或考试铃声来估计判断考试时间的开始和结束，这种时间上的不统一，往往造成各考场试卷收发时间不一致，从而在一定程度上影响了考试的公平性。甚至一些考点要派专人通过吹哨的方式通知各考场监考老师执行各项操作，这种方式不仅浪费了人力，而且由于信号单一，使得监考老师更容易产生误操作，误操作一旦发生，就会严重影响考生情绪，损害考生权益。另外，为了防止考试时，考生利用手机等无线设备作弊，每个考场通常会布置一台手机屏蔽仪，来屏蔽多个无线信道。屏蔽仪采用220VAC供电，某些考试（比如大学英语四六级）在听力阶段要求关闭屏蔽仪，这样又增加了监考老师操作的复杂程度，某些考场可能会由于监考老师的疏忽没有及时关闭屏蔽仪，使该考场听力信号质量下降，从而影响了考试的公平性。\n[0003] 针对以上情况，考点需要一套通用的智能考场管理系统，同步考点内各考场的时间，优化考试环境，保证考试的公平性。\n发明内容\n[0004] 本发明针对上述缺陷公开了一种新型智能考场管理系统。本发明的目的在于解决背景技术所述的考场时间不统一问题，并在此基础上增加了考场语音提示，考场屏蔽仪自动开启与关闭等功能。\n[0005] 一种新型智能考场管理系统的结构如下：时间管理与下发设备通过ZigBee/IEEE802.15.4信道分别连接第1考场接收终端至第n考场接收终端；n≥1；\n[0006] 时间管理与下发设备的结构如下：计算机连接USB/UART芯片（USB端），第一单片机分别连接USB/UART芯片（UART端）、第一CC2530芯片、第一编程接口、第一供电电路、第一复位电路和第一晶振，第一CC2530芯片分别连接第二晶振、第二供电电路、第一射频电路、第二复位电路和第二编程接口；第一单片机、USB/UART芯片、第一编程接口、第一供电电路、第一复位电路和第一晶振构成第一单片机模块；第一CC2530芯片、第二晶振、第二供电电路、第一射频电路、第二复位电路和第二编程接口构成协调器模块；\n[0007] 具有相同结构的第1考场接收终端至第n考场接收终端的结构如下：第二CC2530芯片分别连接第三晶振、第三供电电路、第二射频电路、第三复位电路和第三编程接口；\n第二单片机分别连接第二CC2530芯片、第四编程接口、继电器驱动电路、第四供电电路、UART/RS485转换电路、第四晶振、扬声器驱动电路和第四复位电路；第二CC2530芯片、第三晶振、第三供电电路、第二射频电路、第三复位电路和第三编程接口构成路由器模块，第二单片机、第四编程接口、继电器驱动电路、第四供电电路、UART/RS485转换电路、第四晶振、扬声器驱动电路和第四复位电路构成第二单片机模块；\n[0008] LED显示屏通过RS485总线连接UART/RS485转换电路，扬声器连接扬声器驱动电路。\n[0009] 所述继电器驱动电路连接继电器，继电器的一端具有220VAC插头，该220VAC插头与220VAC电源的插座装配在一起，从而继电器与220VAC电源连接，继电器的另一端具有\n220VAC插孔，该220VAC插孔与屏蔽仪的插头装配在一起，从而继电器连接屏蔽仪；继电器和屏蔽仪构成屏蔽仪控制模块。\n[0010] 所述计算机装有Windows操作系统和考试管理软件，它通过USB接口连接USB/UART芯片（USB端）。\n[0011] 所述USB/UART芯片（UART端）连接至第一单片机的UART0。\n[0012] 所述第一编程接口和第四编程接口均为JTAG接口；\n[0013] 所述第一晶振和第四晶振的频率均为8MHz；\n[0014] 所述第二晶振和第三晶振的频率均为32MHz；\n[0015] 所述第一单片机和第二单片机的型号均为MSP430F149。\n[0016] 所述时间管理与下发设备设置在考点管理中心，第1考场接收终端至第n考场接收终端分别安装在第1考场至第n考场。\n[0017] 所述LED显示屏包括驱动芯片和LED点阵屏。\n[0018] 本发明的有益效果为：\n[0019] 1）通过设置一个时间管理与下发设备，统一下发考试时间信息与语音提示信息，使各考场时间统一，保证了考试的公平性，降低监考人员误操作的可能性。\n[0020] 2）时间管理与下发设备和各个考场接收终端之间采用无线的方式连接，减少布线的施工流程，降低施工成本。无线信道基于ZigBeePro协议和IEEE802.15.4标准，无线连接可靠稳定，抗干扰性强。\n[0021] 3）通过设计一个屏蔽仪控制模块可以使屏蔽仪自动工作，大大减少了监考人员的操作量，从而显著降低了误操作的可能，能够提高听力考试乃至各种大型考试的公平性。\n[0022] 4）本发明实现简单，成本低廉，只需在考点管理中心计算机上简单修改软件程序就可以应用到各级各类大型考试考点中，十分便于大规模推广应用，有显著的经济效益和社会效益。\n附图说明\n[0023] 图1为本发明总体结构图；\n[0024] 图2为时间管理与下发设备构成图；\n[0025] 图3为考场接收终端构成图。\n具体实施方式\n[0026] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明：\n[0027] 如图1所示，一种新型智能考场管理系统的结构如下：时间管理与下发设备通过ZigBee/IEEE802.15.4信道1分别连接第1考场接收终端至第n考场接收终端；n≥1；\n[0028] 如图2所示，时间管理与下发设备的结构如下：计算机连接USB/UART芯片，第一单片机分别连接USB/UART芯片、第一CC2530芯片、第一编程接口、第一供电电路、第一复位电路和第一晶振，第一CC2530芯片分别连接第二晶振、第二供电电路、第一射频电路、第二复位电路和第二编程接口；第一单片机、USB/UART芯片、第一编程接口、第一供电电路、第一复位电路和第一晶振构成第一单片机模块；第一CC2530芯片、第二晶振、第二供电电路、第一射频电路、第二复位电路和第二编程接口构成协调器模块；\n[0029] 如图3所示，具有相同结构的第1考场接收终端至第n考场接收终端的结构如下：\n第二CC2530芯片分别连接第三晶振、第三供电电路、第二射频电路、第三复位电路和第三编程接口；第二单片机分别连接第二CC2530芯片、第四编程接口、继电器驱动电路、第四供电电路、UART/RS485转换电路、第四晶振、扬声器驱动电路和第四复位电路；第二CC2530芯片、第三晶振、第三供电电路、第二射频电路、第三复位电路和第三编程接口构成路由器模块，第二单片机、第四编程接口、继电器驱动电路、第四供电电路、UART/RS485转换电路、第四晶振、扬声器驱动电路和第四复位电路构成第二单片机模块；\n[0030] LED显示屏通过RS485总线2连接UART/RS485转换电路，扬声器连接扬声器驱动电路。\n[0031] 继电器驱动电路连接继电器线圈，继电器的一端具有220VAC插头，该220VAC插头与220VAC电源的插座装配在一起，从而继电器与220VAC电源连接，继电器的另一端具有\n220VAC插孔，该220VAC插孔与屏蔽仪的插头装配在一起，从而继电器连接屏蔽仪；继电器和屏蔽仪构成屏蔽仪控制模块。\n[0032] 计算机装有Windows操作系统和考试管理软件，它通过USB接口连接USB/UART芯片。\n[0033] USB/UART芯片连接第一单片机。\n[0034] 第一编程接口和第四编程接口均为JTAG接口；\n[0035] 第一晶振和第四晶振的频率均为8MHz；\n[0036] 第二晶振和第三晶振的频率均为32MHz；\n[0037] 第一单片机和第二单片机的型号均为MSP430F149。\n[0038] 时间管理与下发设备设置在考点管理中心，1考场接收终端至第n考场接收终端分别安装在第1考场至第n考场。\n[0039] LED显示屏用于显示时间，LED显示屏包括驱动芯片和LED点阵屏。\n[0040] 本发明的工作过程如下：\n[0041] 时间管理与下发设备下发时间、语音等信息到各考场接收终端，每个考场接收终端进行处理后执行显示播放等动作。\n[0042] 计算机上运行有采用Visual Studio2010开发的考试管理软件，该考试管理软件具有分阶段设定考试时间（比如发卷时间，听力考试开始时间，听力考试结束时间，收答题卡1时间，收答题卡2时间，考试结束时间等），按时间设定语音提示信息，按时间设定屏蔽仪开启与关闭等功能。考试管理软件能够接受工作人员的设定信息，并通过USB接口发送USB/UART芯片。USB/UART芯片将计算机USB接口发来的信号转换成TTL信号并发送至第一单片机的UART0。\n[0043] 第一单片机接收计算机下达的各项指令，经过处理后，通过UART1发送给第一CC2530芯片；第一编程接口为第一单片机提供一个编程和调试的接口；第一供电电路将外部5V电源（来至USB）转换成3.3V为第一单片机供电。第一晶振为第一单片机提供8MHz的时钟信号；第一复位电路一方面为第一单片机提供上电复位操作的功能，另一方面为用户提供对第一单片机手动复位操作的功能，用户可以在系统异常时通过复位使系统恢复正常。\n[0044] 第一CC2530芯片支持ZigBeePRO协议，通过对协议栈的开发将其设置为ZigBee协调器。第二晶振为第一CC2530芯片提供32MHz的时钟信号；第二供电电路将5V电源（来至USB）转换为3.3V为第一CC2530芯片供电；第一射频电路负责将第一CC2530芯片调制完成的2.4GHz信号向外发射。第二复位电路一方面为第一CC2530芯片提供上电复位操作的功能，另一方面为用户提供对第一CC2530芯片手动复位操作的功能，用户可以在系统异常时通过复位使系统恢复正常；第二编程接口为第二CC2530芯片提供一个编程和调试的接口。\n[0045] 协调器模块负责整个无线网络的建立，并广播由UART接口接收到的时间，语音等信息。针对各类考试，工作人员打开考试管理软件，在软件界面上进行设定，包括考试开始时间，听力开始时间，收答题卡时间，收卷时间等，并在各时间点设定相应的语音提示信息，语音提示信息可以是事先录制好的语音文件。\n[0046] 协调器模块具有功率放大电路，将无线发射信号的功率调整到46dbm左右，通过广播的方式将数据下发给各个考场接收终端。\n[0047] 每个考场接收终端由路由器模块与第二单片机模块组成，第二CC2530芯片接收时间管理与下发设备下发的考试时间和语音信息，送入第二单片机的UART0，从而第二单片机对这些数据进行处理。第二单片机对数据处理后，将相应的时间信息发送给LED显示屏显示，将相应的语音信息发送给扬声器以产生提示语音，将屏蔽仪开关信息发送给继电器，从而控制屏蔽仪的开启与停止。\n[0048] 第二CC2530芯片支持ZigBeePRO协议栈，通过对协议栈进行设置和相应的开发，将其设置为ZigBee路由器。\n[0049] 路由器模块可以加入协调器模块建立的ZigBee网络，并具有路由功能，可以增大网络的覆盖范围。路由器模块通过UART接口与第二单片机模块连接；第三晶振为第二CC2530芯片提供32MHz的时钟信号；第三供电电路将220V普通交流电源转换为3.3V为第二CC2530芯片供电；第二射频电路将第二CC2530芯片调制完成的2.4GHz信号向外发送；\n第三复位电路一方面为第二CC2530芯片提供上电复位操作的功能，另一方面为用户提供对第二CC2530芯片手动复位操作的功能，用户可以在系统异常时通过复位使系统恢复正常；第三编程接口为第二CC2530芯片提供一个编程和调试的接口。\n[0050] 第二单片机模块由一个MSP430F149单片机和相应的外围电路组成，路由器模块将接受来的时间和语音信息通过UART发送给第二单片机进行处理，第二单片机对数据处理后的相应的数据发送给LED显示屏和扬声器。第四编程接口为第二单片机提供一个编程和调试的接口；继电器驱动电路按照第二单片机产生的开关信号，驱动继电器工作；第四供电电路将220V普通交流电源转换为3.3V为第二单片机供电；UART/RS485转换电路将单片机的UART信号转成RS485信号，提供给LED显示屏；第四晶振为第二单片机提供8MHz的时钟信号；扬声器驱动电路将第二单片机D/A转化器发出的模拟信号的功率放大，驱动扬声器工作；第四复位电路一方面为第二单片机提供上电复位操作的功能，另一方面为用户提供对第二单片机手动复位操作的功能，用户可以在系统异常时通过复位使系统恢复正常。\n[0051] LED显示屏用于显示时间，扬声器发出一些语音提示信息（按照管理中心的要求）供监考人员参考；扬声器信号由第二单片机的D/A转换器产生，并经过扬声器驱动电路将功率放大后提供给扬声器。\n[0052] 第二单片机通过继电器控制屏蔽仪的电源处于接通或关断状态，从而使其工作或停止。屏蔽仪可以按规定的时间工作或停止。