王新鈺 呂新政 江婉瑩 朱宇慧 陸翔

摘? 要：基于藍(lán)牙技術(shù)與STM32系列單片機(jī)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種手機(jī)管理與自動(dòng)考勤相結(jié)合的“高校手機(jī)自動(dòng)考勤與管理系統(tǒng)”，該系統(tǒng)整合了手機(jī)管理功能與課堂考勤功能，在實(shí)現(xiàn)收手機(jī)并統(tǒng)計(jì)放置取出時(shí)間的同時(shí)，借助手機(jī)的藍(lán)牙信息完成課堂考勤，避免了投機(jī)取巧的情況，有助于課堂學(xué)生更高效的學(xué)習(xí)并簡化了考勤流程，節(jié)省了時(shí)間和人力。

關(guān)鍵詞：藍(lán)牙技術(shù);課堂考勤;手機(jī)限制

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）30-0021-03

Abstract： Based on Bluetooth technology and STM32 series MCU， this paper designs and implements an automatic attendance and management system of College mobile phone， which combines mobile phone management with automatic attendance. The system integrates the functions of mobile phone management and classroom attendance. While receiving mobile phone and counting the time taken out， it also uses Bluetooth information of mobile phone. Completing class attendance avoids opportunism， helps students to learn more efficiently， simplifies the attendance process， and saves time and manpower.

Keywords： Bluetooth; classroom attendance; mobile phone restrictions

引言

智能手機(jī)目前已經(jīng)成為高校學(xué)生的必需品，高校課堂的使用手機(jī)現(xiàn)象也日漸頻繁，影響到了正常的教學(xué)。對(duì)某高校調(diào)查表明，37.5%的同學(xué)在課上經(jīng)常玩手機(jī)，高達(dá)35%比例的學(xué)生認(rèn)為手機(jī)成癮耗費(fèi)了自己大量精力[1]如何在課堂上有效的管理手機(jī)的使用也成為了很多高校的難題?！笆謾C(jī)袋”收手機(jī)方式因此也逐漸被許多高校使用。課堂考勤制度是為了學(xué)生能夠按時(shí)的出勤而設(shè)立的一種考核制度，目前的考勤方法主要有傳統(tǒng)人工考勤、IC卡或是射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）考勤、生物識(shí)別考勤、手機(jī)APP、二維碼等考勤方式。而傳統(tǒng)的人工考勤缺乏實(shí)時(shí)性，也耗費(fèi)時(shí)間;IC卡或是RFID技術(shù)容易出現(xiàn)冒名代打卡現(xiàn)象，成本也較高;人臉識(shí)別等生物課堂識(shí)別技術(shù)設(shè)備成本過高，無法大范圍推廣;手機(jī)APP簽到或者是二維碼簽到成為了現(xiàn)在主流的簽到模式。[2-3]但是又導(dǎo)致了和手機(jī)管理相沖突的現(xiàn)狀，因此我們把兩者結(jié)合，“手機(jī)袋”和課堂考勤相結(jié)合，基于STM32系列單片機(jī)和藍(lán)牙技術(shù)設(shè)計(jì)了本系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本文設(shè)計(jì)的基于藍(lán)牙技術(shù)與STM32的高校手機(jī)自動(dòng)考勤與管理系統(tǒng)以STM32系列單片機(jī)為核心，組成有微動(dòng)開關(guān)、矩陣按鍵、OLED顯示屏、藍(lán)牙模塊和Wi-Fi模塊。通過按鍵（矩陣鍵盤）控制系統(tǒng)，通過OLED顯示屏輸出信息;通過微動(dòng)開關(guān)采集手機(jī)放置信息，通過藍(lán)牙模塊收集的藍(lán)牙信息并傳送給單片機(jī)，通過Wi-Fi模塊和上級(jí)服務(wù)器進(jìn)行通信（圖1）。

1.2 功能設(shè)計(jì)

1.2.1 功能設(shè)計(jì)思路

本文設(shè)計(jì)的“高校手機(jī)自動(dòng)考勤與管理系統(tǒng)”主要功能設(shè)計(jì)的思路為：上課開始前，系統(tǒng)檢測(cè)到某學(xué)號(hào)對(duì)應(yīng)的手機(jī)放入，考勤設(shè)備開始掃描區(qū)域內(nèi)設(shè)備的藍(lán)牙標(biāo)識(shí)并存儲(chǔ)，與預(yù)先導(dǎo)入的學(xué)生名單進(jìn)行匹配對(duì)比，完成考勤。在上課時(shí)間內(nèi)，本系統(tǒng)會(huì)持續(xù)的檢測(cè)手機(jī)的放置狀況，如果檢測(cè)到手機(jī)放置狀態(tài)改變，則記錄狀態(tài)改變時(shí)間并修改考勤信息。教師也可以通過矩陣按鍵，手動(dòng)修改學(xué)生的考勤狀態(tài)。下課后，考勤設(shè)備將信息傳送到服務(wù)器，也可手動(dòng)導(dǎo)出考勤信息。

1.2.2 課堂考勤管理系統(tǒng)的具體功能

（1）信息錄入功能

設(shè)備使用前，管理員可以從后臺(tái)將班級(jí)成員的學(xué)號(hào)、姓名與藍(lán)牙ID，教師信息和課程信息導(dǎo)入用于后續(xù)的信息對(duì)比。

（2）手機(jī)管理功能

設(shè)備提供手機(jī)收納兼有記錄功能，學(xué)生可上課前將手機(jī)放置于手機(jī)袋中，避免上課期間智能手機(jī)對(duì)學(xué)習(xí)的影響。系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)記錄手機(jī)的收納狀況，同時(shí)對(duì)比藍(lán)牙信息來避免“手機(jī)模型”的放入。

（3）考勤功能

本系統(tǒng)會(huì)在手機(jī)放入的同時(shí)啟動(dòng)藍(lán)牙考勤功能，對(duì)手機(jī)的首次放入時(shí)間進(jìn)行記錄并匹配學(xué)生信息，也會(huì)記錄手機(jī)的取出時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)簽到簽退功能。教師也可操作系統(tǒng)對(duì)學(xué)生手動(dòng)考勤。

（4）顯示功能

本系統(tǒng)可以對(duì)考勤信息進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，便捷的查看學(xué)生的考勤信息，對(duì)沒有簽到成功的學(xué)生進(jìn)行及時(shí)的補(bǔ)錄。

（5）簽到數(shù)據(jù)的導(dǎo)出與結(jié)果生成

在下課之后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的上傳考勤信息到服務(wù)器。也可手動(dòng)的進(jìn)行數(shù)據(jù)的導(dǎo)出。顯示的信息包括學(xué)生的出勤時(shí)間，出勤次數(shù)，出勤率，手機(jī)收納情況記錄等，方便對(duì)學(xué)生的信息進(jìn)行分析（表1、表2）。

1.2.3 課堂考勤管理系統(tǒng)執(zhí)行流程

進(jìn)行信息錄入。錄入班級(jí)成員的學(xué)號(hào)、姓名與藍(lán)牙ID，教師信息和課程信息。之后檢測(cè)手機(jī)放入，如果檢測(cè)到某個(gè)學(xué)號(hào)對(duì)應(yīng)的手機(jī)放置區(qū)域有手機(jī)放置，則進(jìn)入下一步藍(lán)牙檢測(cè)，檢測(cè)到藍(lán)牙信息，會(huì)與錄入信息進(jìn)行匹配對(duì)比并存儲(chǔ)信息。如未檢測(cè)到，則記錄當(dāng)前信息，并進(jìn)行下一次檢測(cè)。如果未到下課時(shí)間，系統(tǒng)會(huì)循環(huán)進(jìn)行以上流程。具體流程圖如圖2。

1.3 用戶界面設(shè)計(jì)

1.3.1 顯示界面設(shè)計(jì)

用戶操作界面包括時(shí)間與年月日顯示、當(dāng)前課程科目顯示、簽到人數(shù)顯示與菜單（圖3）。

1.3.2 菜單層次設(shè)計(jì)

菜單層次主要有三層，分別是手動(dòng)設(shè)置學(xué)生狀態(tài)、數(shù)據(jù)導(dǎo)入和數(shù)據(jù)導(dǎo)出。手動(dòng)設(shè)置學(xué)生狀態(tài)可以設(shè)置指定學(xué)生的考勤狀態(tài);數(shù)據(jù)導(dǎo)入可以從SD卡或從服務(wù)器獲取并導(dǎo)入數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)導(dǎo)出可以將考勤數(shù)據(jù)和手機(jī)放置情況的數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)出到SD卡（圖4）。

2 系統(tǒng)關(guān)鍵功能實(shí)現(xiàn)

2.1 放置檢測(cè)部分

2.1.1 放置檢測(cè)功能實(shí)現(xiàn)思路

手機(jī)的放入等效于微動(dòng)開關(guān)按下，所以手機(jī)袋的各個(gè)微動(dòng)開關(guān)可以當(dāng)做一個(gè)按鍵矩陣，采用矩陣按鍵的掃描方式，返回一個(gè)帶有按鍵信息的數(shù)組。

2.1.2 關(guān)鍵代碼

（u8*） getPhonePosition（void）

{

u8 Pos[SizeY][SizeX]，x，y;

for（y=0;y

{

GPIOB->ODR=1<<（y+8）;

for（x=0;x

Pos[y][x]=GPIOB->IDR&（1<

}

return （u8*）&Pos[0][0];

}

2.2 藍(lán)牙掃描部分

2.2.1 藍(lán)牙掃描功能實(shí)現(xiàn)思路

單片機(jī)向藍(lán)牙模塊發(fā)送查詢指令，等待信息回傳后將藍(lán)牙模塊發(fā)回的字符串信息拆分為多組掃描信息放入鏈表中。將鏈表形式的掃描數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)，之后遍歷鏈表，將查詢到的數(shù)據(jù)顯示在屏幕上。

2.2.2 關(guān)鍵代碼

sendCommand（“AT+INQ＼r＼n”）;//發(fā)送掃描指令

getInformation（PhoneInfo）;//接收回傳數(shù)據(jù)

decodeInfo（PhoneInfo，&List，PhoneMax，3，“： ＼r＼n”）;//拆分?jǐn)?shù)據(jù)

uploadInfo（&List，0）;//上傳鏈表格式的s信息

Info=&List;//取第一個(gè)信息體，開始遍歷

for（i=0;i

{//循環(huán)顯示信息

LCDprintf（0，32*i，32，Color.Black，“Num=%d，Name=%s，Addr=%s”，i，Info.Name，Info.Addr）;

if（List.Next==0）break;//到達(dá)鏈表末尾

Info=Info.Next;//指向下一個(gè)信息體

}

3 外觀造型設(shè)計(jì)

3.1 總體外觀造型設(shè)計(jì)

設(shè)備總體外觀主要有OLED顯示屏、矩陣按鍵、USB接口和手機(jī)放置區(qū)域。MCU內(nèi)置于OLED顯示屏下（圖5）。

3.2 手機(jī)放置部分造型設(shè)計(jì)

手機(jī)放置部分由輕質(zhì)塑料片、彈簧和微動(dòng)開關(guān)組成。手機(jī)重力令彈簧壓縮，使得微動(dòng)開關(guān)觸發(fā)，檢測(cè)為手機(jī)放入（圖6）。

4 結(jié)束語

本文給出了一種手機(jī)收納與考勤一體的考勤方案，與現(xiàn)有的單純的“手機(jī)袋”收手機(jī)的方式相對(duì)比，本系統(tǒng)可以自動(dòng)統(tǒng)計(jì)手機(jī)的收納情況，節(jié)省了人力簽到與手機(jī)收納的沖突，并且具有造價(jià)低，維護(hù)成本低的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是無法避免學(xué)生課堂上使用已上交手機(jī)以外電子設(shè)備的情況。

參考文獻(xiàn)：

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