專利名稱：點(diǎn)名定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于課堂的準(zhǔn)確點(diǎn)名，防止學(xué)生替別人應(yīng)答的點(diǎn)名定位裝置。
背景技術(shù)：
目前，各大院校都要求上課點(diǎn)名以確定學(xué)生的出勤率，并依此為依據(jù)幫助教師進(jìn)行對學(xué)生平時(shí)分的判定，以及督促學(xué)生自覺地去課堂上課。目前的點(diǎn)名方式主要有按名單逐一點(diǎn)名或簽到以及基于圖像識別技術(shù)點(diǎn)名。按名單逐一點(diǎn)名主要為:教師根據(jù)名單逐一點(diǎn)名，有人應(yīng)答則視為出勤；按名單逐一簽到主要為:根據(jù)預(yù)先打印的名單，由學(xué)生在自己名字對應(yīng)欄目下簽名以示出勤。但是按名單逐一點(diǎn)名或簽到都存在代替點(diǎn)名的情況，特別在學(xué)期剛開始時(shí)，教師還不能認(rèn)識所有學(xué)生，更無法避免代替點(diǎn)名的情況。而目前已知的基于圖像識別技術(shù)點(diǎn)名有:中國專利公開文件CN101763664A “一種基于圖像識別技術(shù)的電子點(diǎn)名冊”，本發(fā)明公開了一種基于圖像識別技術(shù)的電子點(diǎn)名冊，其特點(diǎn)是讓選修某課程的學(xué)生坐在制定座位，并拍攝成反映位置關(guān)系的初始化數(shù)碼照片，經(jīng)過簡單的圖像分割，為每個(gè)座位生成對應(yīng)的編碼序列，然后在相應(yīng)座位上填上表示座位上是否由學(xué)生坐著的數(shù)字符號I與O。在接下來的學(xué)期里，每次上課只需拍攝一張數(shù)碼照片，經(jīng)相同方法處理后在計(jì)算機(jī)上與初始化的照片進(jìn)行比對，通過觀察對應(yīng)位置上的數(shù)字符號是否匹配來確定學(xué)生的出勤狀況，來統(tǒng)計(jì)曠課次數(shù)。本發(fā)明可有效減少上課前點(diǎn)名的時(shí)間，且每個(gè)位置都是預(yù)先制定好的，從而大大增加了學(xué)生出勤率的準(zhǔn)確性。其不足之處是:需要通過后期圖像處理，并與預(yù)先制定的座位所應(yīng)對應(yīng)的學(xué)生進(jìn)行比對才能判斷相應(yīng)學(xué)生的出勤情況，無法在點(diǎn)名同·時(shí)進(jìn)行直觀判斷；且拍照設(shè)備比較昂貴，不利于該設(shè)備的普及。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于解決上述問題，提供一種點(diǎn)名定位裝置，該裝置利用聲電轉(zhuǎn)換原理，采用聲達(dá)時(shí)間差算法，能精確、快速地得出應(yīng)答學(xué)生的位置，并在有人代替應(yīng)答時(shí)及時(shí)給出提示。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案。一種點(diǎn)名定位裝置，包括聲源定位模塊、單片機(jī)以及報(bào)警模塊；所述聲源定位模塊包括溫度傳感器和麥克風(fēng)陣列；所述單片機(jī)與所述聲源定位模塊電性相連，用于向所述聲源定位模塊發(fā)出控制信號，以及對所述聲源定位模塊傳送的信號進(jìn)行分析獲得應(yīng)答位置；所述報(bào)警模塊與所述單片機(jī)電性相連，用于在兩次獲得的應(yīng)答位置相同時(shí)發(fā)出警報(bào)。進(jìn)一步，所述麥克風(fēng)陣列包括至少3個(gè)麥克風(fēng)。進(jìn)一步，所有所述麥克風(fēng)均包括駐極體話筒和NE555芯片。進(jìn)一步，所述報(bào)警模塊包括蜂鳴器，所述蜂鳴器用于在兩次獲得的應(yīng)答位置相同時(shí)發(fā)出警報(bào)聲。[0012]可選的，所述的蜂鳴器采用壓電式蜂鳴器。進(jìn)一步，所述報(bào)警模塊還包括數(shù)碼管，所述數(shù)碼管用于在所述蜂鳴器發(fā)出警報(bào)聲時(shí)顯示相應(yīng)應(yīng)答位置的平面坐標(biāo)。本實(shí)用新型點(diǎn)名定位裝置的積極效果是:(I)檢測精度高、適用范圍廣；(2)操作簡單，信號采集以及定位均通過單片機(jī)控制完成，對于操作者的技術(shù)要求低；(3)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，有利于推廣。

圖1是本實(shí)用新型點(diǎn)名定位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型點(diǎn)名定位裝置應(yīng)答位置定位示意圖。圖中的標(biāo)號分別表示:11、聲源定位模塊； 111、溫度傳感器；112、麥克風(fēng)陣列；12、單片機(jī)；121、計(jì)時(shí)器；13、報(bào)警模塊；131、蜂鳴器；132、數(shù)碼管。
具體實(shí)施方式

·[0024]
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型一種點(diǎn)名定位裝置做詳細(xì)說明。參見圖1，一種點(diǎn)名定位裝置，包括聲源定位模塊11、單片機(jī)12以及報(bào)警模塊13。所述聲源定位模塊11包括溫度傳感器111和麥克風(fēng)陣列112。所述溫度傳感器111用于采集學(xué)生應(yīng)答時(shí)的環(huán)境溫度，并將采集到的溫度信號傳送至所述單片機(jī)12 ;所述麥克風(fēng)陣列112用于記錄學(xué)生應(yīng)答時(shí)，應(yīng)答位置發(fā)出的聲音信號到達(dá)所述麥克風(fēng)陣列112中不同麥克風(fēng)的時(shí)間，并將所記錄的時(shí)間信號傳送至所述單片機(jī)12。所述麥克風(fēng)陣列112包括至少3個(gè)麥克風(fēng)，所有所述麥克風(fēng)均包括極體話筒和NE555芯片。其中，駐極體話筒具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、電聲性能好、價(jià)格低的特點(diǎn)；NE555芯片可以使發(fā)送的電信號為可調(diào)節(jié)，可根據(jù)實(shí)際測量環(huán)境做相應(yīng)調(diào)整。由于聲音信號到達(dá)麥克風(fēng)陣列112中各個(gè)麥克風(fēng)的時(shí)間不同、能量不同，故不同麥克風(fēng)的聲音模擬信號不同，所以到達(dá)麥克風(fēng)陣列112中各個(gè)麥克風(fēng)的聲音信號轉(zhuǎn)換的電信號也不同，所以需要對麥克風(fēng)陣列112中的所有麥克風(fēng)進(jìn)行初始化。所述單片機(jī)12與所述聲源定位模塊11電性相連，用于向所述聲源定位模塊11發(fā)出控制信號，控制所述溫度傳感器111采集學(xué)生應(yīng)答時(shí)的環(huán)境溫度，以及控制所述麥克風(fēng)陣列112采集學(xué)生應(yīng)答時(shí)發(fā)出的聲音信號；所述單片機(jī)12還用于對所述聲源定位模塊11傳送的信號進(jìn)行分析獲得應(yīng)答位置。所述單片機(jī)12可以采用凌陽61型單片機(jī)，其具有低功耗、低電壓以及指令系統(tǒng)功能強(qiáng)、效率高的優(yōu)點(diǎn)。所述單片機(jī)12還可以包括一計(jì)時(shí)器121，設(shè)定所述計(jì)時(shí)器121每0.5秒向所述聲源定位模塊11發(fā)出控制信號，使其工作。所述單片機(jī)12根據(jù)所述溫度傳感器111傳送的溫度信號，通過查表法得出聲速。因?yàn)楣潭囟鹊穆曀偈谴_定的，根據(jù)記錄的溫度通過查表法即可得出相應(yīng)的聲速；且查表法比利用算法來計(jì)算聲速的速度快。所述單片機(jī)12根據(jù)所述麥克風(fēng)陣列112中不同麥克風(fēng)傳送的時(shí)間信號，得出時(shí)間差。單片機(jī)12通過所獲得出的聲速和時(shí)間差，利用聲達(dá)時(shí)間差法得出發(fā)出應(yīng)答聲音的應(yīng)答位置的平面坐標(biāo)。所述報(bào)警模塊13與所述單片機(jī)12電性相連，用于在兩次獲得的應(yīng)答位置相同時(shí)發(fā)出警報(bào)。當(dāng)單片機(jī)12對所述聲源定位模塊11所采集到的信號進(jìn)行處理，得出同一水平位置有大于等于2次的應(yīng)答聲時(shí)(即兩次獲得的應(yīng)答位置相同)，觸發(fā)報(bào)警模塊13發(fā)出警報(bào)以及時(shí)提示教師該位置有人替答。所述報(bào)警模塊13包括蜂鳴器131，所述蜂鳴器131用于在兩次獲得的應(yīng)答位置相同時(shí)發(fā)出警報(bào)聲?？梢栽O(shè)置警報(bào)聲持續(xù)時(shí)間為I秒鐘，以在達(dá)到提醒目的的同時(shí)不會造成噪聲污染。所述的蜂鳴器131可以采用壓電式蜂鳴器，壓電式蜂鳴器是一種電聲轉(zhuǎn)換器件，將壓電材料粘貼在金屬片上，當(dāng)壓電材料和金屬片兩端施加上一個(gè)電壓后，因?yàn)閴弘娦?yīng)，蜂鳴片就會產(chǎn)生機(jī)械變形而發(fā)出聲響。所述報(bào)警模塊13還可以包括數(shù)碼管132，所述數(shù)碼管132用于在所述蜂鳴器131發(fā)出警報(bào)聲時(shí)顯示相應(yīng)應(yīng)答位置的平面坐標(biāo)。例如交替顯示應(yīng)答位置的水平坐標(biāo)來表示替答者的水平位置，可以實(shí)時(shí)提示教師替答者的位置，從而有效防止學(xué)生替人應(yīng)答，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生們準(zhǔn)時(shí)去上課。參見圖2，本實(shí)用新型點(diǎn)名定位裝置應(yīng)答位置定位示意圖。用二維算法來計(jì)算應(yīng)答聲的水平位置點(diǎn)，得出平面二維坐標(biāo)。以麥克風(fēng)陣列112包括3個(gè)麥克風(fēng)為例，如圖中所示麥克風(fēng)1、麥克風(fēng)2以及麥克風(fēng)3。假設(shè)麥克風(fēng)I所在位置為A點(diǎn)(即坐標(biāo)原點(diǎn))、麥克風(fēng)2所在位置為B點(diǎn)，麥克風(fēng)3所在位置為C點(diǎn)，3個(gè)麥克風(fēng)設(shè)置成等腰直角三角形模式(即AC=AB)，S點(diǎn)即為發(fā)出應(yīng)答聲的學(xué)生所在應(yīng)答位置的水平位置 點(diǎn)，S點(diǎn)與坐標(biāo)軸X的夾角為Θ。根據(jù)三角余弦定理可得關(guān)系式:SC2=SA2 十 AC2 — 2.SA.AC.Cos (90 — Θ )(I)SB2=SA2 + AB2 - 2.SA.AB.Cos Θ(2)假定通過本實(shí)用新型的所述溫度傳感器111得到的當(dāng)前環(huán)境中的聲速為V，且麥克風(fēng)I和麥克風(fēng)2接收到發(fā)出應(yīng)答聲對應(yīng)的聲音信號時(shí)延差為τ ΑΒ，麥克風(fēng)I和麥克風(fēng)3接收到發(fā)出應(yīng)答聲對應(yīng)的聲音信號時(shí)延差為τ AC,則SA、SB、SC的關(guān)系為:SC=SA + V.τ Ac( 3 )SB=SA + V.τ AB(4)定位點(diǎn)S的方向角為:Sin θ =[ SA2+ 1- (SA+ v.τ Ac) 2] / (2.SA)(5)Cos Θ =[ SA2+ 1- (SA+ v.τ AB) 2] / (2.SA)(6)結(jié)合公式(I)、(2)、(3)、(4)，然后利用萬能公式，分別列出d，e，f (d，e，f分別是一元二次方程的系數(shù))，然后算出34，再利用公式(5)、(6)，得出3點(diǎn)的1，7值。具體公式如下:其中Longtriangle代表長，Trianglewidth代表寬。d=4*pow ((Longtriangle) * (Trianglewidth), 2)—4*pow(v*Longtriangle*(timeC — timeA) , 2)—4*pow(Trianglewidth*v*(timeB — timeA), 2);[0049]e= — 4*(pow(Longtriangle，2) *pow (v* (timeC — timeA), 3) 一pow(Longtriangle^Trianglewidth,2)(timeC ——timeA) + pow(Trianglewidth，2)*pow(v*(timeB — timeA), 3) — pow (Longtriangle*Trianglewidth，2)*v*(timeB —timeA));f= — (pow(Longtriangle，2)*pow(v*(timeC — timeA)，4) 一2*pow(Longtriangle*Trianglewidth*v，2)* (pow ((timeC 一 timeA)，2) +pow((timeB — timeA), 2)) + pow(Longtriangle，2)*pow (Trianglewidth，4) + pow (Longtrianglej4)^pow (Trianglewidth,2) + pow(Trianglewidth,2)^pow (v^ (timeB ——timeA)，4));sa= (e 一 pow ((e*e — 4*d*f)，0.5)) / ( — 2*d);x=(sa氺sa + Longtriangle^Longtriangle ——(sa + v* (timeB — timeA) )*(sa + v* (timeB — timeA)))/ (Longtriangle*2);y=(sa*sa + Trianglewidth^Trianglewidth —(sa + v* (timeC 一 timeA)) * (sa + v* (timeC 一 timeA)))/ (Trianglewidth*2);。通過數(shù)碼管132交替顯示應(yīng)答超過I次(也即2次及以上)的學(xué)生的水平位置的二維坐標(biāo)的x，y坐標(biāo)值。通過本實(shí)用新型可以精確、快速地獲得應(yīng)答學(xué)生的水平位置，檢測精度高，適用范圍廣；操作簡單，檢測與定位都通過單片機(jī)完成，對于操作者的技術(shù)要求低；設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉。
`[0060]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種點(diǎn)名定位裝置，其特征在于，包括聲源定位模塊、單片機(jī)以及報(bào)警模塊； 所述聲源定位模塊包括溫度傳感器和麥克風(fēng)陣列； 所述單片機(jī)與所述聲源定位模塊電性相連，用于向所述聲源定位模塊發(fā)出控制信號，以及對所述聲源定位模塊傳送的信號進(jìn)行分析獲得應(yīng)答位置； 所述報(bào)警模塊與所述單片機(jī)電性相連，用于在兩次獲得的應(yīng)答位置相同時(shí)發(fā)出警報(bào)。
2.如權(quán)利要求1所述的點(diǎn)名定位裝置，其特征在于，所述麥克風(fēng)陣列包括至少3個(gè)麥克風(fēng)。
3.如權(quán)利要求2所述的點(diǎn)名定位裝置，其特征在于，所有所述麥克風(fēng)均包括駐極體話筒和NE555芯片。
4.如權(quán)利要求1所述的點(diǎn)名定位裝置，其特征在于，所述報(bào)警模塊包括蜂鳴器，所述蜂鳴器用于在兩次獲得的應(yīng)答位置相同時(shí)發(fā)出警報(bào)聲。
5.如權(quán)利要求4所述的點(diǎn)名定位裝置，其特征在于，所述的蜂鳴器采用壓電式蜂鳴器。
6.如權(quán)利要求4所述的點(diǎn)名定位裝置，其特征在于，所述報(bào)警模塊還包括數(shù)碼管，所述數(shù)碼管用于在所述蜂鳴器·發(fā)出警報(bào)聲時(shí)顯示相應(yīng)應(yīng)答位置的平面坐標(biāo)。
專利摘要一種點(diǎn)名定位裝置，包括聲源定位模塊、單片機(jī)以及報(bào)警模塊；所述聲源定位模塊包括溫度傳感器和麥克風(fēng)陣列；所述單片機(jī)與所述聲源定位模塊電性相連，用于向所述聲源定位模塊發(fā)出控制信號，以及對所述聲源定位模塊傳送的信號進(jìn)行分析獲得應(yīng)答位置；所述報(bào)警模塊與所述單片機(jī)電性相連，用于在兩次獲得的應(yīng)答位置相同時(shí)發(fā)出警報(bào)。本實(shí)用新型利用聲電轉(zhuǎn)換原理，采用聲達(dá)時(shí)間差算法，能精確、快速地得出應(yīng)答學(xué)生的位置，并在有人代替應(yīng)答時(shí)及時(shí)給出提示；檢測精度高、適用范圍廣；操作簡單、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，有利于推廣。
文檔編號G07C1/10GK203149674SQ20132014339
公開日2013年8月21日 申請日期2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月27日
發(fā)明者陳倩倩, 楊鑫, 陸永耕, 李龍, 顧杰, 俞杰, 朱正清 申請人:上海電機(jī)學(xué)院