基于藍牙技術(shù)的高校手機自動考勤與管理系統(tǒng)的設(shè)計

王新鈺 呂新政 江婉瑩 朱宇慧 陸翔

摘? 要：基于藍牙技術(shù)與STM32系列單片機，設(shè)計并實現(xiàn)了一種手機管理與自動考勤相結(jié)合的“高校手機自動考勤與管理系統(tǒng)”，該系統(tǒng)整合了手機管理功能與課堂考勤功能，在實現(xiàn)收手機并統(tǒng)計放置取出時間的同時，借助手機的藍牙信息完成課堂考勤，避免了投機取巧的情況，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)省了時間和人力。

關(guān)鍵詞：藍牙技術(shù);課堂考勤;手機限制

中圖分類號：TP391 文獻標志碼：A 文章編號：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現(xiàn)象也日漸頻繁，影響到了正常的教學(xué)。對某高校調(diào)查表明，37.5%的同學(xué)在課上經(jīng)常玩手機，高達35%比例的學(xué)生認為手機成癮耗費了自己大量精力[1]如何在課堂上有效的管理手機的使用也成為了很多高校的難題。“手機袋”收手機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卡或是射頻識別技術(shù)（RFID）考勤、生物識別考勤、手機APP、二維碼等考勤方式。而傳統(tǒng)的人工考勤缺乏實時性，也耗費時間;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;人臉識別等生物課堂識別技術(shù)設(shè)備成本過高，無法大范圍推廣;手機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)致了和手機管理相沖突的現(xiàn)狀，因此我們把兩者結(jié)合，“手機袋”和課堂考勤相結(jié)合，基于STM32系列單片機和藍牙技術(shù)設(shè)計了本系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)設(shè)計

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本文設(shè)計的基于藍牙技術(shù)與STM32的高校手機自動考勤與管理系統(tǒng)以STM32系列單片機為核心，組成有微動開關(guān)、矩陣按鍵、OLED顯示屏、藍牙模塊和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;通過微動開關(guān)采集手機放置信息，通過藍牙模塊收集的藍牙信息并傳送給單片機，通過Wi-Fi模塊和上級服務(wù)器進行通信（圖1）。

1.2 功能設(shè)計

1.2.1 功能設(shè)計思路

本文設(shè)計的“高校手機自動考勤與管理系統(tǒng)”主要功能設(shè)計的思路為：上課開始前，系統(tǒng)檢測到某學(xué)號對應(yīng)的手機放入，考勤設(shè)備開始掃描區(qū)域內(nèi)設(shè)備的藍牙標識并存儲，與預(yù)先導(dǎo)入的學(xué)生名單進行匹配對比，完成考勤。在上課時間內(nèi)，本系統(tǒng)會持續(xù)的檢測手機的放置狀況，如果檢測到手機放置狀態(tài)改變，則記錄狀態(tài)改變時間并修改考勤信息。教師也可以通過矩陣按鍵，手動修改學(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，管理員可以從后臺將班級成員的學(xué)號、姓名與藍牙ID，教師信息和課程信息導(dǎo)入用于后續(xù)的信息對比。

（2）手機管理功能

設(shè)備提供手機收納兼有記錄功能，學(xué)生可上課前將手機放置于手機袋中，避免上課期間智能手機對學(xué)習(xí)的影響。系統(tǒng)會自動記錄手機的收納狀況，同時對比藍牙信息來避免“手機模型”的放入。

（3）考勤功能

本系統(tǒng)會在手機放入的同時啟動藍牙考勤功能，對手機的首次放入時間進行記錄并匹配學(xué)生信息，也會記錄手機的取出時間，從而實現(xiàn)簽到簽退功能。教師也可操作系統(tǒng)對學(xué)生手動考勤。

（4）顯示功能

本系統(tǒng)可以對考勤信息進行實時顯示，便捷的查看學(xué)生的考勤信息，對沒有簽到成功的學(xué)生進行及時的補錄。

（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)會自動的上傳考勤信息到服務(wù)器。也可手動的進行數(shù)據(jù)的導(dǎo)出。顯示的信息包括學(xué)生的出勤時間，出勤次數(shù)，出勤率，手機收納情況記錄等，方便對學(xué)生的信息進行分析（表1、表2）。

1.2.3 課堂考勤管理系統(tǒng)執(zhí)行流程

進行信息錄入。錄入班級成員的學(xué)號、姓名與藍牙ID，教師信息和課程信息。之后檢測手機放入，如果檢測到某個學(xué)號對應(yīng)的手機放置區(qū)域有手機放置，則進入下一步藍牙檢測，檢測到藍牙信息，會與錄入信息進行匹配對比并存儲信息。如未檢測到，則記錄當(dāng)前信息，并進行下一次檢測。如果未到下課時間，系統(tǒng)會循環(huán)進行以上流程。具體流程圖如圖2。

1.3 用戶界面設(shè)計

1.3.1 顯示界面設(shè)計

用戶操作界面包括時間與年月日顯示、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

菜單層次主要有三層，分別是手動設(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)和手機放置情況的數(shù)據(jù)進行導(dǎo)出到SD卡（圖4）。

2 系統(tǒng)關(guān)鍵功能實現(xiàn)

2.1 放置檢測部分

2.1.1 放置檢測功能實現(xiàn)思路

手機的放入等效于微動開關(guān)按下，所以手機袋的各個微動開關(guān)可以當(dāng)做一個按鍵矩陣，采用矩陣按鍵的掃描方式，返回一個帶有按鍵信息的數(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 藍牙掃描部分

2.2.1 藍牙掃描功能實現(xiàn)思路

單片機向藍牙模塊發(fā)送查詢指令，等待信息回傳后將藍牙模塊發(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，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”）;//拆分數(shù)據(jù)

uploadInfo（&List，0）;//上傳鏈表格式的s信息

Info=&List;//取第一個信息體，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;//到達鏈表末尾

Info=Info.Next;//指向下一個信息體

}

3 外觀造型設(shè)計

3.1 總體外觀造型設(shè)計

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

3.2 手機放置部分造型設(shè)計

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

4 結(jié)束語

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

參考文獻：

[1]劉春杰.手機成癮對大學(xué)生學(xué)習(xí)的影響——以遵義師范學(xué)院為調(diào)查對象[J].科教文匯（中旬刊），2019（06）：158-160.

[2]莊鵬.課堂考勤技術(shù)的發(fā)展歷史與未來趨勢研究[J].福建電腦，2019，35（02）：98-100.

[3]魯立軍，李昕，安寧.高校智慧考勤的思考與實踐[J].實驗室科學(xué)，2017，20（04）：60-64+69.