基于蓝牙技术的高校手机自动考勤与管理系统的设计

王新钰 吕新政 江婉莹 朱宇慧 陆翔

摘  要：基于蓝牙技术与STM32系列单片机，设计并实现了一种手机管理与自动考勤相结合的“高校手机自动考勤与管理系统”，该系统整合了手机管理功能与课堂考勤功能，在实现收手机并统计放置取出时间的同时，借助手机的蓝牙信息完成课堂考勤，避免了投机取巧的情况，有助于课堂学生更高效的学习并简化了考勤流程，节省了时间和人力。

关键词：蓝牙技术;课堂考勤;手机限制

中图分类号：TP391 文献标志码：A 文章编号：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

智能手机目前已经成为高校学生的必需品，高校课堂的使用手机现象也日渐频繁，影响到了正常的教学。对某高校调查表明，37.5%的同学在课上经常玩手机，高达35%比例的学生认为手机成瘾耗费了自己大量精力[1]如何在课堂上有效的管理手机的使用也成为了很多高校的难题。“手机袋”收手机方式因此也逐渐被许多高校使用。课堂考勤制度是为了学生能够按时的出勤而设立的一种考核制度，目前的考勤方法主要有传统人工考勤、IC卡或是射频识别技术（RFID）考勤、生物识别考勤、手机APP、二维码等考勤方式。而传统的人工考勤缺乏实时性，也耗费时间;IC卡或是RFID技术容易出现冒名代打卡现象，成本也较高;人脸识别等生物课堂识别技术设备成本过高，无法大范围推广;手机APP签到或者是二维码签到成为了现在主流的签到模式。[2-3]但是又导致了和手机管理相冲突的现状，因此我们把两者结合，“手机袋”和课堂考勤相结合，基于STM32系列单片机和蓝牙技术设计了本系统。

1 系统设计

1.1 系统结构

本文设计的基于蓝牙技术与STM32的高校手机自动考勤与管理系统以STM32系列单片机为核心，组成有微动开关、矩阵按键、OLED显示屏、蓝牙模块和Wi-Fi模块。通过按键（矩阵键盘）控制系统，通过OLED显示屏输出信息;通过微动开关采集手机放置信息，通过蓝牙模块收集的蓝牙信息并传送给单片机，通过Wi-Fi模块和上级服务器进行通信（图1）。

1.2 功能设计

1.2.1 功能设计思路

本文设计的“高校手机自动考勤与管理系统”主要功能设计的思路为：上课开始前，系统检测到某学号对应的手机放入，考勤设备开始扫描区域内设备的蓝牙标识并存储，与预先导入的学生名单进行匹配对比，完成考勤。在上课时间内，本系统会持续的检测手机的放置状况，如果检测到手机放置状态改变，则记录状态改变时间并修改考勤信息。教师也可以通过矩阵按键，手动修改学生的考勤状态。下课后，考勤设备将信息传送到服务器，也可手动导出考勤信息。

1.2.2 课堂考勤管理系统的具体功能

（1）信息录入功能

设备使用前，管理员可以从后台将班级成员的学号、姓名与蓝牙ID，教师信息和课程信息导入用于后续的信息对比。

（2）手机管理功能

设备提供手机收纳兼有记录功能，学生可上课前将手机放置于手机袋中，避免上课期间智能手机对学习的影响。系统会自动记录手机的收纳状况，同时对比蓝牙信息来避免“手机模型”的放入。

（3）考勤功能

本系统会在手机放入的同时启动蓝牙考勤功能，对手机的首次放入时间进行记录并匹配学生信息，也会记录手机的取出时间，从而实现签到签退功能。教师也可操作系统对学生手动考勤。

（4）显示功能

本系统可以对考勤信息进行实时显示，便捷的查看学生的考勤信息，对没有签到成功的学生进行及时的补录。

（5）签到数据的導出与结果生成

在下课之后，系统会自动的上传考勤信息到服务器。也可手动的进行数据的导出。显示的信息包括学生的出勤时间，出勤次数，出勤率，手机收纳情况记录等，方便对学生的信息进行分析（表1、表2）。

1.2.3 课堂考勤管理系统执行流程

进行信息录入。录入班级成员的学号、姓名与蓝牙ID，教师信息和课程信息。之后检测手机放入，如果检测到某个学号对应的手机放置区域有手机放置，则进入下一步蓝牙检测，检测到蓝牙信息，会与录入信息进行匹配对比并存储信息。如未检测到，则记录当前信息，并进行下一次检测。如果未到下课时间，系统会循环进行以上流程。具体流程图如图2。

1.3 用户界面设计

1.3.1 显示界面设计

用户操作界面包括时间与年月日显示、当前课程科目显示、签到人数显示与菜单（图3）。

1.3.2 菜单层次设计

菜单层次主要有三层，分别是手动设置学生状态、数据导入和数据导出。手动设置学生状态可以设置指定学生的考勤状态;数据导入可以从SD卡或从服务器获取并导入数据;数据导出可以将考勤数据和手机放置情况的数据进行导出到SD卡（图4）。

2 系统关键功能实现

2.1 放置检测部分

2.1.1 放置检测功能实现思路

手机的放入等效于微动开关按下，所以手机袋的各个微动开关可以当做一个按键矩阵，采用矩阵按键的扫描方式，返回一个带有按键信息的数组。

2.1.2 关键代码

（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 蓝牙扫描部分

2.2.1 蓝牙扫描功能实现思路

单片机向蓝牙模块发送查询指令，等待信息回传后将蓝牙模块发回的字符串信息拆分为多组扫描信息放入链表中。将链表形式的扫描数据上传至上位机，之后遍历链表，将查询到的数据显示在屏幕上。

2.2.2 关键代码

sendCommand（“AT+INQ＼r＼n”）;//发送扫描指令

getInformation（PhoneInfo）;//接收回传数据

decodeInfo（PhoneInfo，&List，PhoneMax，3，“： ＼r＼n”）;//拆分数据

uploadInfo（&List，0）;//上传链表格式的s信息

Info=&List;//取第一个信息体，开始遍历

for（i=0;i

{//循环显示信息

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

if（List.Next==0）break;//到达链表末尾

Info=Info.Next;//指向下一个信息体

}

3 外观造型设计

3.1 总体外观造型设计

设备总体外观主要有OLED显示屏、矩阵按键、USB接口和手机放置区域。MCU内置于OLED显示屏下（图5）。

3.2 手机放置部分造型设计

手机放置部分由轻质塑料片、弹簧和微动开关组成。手机重力令弹簧压缩，使得微动开关触发，检测为手机放入（图6）。

4 结束语

本文给出了一种手机收纳与考勤一体的考勤方案，与现有的单纯的“手机袋”收手机的方式相对比，本系统可以自动统计手机的收纳情况，节省了人力签到与手机收纳的冲突，并且具有造价低，维护成本低的优点。缺点是无法避免学生课堂上使用已上交手机以外电子设备的情況。

参考文献：

[1]刘春杰.手机成瘾对大学生学习的影响——以遵义师范学院为调查对象[J].科教文汇（中旬刊），2019（06）：158-160.

[2]庄鹏.课堂考勤技术的发展历史与未来趋势研究[J].福建电脑，2019，35（02）：98-100.

[3]鲁立军，李昕，安宁.高校智慧考勤的思考与实践[J].实验室科学，2017，20（04）：60-64+69.