便携式校园呼叫器

◎安徽省马鞍山市第七中学 王锦源

一、项目背景

“双减”政策实施后，丰富多彩的课后活动以及疫情后的错峰放学使得大部分家长等待接孩子的时间比以前更长了。据调查，家长接孩子放学的等待时间为10～40 分钟，有的家长甚至不得不请假去接孩子，这不仅造成了人力浪费，还导致学校周边人群聚集，不利于疫情防控。

因此，我萌生了发明一个“便携式校园呼叫器”的想法，该呼叫器能及时联系家长，使孩子、家长都不用等待。

二、研究过程

1.市场调研

市场上大部分呼叫器采用的是“一对多”或“多对一”的系统。有线呼叫器需要安装设备，不适合在校园应用。无线呼叫器通常使用调频技术，传输距离较短，传输效果受多种因素影响。还有一种老年人常用一键式电话和我的设计思路相似，但一键式电话属于学校禁止携带的电子产品。

2.分析测试

信号传输方式是呼叫器的核心技术。我查阅了收音机的调频和调幅传播、电报的摩尔斯电码发送和传呼机呼叫等通信方式，最终受家电物联网运行方式的启发，决定采用移动物联网芯片实现信号传输。

我用所学单片机编程知识反复进行测试实验，为制作“便携式校园呼叫器”做准备。

3. 确定方案

我利用Arduino 控制器和移动物联网芯片进行硬件编程，实现信号的接收和处理，通过SIM800C 模块将处理好的信号发送给手机端，连接各模块后进行编程调试。装置电路图如图1所示。

在编程的过程中，我发现模块不能处理汉字信息，查阅资料后才了解这是因为受硬件限制。另外，调试设备时，信号接收总有延迟，反复查找原因后，我给装置增加了一根天线，信号变得稳定了。

三、装置制作

1.外形设计

为了方便携带，便于操作，我将“便携式校园呼叫器”设计成手机大小，并增加了卡扣设计。装置的正面采用亚克力透明板制作，便于实验观察。我还在装置的下方设置了一个按钮，按下按钮，手机就能接收到学生放学的信号。

我用3D 数字设计软件Solidwork画出“便携式校园呼叫器”的外壳形状，并用3D 打印机打印。

2.电路连接与安装

前期实验测试时，我已经安装了处理器、芯片和发送模块，此时只需连接电路和天线，安装外壳和触发按钮等即可。

四、调试

装置制作完成后需进行调试。学生依据到达校门口的时间，预先按下图5（a）下方的按键，10～15 秒后家长收到图5（b）中的信息（内容以拼音方式显示），根据到校需要花费的时间，前往校门口接学生放学。使用几次后，孩子和家长在时间点上即可实现完美契合，双方都不用等待。

五、结论与创新性

“便携式校园呼叫器”传输距离不受限制，适合学生在校使用，不属于“禁带智能电子产品”。它不仅节约了家长和学生的时间，而且在一定程度上解决了人群聚集和学校附近交通拥堵的问题。通过调查发现，市面上目前没有发现同类型装置。

本装置接收信号的时间为10～15秒，虽对使用无影响，但进一步完善后应该能实现信号的即时接收，从而扩大装置的应用范围。（指导老师：汪娟蔡珊）

专家点评

“便携式校园呼叫器”的产生，首先体现了王锦源同学具有敏锐的观察力和判断力。“双减”政策出台后，放学时校园周边交通拥堵的乱象及家长们急迫找到自家孩子的需求，第一时间被她发现并抓住。

其次体现了王锦源同学具有一定的创新实践能力。她利用Arduino控制器和移动物联网芯片进行硬件编程，实现信号的接收和处理，通过SIM800C 模块将处理好的信号发送给设定好的手机端，通过3D 建模设计装置外形，等等，都是其创新实践能力的体现。

最后体现了王锦源同学具有科研潜质。当课题确定后，她认真思考，并通过文献和市场调查分析，再进行设计，形成了一个完整的科研项目探究的闭环，难能可贵。

这个项目给我们最大的启示是，青少年一定要注重培养观察力和判断力，才能找到好的发明课题，让自己的创新能力与科研潜质得到真正提升。