用行空板制作一个收作业系统
2022-10-122万
精华项目
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该项目利用行空板和罗技摄像头制作了一个收作业系统。通过二维码扫描识别学生作业，并通过SIoT物联网平台提交数据。硬件材料包括行空板和罗技摄像头。最终效果是简化了作业收集流程，提高了效率。难度适中，适合中小学教育场景。
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【项目源起】 交作业是每个学生每天到校做的第一件事情，由于学生到校时间不同，导致每次收作业时，课代表总会花费一定的时间按学号整理顺序，统计出谁谁谁没有交作业，并将相关未交名单提交给任课老师。这样的方式，费时费力，于是我们决定利用行空板，制作一套收作业系统。通过该系统，课代表再也不需要整理作业顺序，只需通过摄像头扫描作业本上的二维码，就可以将上交信息提交到物联网端。  【项目展示】   【功能简介】 本项目作品具备以下功能， （1）扫码识别：通过摄像头扫描二维码方式，识别某某学生的某学科作业。 （2）物联上报：识别后的数据通过SIot物联网平台提交，教师通过平台查看数据。 【硬件材料】
表1项目器材清单 【制作过程】 （1）二维码制作：根据交作业的需求，我们的二维码中需包括以下信息：学生的个人信息，作业的学科信息。为此我们使用草料二维码生成器来完成上述二维码。 步骤一：登陆官网 草料二维码生成器官网（https://cli.im/），首页主菜单切换至批量生码页面，选择下方“批量制作静态码”。 图批量生码页面 进入后，在全部样式模板中，选择“简单标签”一项后确认。  图选择二维码样式——简单标签 步骤二：模板设置 进入二维码编辑页面，在此处Excel表中修改二维码标题对应修改为“科目”和“姓名”。字段“二维码内容”0101，其中第一个“01”表示科目，第二个“01”代表学生姓名。例如0302就代表“外语+李小亮”。完成上述操作后，选择保存Excel文件。  图设置二维码内容模板 保存生码：在弹出的保存模板并生码窗口中设置模板名称及二维码保存位置。  图保存模板 鼠标点击“保存并生码”后，系统完成二维码的生成如下图所示。  图生成二维码 步骤三：打印设置 二维码标签的打印有多种方式A4打印，标签打印机打印，在线打印等。由于我们自己手头只有A4打印机，所以选取了这种最简单的打印方式。如果需要个性化制作，也可以使用下载矢量文件等方式，下载二维码图片，进行相关制作。  图选择A4打印机打印 设置每页打印的二维码个数，点击“下载”按钮，会生成一个包含上述所有二维码的PDF文件，如图所示。  图设置每页打印二维码数量  图预览打印效果 （2）参数配置：本次系统的开发是基于行空板进行的 步骤一：配置行空板 由于此作业系统中我们使用的行空板作为服务器，所有数据都是上传到行空板上。因此，我们需要将行空板连入WiFi，并记录分配的相关IP地址。 连入WiFi：将行空板通过USB连接线与PC使用，行空板会虚拟为一个RNDIS网卡设备，此时板子IP地址固定为10.1.2.3，在浏览器中输入上述地址，登陆行空板。鼠标点击左侧的“网络设置”连接，进入下图界面，输入WIFI热点的名称及密码，连接无线热点。连接成功后，系统分配给行空板一个IP地址：10.6.34.139如下图所示。该地址就是后续我们查看数据的物联网地址。 注：将行空板连接路由器或手机的热点（注意需要使用2.4G Wi-Fi），然后其他编程设备（电脑、平板、手机）连接同一个热点，如果电脑和行空板都连接了同一个Wi-Fi，但是依然无法连接，可能此Wi-Fi禁止网络中的设备互相访问，则可以尝试更换一个热点测试。  图连接WIFI获取IP 步骤二：开启SIoT服务 行空板中自带SIoT服务，进入系统后，点击“应用开关”连接，进入SIoT开关界面，确认SIoT服务启用，否则采集的数据无法上传，如下图所示行空板已经开启SIoT服务。  图开启SIoT服务器 （3）编程设置：编程使用的是Mind+图形化编程方式+行空板完成上述任务。 步骤一：环境部署 打开Mind+编程软件进入后，将其切换至“python”模式，如下图1处。  图编程环境配置 鼠标点击左下角“扩展”按钮，在官方库页面中添加“行空板”和“MQTT-py”库，在用户库页面中“二维码解码”库，如下图所示。  图官方库中添加“行空板”和“MQTT-py”库  图用户库中添加“二维码解码”库 步骤二：程序初始化 从MQTT和二维码解码指令集中拖着指令如下图所示，  图程序初始化指令 其中指令“初始化MQTT”设置如下所示：MQTT平台选择SIOT，SIoT地址为上述行空板子获取的IP地址，SIoT Port端口为1883，用户名为siot，密码为dfrobot。  图MQTT初始化设置 定义变量：分别定义相关变量，其规则为学科简写+学生学号，例如Y01为语文学科学号为01的学生作业。该变量初始值为0，用于计数，当摄像头识别到二维码时，将变量进行加法操作，从而避免物联网端多次发送 编辑主程序如下图所示，摄像头识别到二维码后，从所建立二维码库中循环寻找符合条件的二维码，并将其结果打印在串口输出。若识别出二维码变量的值等于我们设定的值例如0101，那么再进行是否发送过物联网消息的判断（Y01=0为未发送），若以上两个条件都满足，则则向物联网发送消息“陈雨泓+01”如下图所示。其余同学的程序与该程序类似。   【测试运行】 行空板加载完成后，菜单中会出现一个连接远程终端的选项，使用USB线连接电脑USB口，等待行空板开机完成后点击10.1.2.3（无线连接时也可输入板子的IP地址连接），连接成功后，Mind+的终端即相当于行空板的终端，点击运行，Mind+会将Python代码发送到行空板上运行。连接成功后会弹出提示，终端会显示（行空板）即表示连接成功。  Mind+连接成功后会自动检测行空板上的依赖库版本（图形化积木需要的python库），如果版本低了会提示需要更新，请点击更新，会自动弹出库管理页面并进行更新，等待直到命令运行完成后关闭库管理页面。    |
如果在行空板中使用，则需要先安装pyzbar库，方法为：
- 根据行空板官方文档教程将行空板联网
- 打开Mind+，在Mind+中点击终端，连接行空板
- 复制如下命令粘贴到终端中回车运行，等待代码执行完毕：
apt-get install libzbar0 -y
- 然后复制如下命令粘贴到终端中回车运行，等待代码执行完毕：
pip install pyzbar