基于物联网的师生呼叫系统

本文系湛江市第十七中学星火创客团队参赛项目，转载请保留声明！

作品所用到的软件

1. Mind+
2. LaserMaker
3. App Inventor

作品所用到的硬件

1. 掌控板
2. 掌控I/O扩展板
3. Speech Synthesizer Bee语音合成模块

App所需环境

1. App Inventor广州服务器​

2. Easy IoT物联网平台​

注：本作品使用的MQTT模块在App Inventor平台是没有集成的，需要手动添加扩展才能使用，下载链接见文末。

创作背景

在学校的日常生活中我们发现，当老师需要学生执行某些事情，例如需要学生去办公室一趟、让课代表催交作业时，总是需要一个学生充当“传话人”的身份。

因为老师事务繁多，不可能什么事情都亲力亲为，而中小学是不允许学生携带手机进入校园的，老师没有通讯方式可以联系到学生，就会造成老师与学生之间无法联系的情况。

于是我们想到，可以制作一款师生呼叫系统，开发一个教师手机App端与教室端，它们之间通过WiFi+MQTT进行通讯，当老师需要传达指令时，通过手机App发送到教室端显示。

当教室端接收到老师发出的指令后，会通过语音合成模块读出消息，学生看到消息后即可执行老师的指令。这个作品减少了不必要的麻烦，提高了效率。

演示视频

教室端

1.初始化

设置一个名为“时间”的变量，设为1，这个在后文再详细讲。

然后初始化语音合成模块、物联网模块并连接WiFi，都是正常操作了。

2.接收消息

当收到消息时，先判断消息中是否包含“紧急”，若包含则板载灯亮起，并通过语音合成模块将消息读出来，重复执行直到按下A键。

3.“声音”变量

考虑到这个作品是放在教室中使用的，如果在上课的时候收到消息并播放语音，会打断老师的讲课，所以在初始化的时候设定了一个变量“声音”为1，即声音为打开状态；

若按下B键则将“声音”设为0，即声音为关闭状态，在上文收到消息时，判断完是否为重要消息后，会判断“声音”状态是否为1，若不为1则语音合成模块不会播放消息。

4.外观设计

外观设计使用软件为 LaserMaker ，通过激光切割机切割椴木板将外观烧出来。

手机App端

1.新建项目

打开App Inventor平台，新建一个项目：

2.设计UI

设计好App的界面，这里不详细展开说明：

3.初始化

首先将消息列表清除，然后将连接状态设为未连接的开始状态。

4.设定变量

班级列表：设定八个班的名称，在初始化中设定这个变量为下拉框的元素，起到选择发送班级的作用：

topic：一个空变量，起到存储用户选择的班级topic的作用；

班级名称：一个空变量，起到存储用户选择的班级的作用；

5.选择班级下拉框

将用户选择的班级匹配成对应的topic，并将topic和班级名称相对应存入到前面提到的空变量中。

6.连接MQTT

当“连接”按钮被按下时，先判断“topic”变量是否为空，用户在连接前是否已选择要发送消息的班级；

如果已经选择了班级，则调用MQTT模块连接Easy Iot物联网平台：

ipAdreess是物联网平台的地址，默认填“iot.dfrobot.com.cn”即可；
port是连接的端口，填“1883”即可；
idDevice填任意9位数即可；
userName是你物联网平台上的Iot_id(user)；
password是物联网平台上的Iot_pwd(password)，均直接复制粘贴即可。

接着将“连接状态”变量设为1，判断是否成功订阅topic。

7.发送消息

当“发送命令”按钮被按下时，先判断连接状态是否为0（即是否为未连接状态），如值为true，则继续执行下面的代码。

判断完连接状态后，再判断用户发送的消息中是否包含屏蔽词，如果值为false，则判断文本输入框中是否有文本。

判断完上面的所有条件都为true后，则调用MQTT模块发送文本输入框中的文字到物联网平台上，再将文本输入框清空。

8.显示消息

成功发送消息后，将发送的消息显示在App下方的文本框中：

9.接收消息

收到消息时，将消息显示在文本框中：

10.其他代码

起到打开其他屏幕和清除消息列表的作用。

到这里，代码部分已经编写完了。

11.其他屏幕的UI设计

下载链接

MQTT模块扩展：co.com.dendritas.MqttTCP.aix

改进方向

考虑到一些学校可能没有实现网络覆盖全校，以后可以制作一款基于LoRa方案的师生呼叫系统，实现在无网络的环境下也能进行通讯。

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