本发明公开了一种电子学生证及短信下发系统。短信下发系统包括系统服务器、RF基站、客户端和电子学生证；RF基站和客户端分别与系统服务器经互联网连接。电子学生证，包括电源、第一微控制器、存储有汉字字库的存储器、显示屏、键盘和ISM频段的第一射频通信电路，存储器、显示屏、键盘和第一射频通信电路分别接第一微控制器。电子学生证通过自身的第一射频通信电路与RF基站通信连接。本发明实现了电子学生证接收短信的功能，可用于家长留言、校园广播通知等交互过程，在学生不携带手机的情况下，便于家长直接联系学生。
1.一种短信下发系统，其特征在于，包括系统服务器、至少一个RF基站、至少一个客户端和至少一个电子学生证；RF基站和客户端分别与系统服务器经互联网连接；电子学生证通过自身的第一射频通信电路与RF基站通信连接；所述的电子学生证包括电源、第一微控制器、存储有汉字字库的存储器、显示屏、键盘和ISM频段的第一射频通信电路，存储器、显示屏、键盘和第一射频通信电路分别接第一微控制器；短信下发系统包括以下工作步骤：
101、电子学生证按设定的周期发送包含自身的ID号的广播信息，并按设定的时间间隔，发送查询短信的无线数据,查询短信的无线数据包括所述的ID号，电子学生证发送查询短信的无线数据后，进入接收时间窗口；
102、RF基站接收电子学生证的广播信息，将电子学生证的ID号发送到系统服务器；
103、用户通过客户端将短信数据包发送到系统服务器，短信数据包中包含与电子学生证ID号相关的信息和短信内容；
104、系统服务器查找最近上报的与短信数据包相关的ID号的RF基站，将短信数据包下发到此RF基站；
105、RF基站收到查询短信的无线数据后，在电子学生证的接收时间窗口内对电子学生证给予回复；如果有该电子学生证的短信，就将短信内容回复，否则回复空包；
106、RF基站判断短信内容传输完成后，给系统服务器发送该条短信已发送完成的确认数据，系统服务器结束短信下发过程，并通知客户端短信成功下发；
107、收到短信的电子学生证提示学生有短信到达，学生通过按键调取短信，在显示屏中查阅。
2.根据权利要求1所述的短信下发系统，其特征在于，所述的电子学生证包括IC卡芯片和IC卡天线线圈，IC卡天线线圈接IC卡芯片。
3.根据权利要求1所述的短信下发系统，其特征在于，在所述的电子学生证中，第一射频通信电路为2.4GHz-2.5GHz或470MHz-510MHz的ISM频段的单片无线收发器。
4.根据权利要求1所述的短信下发系统，其特征在于，RF基站包括电源管理模块、第二微控制器、第二射频通信电路和网络接口电路，第二射频通信电路和网络接口电路分别接第二微控制器。
5.根据权利要求1所述的短信下发系统，其特征在于，广播信息的考勤广播数据总共10字节，内容包括包类型、电子学生证ID号和保留字段；短信数据包长度32字节，包括包类型、基站ID、电子学生证ID号、短信序号、包序号和短信内容；查询短信的无线数据的长度也为
10字节，内容包括包类型、电子学生证ID号、短信序号和请求包序号。
6.根据权利要求5所述的短信下发系统，其特征在于，短信序号是短信的特征码，请求包序号是电子学生证查询一条短信的下一包序号；在第一包查询短信的无线数据里，短信序号和请求包序号都是0；对于短信内容较长的数据包，通过多次交互完成RF基站到电子学生证的下发。
7.根据权利要求6所述的短信下发系统，其特征在于，RF基站通过电子学生证上报的请求包序号判断短信内容是否传输完成；传输完成后，RF基站给系统服务器发送该条短信已发送完成的确认数据，系统服务器结束下发过程，并通知客户端短信已成功下发。
8.根据权利要求1所述的短信下发系统，其特征在于，学生家长通过微信客户端将短信数据包上报到系统服务器，短信数据包包括与电子学生证ID号相关的信息是学生在系统里的账号，系统服务器将学生账号和电子学生证ID号对应并进行替换。
一种电子学生证及短信下发系统
[技术领域]
[0001] 本发明涉及学生考勤，尤其涉及一种电子学生证及短信下发系统。[背景技术]
[0002] 电子学生证是在普通学生证的基础上，安装了电子设备，具有表征学生身份信息的唯一ID号。电子学生证的发展经历了普通IC卡、具有远距离RFID的无障碍考勤卡、课堂互动答题卡、GPS定位卡等产品形态。
[0003] 专利号为CN201320507676.0的实用新型公开了一种智能电子学生证，包括壳体，壳体包括前壳体和后壳体，后壳体的上端设置有挂环，其特征在于：所述壳体内设置有控制装置，控制装置连接有充电模块、GPS模块、GSM模块和语音模块；所述后外壳上设置有蓄电池、充电孔、充电指示灯和信号指示灯；所述蓄电池、充电孔和充电指示灯电连接电源模块；所述后外壳上还设置有麦克风和听筒，麦克风和听筒电连接语音模块；所述前外壳设置有若干螺丝孔，卡片槽。本发明结构简单，能够通过短信、上网、手机客户端等方式提供学生的位置信息，为学生安全提供良好保障。
[0004] 该实用新型的智能电子学生证包含GSM模块和语音模块，具备了手机的主要功能，在学校普遍不主张学生配备手机的情况下，该发明的智能电子学生证不适合在校园中使用。另外，GPS定位卡由于硬件成本和维护成本高、辐射功率大等缺陷，不适合在电子学生证中应用。
[0005] 但是，在校学生在不配备手机的情况下，家长如果有需要主动找学生，缺少直接的渠道，通常需要通过老师来进行信息中转，给家长和学生增添了不少麻烦。[发明内容]
[0006] 本发明要解决的技术问题是提供一种具有接收短信功能、在校学生不配备手机的情况下，便于家长与学生直接联系的电子学生证。
[0007] 本发明另一个要解决的技术问题是提供一种在校学生不配备手机的情况下，便于家长直接与学生联系的短信下发系统。
[0008] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种电子学生证，包括电源、第一微控制器、存储有汉字字库的存储器、显示屏、键盘和ISM频段的第一射频通信电路，存储器、显示屏、键盘和第一射频通信电路分别接第一微控制器。
[0009] 以上所述的电子学生证，包括IC卡芯片和IC卡天线线圈，IC卡天线线圈接IC卡芯片。
[0010] 以上所述的电子学生证，第一射频通信电路为2.4GHz-2.5GHz或470MHz-510MHz的ISM频段的单片无线收发器。
[0011] 一种短信下发系统，包括系统服务器、至少一个RF基站、至少一个客户端和至少一个上述的电子学生证；RF基站和客户端分别与系统服务器经互联网连接；电子学生证通过自身的第一射频通信电路与RF基站通信连接。
[0012] 以上所述的短信下发系统，RF基站包括电源管理模块、第二微控制器、第二射频通信电路和网络接口电路，第二射频通信电路和网络接口电路分别接第二微控制器。
[0013] 以上所述的短信下发系统，包括以下工作步骤：
[0014] 601、电子学生证按设定的周期发送包含自身的ID号的广播信息，并按设定的时间间隔，发送查询短信的无线数据,查询短信的无线数据包括所述的ID号，电子学生证发送查询短信的无线数据后，进入接收时间窗口；
[0015] 602、RF基站接收电子学生证的广播信息，将电子学生证的ID号发送到系统服务器；
[0016] 603、用户通过客户端将短信数据包发送到服务器，短信数据包中包含与电子学生证ID号相关的信息和短信内容；
[0017] 604、系统服务器查找最近上报的与短信数据包相关的ID号的RF基站，将短信数据包下发到此RF基站；
[0018] 605、RF基站收到查询短信的无线数据后，在电子学生证的接收时间窗口内对电子学生证给予回复；如果有该电子学生证的短信，就将短信内容回复，否则回复空包。
[0019] 606、RF基站判断短信内容传输完成后，给系统服务器发送该条短信已发送完成的确认数据，服务器结束短信下发过程，并通知客户端短信成功下发。
[0020] 607、收到短信的电子学生证提示学生有短信到达，学生通过按键调取短信，在显示屏中查阅。
[0021] 以上所述的短信下发系统，广播信息的考勤广播数据总共10字节，内容包括包类型、电子学生证ID号和保留字段；短信内容数据包长度32字节，包括包类型、基站ID、电子学生证ID号、短信序号、包序号和短信内容；查询短信的无线数据的长度也为10字节，内容包括包类型、电子学生证ID号、短信序号和请求包序号。
[0022] 以上所述的短信下发系统，短信序号是短信的特征码，请求包序号是电子学生证查询一条短信的下一包序号。在第一包查询短信的无线数据里，短信序号和请求包序号都是0；对于短信内容较长的数据包，通过多次交互完成RF基站到电子学生证的下发。
[0023] 以上所述的短信下发系统，RF基站通过电子学生证上报的请求包序号判断短信内容是否传输完成。传输完成后，RF基站给系统服务器发送该条短信已发送完成的确认数据，系统服务器结束下发过程，并通知客户端短信已成功下发。
[0024] 以上所述的短信下发系统，学生家长通过微信客户端将短信数据包上报到系统服务器，短信数据包包括与电子学生证ID号相关的信息是学生在系统里的账号，系统服务器将学生账号和电子学生证ID号对应并进行替换。
[0025] 本发明实现了电子学生证接收短信的功能，可用于家长留言、校园广播通知等交互过程，在学生不携带手机的情况下，便于家长直接联系学生。[附图说明]
[0026] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0027] 图1是本发明实施例短信下发系统的原理框图。
[0028] 图2是本发明实施例电子学生证的原理框图。
[0029] 图3是本发明实施例RF基站的原理框图。[具体实施方式]
[0030] 本发明实施例的短信下发系统如图1所示，包括系统服务器、多个RF基站、多个客户端和多个电子学生证。RF基站和客户端分别与系统服务器经互联网连接。
[0031] 如图3所示，RF基站包括电源管理模块、微控制器、时钟电路、存储电路、射频通信电路和网络接口电路，射频通信电路和网络接口电路分别接微控制器。微控制器负责整机控制和数据处理；射频通信电路用于和电子学生证进行无线通信；网络接口包括有线网口电路和无线网络电路，有线或无线网络用于和服务器通信，无线网络包括2G/3G/4G无线网或WIFI网络；时钟、存储和电源管理是辅助电路。
[0032] 如图2所示，具有短信功能的电子学生证包括电源、微控制器、存储有汉字字库的存储器、显示屏、键盘、ISM频段的射频通信电路，IC卡芯片和IC卡天线线圈。存储器、显示屏、键盘和射频通信电路分别接微控制器，IC卡天线线圈接IC卡芯片。
[0033] 射频通信电路采用短距离微功率无线电通信频率，如2.4GHz、470MHz的ISM频段的单片无线收发器，电子学生证通过ISM频段的单片无线收发器与RF基站通信连接。
[0034] 另外，电子学生证采用显示屏显示短信中的文字，从存储器中获取所需的字库。
[0035] 用户通过客户端将短信数据包上报到系统服务器(短信数据包包括短信内容和学生证ID，学生证ID在应用系统里可以映射为学生学号等唯一识别信息)，系统服务器将数据下发到该学生证附近的RF基站，RF基站再将短信内容下发到该学生证上。客户端包括WEB、手机APP、微信等方式。
[0036] 具体来说，电子学生证的微控制器使用的型号是STM8L052；射频通信电路由nRF24L01P及其外围电路和板载天组成，工作于2.4GHz频段；显示屏采用1.3寸黑白点阵屏，像素128*64；按键采用4*4矩阵键盘；存储器采用W25X40，512K字节FLASH存储器，其中256K字节用于存储GB2312中文字库；电池采用两节CR2032纽扣电池；IC卡采用FM1108芯片，板载线圈。
[0037] 上述电子学生证的硬件配置，可以支持现有课堂互动答题卡的功能和无障碍考勤功能，IC卡芯片和线圈主要用于校园刷卡消费系统，还可以在校园刷卡公话上拨打亲情号码；在此基础上增加了短信接收功能。
[0038] RF基站的微控制器采用LPC1754；射频通信电路使用nRF24L01P，及其外围电路，外置12dBi全向天线；网口电路采用W5500硬件协议栈网络芯片，RJ45接口；存储和时钟电路包括FLASH存储器芯片、晶体；基站使用12V电源供电，电源管理电路包括12V-3.3V降压电路。
[0039] RF基站使用有线网口接入到因特网，工作在TCP客户端模式，主动连接到服务器的IP地址和端口。
[0040] 系统服务器软件由通信处理模块、数据处理模块和用户接口三大部分组成。通信处理模块负责和基站的数据通信；数据处理模块负责电子学生证ID数据的收集、分析和处理，负责短信数据包的路由计算；用户接口负责和客户端的数据交互，客户端包括WEB端和微信接入。
[0041] 本发明实施例短信下发系统的工作过程如下：
[0042] 1.电子学生证以1秒为周期发送广播信息(考勤广播)，广播信息使用2.48GHz频率；考勤广播的数据总共10字节，内容包括包类型、ID号和保留字段。
[0043] 2.RF基站接收广播信息，并将电子学生证的ID号收集后，传输到系统服务器。
[0044] 3.学生家长通过微信客户端将短信数据包上报到系统服务器，短信数据包包括短信内容和学生在系统里的账号。系统服务器软件将学生账号和电子学生证ID号对应并进行替换。
[0045] 4.系统服务器软件查找最近上报指定学生证ID的RF基站，将短信数据包下发到此RF基站。
[0046] 5.在没有RF基站上报该条短信已收到的情况下，如果有新的RF基站上报了指定学生证ID信息，系统服务器将短信数据包下发到新的RF基站，直到有RF基站上报该条短信已收到的信息。
[0047] 6.电子学生证以30秒的时间间隔，发送查询短信的无线数据。查询短信的无线数据和考勤广播数据格式相同，长度也是10字节，内容包括包类型、ID号、短信序号和请求包序号。短信序号是短信的特征码，请求包序号是电子学生证查询一条短信的下一包序号。在第一包查询数据里，短信序号和请求包序号都填0。发送查询信号后，进入接收时间窗口，接收时长1ms。
[0048] 7.RF基站收到查询短信的无线数据后，在电子学生证的接收时间窗口内给予回复；如果有该电子学生证的短信，就将短信内容回复，否则回复空包。短信内容数据包长度32字节，包括包类型、基站ID、学生证ID、短信序号、包序号和短信内容。
[0049] 8.短信内容较长的数据包，通过多次交互完成RF基站到电子学生证的下发；
[0050] 9.RF基站通过电子学生证上报的请求包序号判断短信内容是否传输完成。传输完成后，RF基站给系统服务器软件发送该条短信已发送完成的确认数据，系统服务器软件结束下发过程，并通知微信客户端短信成功下发。
[0051] 10.收到短信的电子学生证通过显示图标提示学生有短信到达，学生通过按键调取查阅，在液晶显示屏上显示短信内容。
[0052] 采用本实施例的短信下发系统，家长或学校可以通过因特网，将短信下发到指定的电子学生证上。家长可通过电脑、手机APP或微信等方式，将短信内容发送出去，由短信下发系统传输到电子学生证。学校可以下发特定短信和广播通知等内容。
[0053] 本发明以上实施例的效果在于：
[0054] 实现了电子学生证接收短信的功能，可用于家长留言、校园广播通知等交互过程；
[0055] 在现有课堂互动答题卡的硬件基础上，实现接收短信的功能，电子学生证本身增加的成本非常少(仅存储或字库芯片)；
[0056] 在使用范围内部署RF基站，接收电子学生证的考勤广播，以此作为短信下发的路由依据；此外，还能根据RF基站所受到的考勤广播数据，实现学生区域定位。
[0057] 以采用2.4GHz频率为例计算，电子学生证用于短信的能耗，仅仅是几十秒进行的一次数据交互，一次数据交互的时间在2ms以内，电流小于15mA。平均一年的耗电不足50mAH，满足纽扣电池供电的要求。
