基于微信小程序和 Ｂｅａｃｏｎ 藍(lán)牙的學(xué)生打卡系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：文章針對(duì)學(xué)生運(yùn)動(dòng)打卡系統(tǒng)的問題，設(shè)計(jì)了一種基于微信小程序和Bcacon藍(lán)牙技術(shù)的打卡系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過使用Bcacon藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)行定位，可以在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地范圍內(nèi)自動(dòng)完成打卡，實(shí)現(xiàn)快速便捷的運(yùn)動(dòng)打卡功能。通過對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和評(píng)估，發(fā)現(xiàn)其具有較好的可行性和實(shí)用性。該系統(tǒng)可以為學(xué)生提供更好的運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)，同時(shí)為學(xué)校管理和教學(xué)提供更好的數(shù)據(jù)支持和管理手段。

關(guān)鍵詞：微信小程序；Bcacon藍(lán)牙；學(xué)生打卡系統(tǒng)；運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)

中圖法分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

１ 概述

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們?cè)絹碓疥P(guān)注健康生活和健身運(yùn)動(dòng)。在校園中，學(xué)生的身體健康也越來越受到重視。為鼓勵(lì)學(xué)生積極參加運(yùn)動(dòng)，學(xué)校推出了運(yùn)動(dòng)打卡系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以記錄學(xué)生的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，鼓勵(lì)學(xué)生參加運(yùn)動(dòng)鍛煉， 同時(shí)也方便學(xué)校管理和教學(xué)。

然而，目前的運(yùn)動(dòng)打卡系統(tǒng)存在一些問題。傳統(tǒng)的打卡方式需要學(xué)生手動(dòng)打卡，容易出現(xiàn)漏打卡、虛假打卡等情況。另外，學(xué)生需要攜帶特定的打卡設(shè)備，不方便。同時(shí)，傳統(tǒng)的打卡系統(tǒng)也存在管理混亂、數(shù)據(jù)處理不及時(shí)等問題。

為解決這些問題，本文設(shè)計(jì)了一種基于微信小程序和Ｂｅａｃｏｎ 藍(lán)牙技術(shù)的學(xué)生運(yùn)動(dòng)打卡系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位和自動(dòng)打卡，便于學(xué)生參加運(yùn)動(dòng)，同時(shí)提高打卡的準(zhǔn)確性和安全性。該系統(tǒng)以微信小程序?yàn)榍岸私缑妫渚哂辛己玫挠脩趔w驗(yàn)感和交互性。該系統(tǒng)使用Ｂｅａｃｏｎ 藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)行定位，可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的打卡定位和較快的打卡速度。該系統(tǒng)還具有良好的數(shù)據(jù)處理性能，可以為學(xué)校提供更好的數(shù)據(jù)支持和管理手段。微信小程序是一種輕量級(jí)的應(yīng)用程序，具有使用方便、開發(fā)成本低等優(yōu)點(diǎn)。基于微信小程序和Ｂｅａｃｏｎ 藍(lán)牙技術(shù)的學(xué)生打卡系統(tǒng)，可以有效管理學(xué)生考勤，減輕教師考勤管理的負(fù)擔(dān)，提高學(xué)生考勤管理的效率和準(zhǔn)確性。

２ 相關(guān)技術(shù)介紹

２．１ Ｂｅａｃｏｎ 藍(lán)牙技術(shù)

Ｂｅａｃｏｎ 設(shè)備使用低功耗藍(lán)牙（ Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬｏｗＥｎｅｒｇｙ，ＢＬＥ）技術(shù)進(jìn)行通信，具有較低的功耗和較遠(yuǎn)的通信范圍。Ｂｅａｃｏｎ 設(shè)備可以以固定的頻率廣播信號(hào)，周圍的設(shè)備可以通過接收信號(hào)來確定自己的位置和方向。在學(xué)生運(yùn)動(dòng)打卡系統(tǒng)中，可以將Ｂｅａｃｏｎ 設(shè)備放置在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地的關(guān)鍵位置，例如入口處、終點(diǎn)等。

學(xué)生在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以通過接收Ｂｅａｃｏｎ 設(shè)備發(fā)出的信號(hào)來確定自己的位置，并自動(dòng)完成打卡操作。

由于Ｂｅａｃｏｎ 設(shè)備具有較低的功耗和較遠(yuǎn)的通信范圍，可以實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的定位和打卡功能［１～４］ 。

２．２ 微信小程序技術(shù)

微信小程序是一種基于微信平臺(tái)的輕量級(jí)應(yīng)用程序，可以在微信內(nèi)部進(jìn)行快速訪問和使用。微信小程序具有許多優(yōu)點(diǎn)，如易于傳播、快速啟動(dòng)、不需要安裝、跨平臺(tái)等。在學(xué)生運(yùn)動(dòng)打卡系統(tǒng)中，可以以微信小程序?yàn)榍岸私缑妫阌趯W(xué)生進(jìn)行打卡操作和數(shù)據(jù)查詢。開發(fā)者可以使用微信小程序提供的ＡＰＩ 接口進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、讀取和處理，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的管理和查詢功能。

３ 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

３．１ 系統(tǒng)架構(gòu)

學(xué)生運(yùn)動(dòng)打卡系統(tǒng)采用微信小程序和Ｂｅａｃｏｎ 藍(lán)牙技術(shù)相結(jié)合的設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)包括硬件部分和軟件部分。硬件部分主要由Ｂｅａｃｏｎ 設(shè)備和服務(wù)器組成，軟件部分主要由微信小程序和服務(wù)器程序組成。

系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖１ 所示。

３．２ 系統(tǒng)功能

學(xué)生運(yùn)動(dòng)打卡系統(tǒng)的主要功能如下。

學(xué)生注冊(cè)：學(xué)生可以通過微信小程序進(jìn)行注冊(cè)，包括姓名、學(xué)號(hào)、密碼等信息。

運(yùn)動(dòng)打卡：學(xué)生在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地范圍內(nèi)，可以通過接收Ｂｅａｃｏｎ 設(shè)備發(fā)出的信號(hào)來完成自動(dòng)打卡操作。

數(shù)據(jù)查詢：學(xué)生可以通過微信小程序查詢自己的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，包括運(yùn)動(dòng)距離、運(yùn)動(dòng)時(shí)間等信息。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：學(xué)校管理人員可以通過服務(wù)器程序進(jìn)行運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析，包括每個(gè)學(xué)生的運(yùn)動(dòng)情況、總體數(shù)據(jù)分析等。

３．３ 實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)

系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)包括硬件、軟件和網(wǎng)絡(luò)３ 個(gè)部分。其中，硬件部分主要包括Ｂｅａｃｏｎ 設(shè)備和服務(wù)器；軟件部分主要包括微信小程序和服務(wù)器程序；網(wǎng)絡(luò)部分主要包括網(wǎng)絡(luò)通信和數(shù)據(jù)傳輸。

３．３．１ 硬件實(shí)現(xiàn)

硬件部分主要由Ｂｅａｃｏｎ 設(shè)備和服務(wù)器組成。

Ｂｅａｃｏｎ 設(shè)備使用了藍(lán)牙芯片ｎＲＦ５２８３２ 和Ｂｅａｃｏｎ 固件，具有低功耗、高精度、高穩(wěn)定性等特點(diǎn)。服務(wù)器將樹莓派作為主控制器，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理。

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，Ｂｅａｃｏｎ 設(shè)備需要設(shè)置ＵＵＩＤ，Ｍａｊｏｒ 和Ｍｉｎｏｒ 等參數(shù)，以便系統(tǒng)進(jìn)行區(qū)分和識(shí)別。

３．３．２ 軟件實(shí)現(xiàn)

軟件部分主要由微信小程序和服務(wù)器程序組成。

微信小程序采用ＷＸＭＬ，ＷＸＳＳ 和ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ 等前端技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)用戶交互界面和數(shù)據(jù)的展示。服務(wù)器程序采用Ｊａｖａ 語言進(jìn)行編寫，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理。

在微信小程序中，需要實(shí)現(xiàn)用戶的注冊(cè)、運(yùn)動(dòng)打卡、數(shù)據(jù)查詢等功能。其中，運(yùn)動(dòng)打卡功能需要使用微信小程序提供的ＡＰＩ 接口，通過藍(lán)牙掃描、連接、監(jiān)聽等操作來實(shí)現(xiàn)Ｂｅａｃｏｎ 設(shè)備的檢測(cè)和定位。數(shù)據(jù)查詢功能需要使用微信小程序提供的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)接口，將運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)保存到微信服務(wù)器中，以便學(xué)生隨時(shí)查詢。

３．３．３ 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)

網(wǎng)絡(luò)部分主要包括網(wǎng)絡(luò)通信和數(shù)據(jù)傳輸。系統(tǒng)采用ＨＴＴＰ 協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和交互。其中，微信小程序和服務(wù)器程序之間的數(shù)據(jù)傳輸需要加密和校驗(yàn)， 以保證數(shù)據(jù)的安全性和完整性［５～８］ 。

４ 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

４．１ 硬件搭建

系統(tǒng)的硬件搭建主要包括Ｂｅａｃｏｎ 設(shè)備和服務(wù)器的搭建。Ｂｅａｃｏｎ 設(shè)備采用ｎＲＦ５２８３２ 藍(lán)牙芯片和Ｂｅａｃｏｎ 固件進(jìn)行搭建，具體如圖２ 所示。

４．２ 軟件編寫

系統(tǒng)的軟件編寫主要包括微信小程序和服務(wù)器程序的編寫。微信小程序采用ＷＸＭＬ， ＷＸＳＳ 和ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ 等前端技術(shù)進(jìn)行編寫。服務(wù)器程序采用Ｊａｖａ 語言進(jìn)行編寫，并使用Ｓｐｒｉｎｇ Ｂｏｏｔ 框架對(duì)數(shù)據(jù)接口進(jìn)行設(shè)計(jì)和編寫。

在微信小程序中，需要實(shí)現(xiàn)用戶的注冊(cè)、運(yùn)動(dòng)打卡、數(shù)據(jù)查詢等功能。其中，注冊(cè)功能需要對(duì)用戶信息進(jìn)行收集和存儲(chǔ)，運(yùn)動(dòng)打卡功能需要使用微信小程序提供的ＡＰＩ 接口，通過藍(lán)牙掃描、連接、監(jiān)聽等操作來實(shí)現(xiàn)Ｂｅａｃｏｎ 設(shè)備的檢測(cè)和定位。數(shù)據(jù)查詢功能需要使用微信小程序提供的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)接口，將運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)保存到微信服務(wù)器中，以便學(xué)生隨時(shí)查詢。其具體如圖３ 所示。

服務(wù)器程序需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理，同時(shí)可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，為學(xué)校管理和教學(xué)提供更好的數(shù)據(jù)支持和管理手段。服務(wù)器采用Ｊａｖａ 語言進(jìn)行編寫，使用Ｓｐｒｉｎｇ Ｂｏｏｔ 框架實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接口的設(shè)計(jì)和開發(fā)。服務(wù)器可以通過ＨＴＴＰ 協(xié)議和微信小程序進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)交互，同時(shí)可以通過網(wǎng)絡(luò)連接和Ｂｅａｃｏｎ設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和通信。

４．３ 系統(tǒng)評(píng)估

為評(píng)估系統(tǒng)的可行性和實(shí)用性，本文進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)和評(píng)估。實(shí)驗(yàn)中，通過模擬學(xué)生在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地的打卡操作和數(shù)據(jù)查詢操作，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行情況和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性進(jìn)行了測(cè)試和分析。評(píng)估結(jié)果顯示，系統(tǒng)具有較好的可行性和實(shí)用性，能夠滿足學(xué)生運(yùn)動(dòng)打卡的需求，同時(shí)為學(xué)校管理和教學(xué)提供更好的數(shù)據(jù)支持和管理手段。

５ 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)了一種基于微信小程序和Ｂｅａｃｏｎ 藍(lán)牙技術(shù)的學(xué)生運(yùn)動(dòng)打卡系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位和自動(dòng)打卡，便于學(xué)生參加運(yùn)動(dòng)，同時(shí)能夠提高打卡的準(zhǔn)確性和安全性。該系統(tǒng)將微信小程序作為前端界面，其具有良好的用戶體驗(yàn)和交互性。該系統(tǒng)使用Ｂｅａｃｏｎ 藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)行定位，可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的打卡定位和較快的打卡速度。該系統(tǒng)還具有良好的數(shù)據(jù)處理性能，可以為學(xué)校提供更好的數(shù)據(jù)支持和管理手段。通過實(shí)驗(yàn)和評(píng)估發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)具有較好的可行性和實(shí)用性，能夠滿足學(xué)生運(yùn)動(dòng)打卡的需求，同時(shí)為學(xué)校管理和教學(xué)提供更好的數(shù)據(jù)支持和管理手段。未來，可以進(jìn)一步完善系統(tǒng)性能，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，為學(xué)生提供更好的運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)和服務(wù)。

該系統(tǒng)也存在一些不足，需要進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化。首先，系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性還有待提高，尤其是在信號(hào)強(qiáng)度較弱或干擾較大的環(huán)境下。其次，系統(tǒng)的安全性還需進(jìn)一步加強(qiáng)，尤其是在數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)方面。此外，系統(tǒng)的使用成本還有待降低，需要考慮采用更便宜、更節(jié)能、更高效的設(shè)備和技術(shù)。這些問題需要在未來的研究中進(jìn)一步解決。

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作者簡(jiǎn)介：古波（１９９３—），本科，實(shí)驗(yàn)師，研究方向：健康大數(shù)據(jù)。