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

摘要：文章針對學(xué)生運動打卡系統(tǒng)的問題，設(shè)計了一種基于微信小程序和Bcacon藍牙技術(shù)的打卡系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過使用Bcacon藍牙技術(shù)進行定位，可以在運動場地范圍內(nèi)自動完成打卡，實現(xiàn)快速便捷的運動打卡功能。通過對該系統(tǒng)進行實驗和評估，發(fā)現(xiàn)其具有較好的可行性和實用性。該系統(tǒng)可以為學(xué)生提供更好的運動體驗，同時為學(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藍牙；學(xué)生打卡系統(tǒng)；運動數(shù)據(jù)

中圖法分類號：TP311 文獻標(biāo)識碼：A

１ 概述

隨著社會的發(fā)展，人們越來越關(guān)注健康生活和健身運動。在校園中，學(xué)生的身體健康也越來越受到重視。為鼓勵學(xué)生積極參加運動，學(xué)校推出了運動打卡系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以記錄學(xué)生的運動數(shù)據(jù)，鼓勵學(xué)生參加運動鍛煉， 同時也方便學(xué)校管理和教學(xué)。

然而，目前的運動打卡系統(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，傳統(tǒng)的打卡系統(tǒng)也存在管理混亂、數(shù)據(jù)處理不及時等問題。

為解決這些問題，本文設(shè)計了一種基于微信小程序和Ｂｅａｃｏｎ 藍牙技術(shù)的學(xué)生運動打卡系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)自動定位和自動打卡，便于學(xué)生參加運動，同時提高打卡的準(zhǔn)確性和安全性。該系統(tǒng)以微信小程序為前端界面，其具有良好的用戶體驗感和交互性。該系統(tǒng)使用Ｂｅａｃｏｎ 藍牙技術(shù)進行定位，可以實現(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的應(yīng)用程序，具有使用方便、開發(fā)成本低等優(yōu)點?；谖⑿判〕绦蚝停拢澹幔悖铮?藍牙技術(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 藍牙技術(shù)

Ｂｅａｃｏｎ 設(shè)備使用低功耗藍牙（ Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬｏｗＥｎｅｒｇｙ，ＢＬＥ）技術(shù)進行通信，具有較低的功耗和較遠的通信范圍。Ｂｅａｃｏｎ 設(shè)備可以以固定的頻率廣播信號，周圍的設(shè)備可以通過接收信號來確定自己的位置和方向。在學(xué)生運動打卡系統(tǒng)中，可以將Ｂｅａｃｏｎ 設(shè)備放置在運動場地的關(guān)鍵位置，例如入口處、終點等。

學(xué)生在運動場地運動時，可以通過接收Ｂｅａｃｏｎ 設(shè)備發(fā)出的信號來確定自己的位置，并自動完成打卡操作。

由于Ｂｅａｃｏｎ 設(shè)備具有較低的功耗和較遠的通信范圍，可以實現(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的輕量級應(yīng)用程序，可以在微信內(nèi)部進行快速訪問和使用。微信小程序具有許多優(yōu)點，如易于傳播、快速啟動、不需要安裝、跨平臺等。在學(xué)生運動打卡系統(tǒng)中，可以以微信小程序為前端界面，便于學(xué)生進行打卡操作和數(shù)據(jù)查詢。開發(fā)者可以使用微信小程序提供的ＡＰＩ 接口進行數(shù)據(jù)的存儲、讀取和處理，從而實現(xiàn)學(xué)生運動數(shù)據(jù)的管理和查詢功能。

３ 系統(tǒng)設(shè)計

３．１ 系統(tǒng)架構(gòu)

學(xué)生運動打卡系統(tǒng)采用微信小程序和Ｂｅａｃｏｎ 藍牙技術(shù)相結(jié)合的設(shè)計方案。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)生運動打卡系統(tǒng)的主要功能如下。

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

運動打卡：學(xué)生在運動場地范圍內(nèi)，可以通過接收Ｂｅａｃｏｎ 設(shè)備發(fā)出的信號來完成自動打卡操作。

數(shù)據(jù)查詢：學(xué)生可以通過微信小程序查詢自己的運動數(shù)據(jù)，包括運動距離、運動時間等信息。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計：學(xué)校管理人員可以通過服務(wù)器程序進行運動數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析，包括每個學(xué)生的運動情況、總體數(shù)據(jù)分析等。

３．３ 實現(xiàn)細節(jié)

系統(tǒng)的實現(xiàn)包括硬件、軟件和網(wǎng)絡(luò)３ 個部分。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)備使用了藍牙芯片ｎＲＦ５２８３２ 和Ｂｅａｃｏｎ 固件，具有低功耗、高精度、高穩(wěn)定性等特點。服務(wù)器將樹莓派作為主控制器，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和管理。

在系統(tǒng)設(shè)計中，Ｂｅａｃｏｎ 設(shè)備需要設(shè)置ＵＵＩＤ，Ｍａｊｏｒ 和Ｍｉｎｏｒ 等參數(shù)，以便系統(tǒng)進行區(qū)分和識別。

３．３．２ 軟件實現(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 語言進行編寫，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和管理。

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

３．３．３ 網(wǎng)絡(luò)實現(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)議進行網(wǎng)絡(luò)通信，以實現(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， 以保證數(shù)據(jù)的安全性和完整性［５～８］ 。

４ 系統(tǒng)實現(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 藍牙芯片和Ｂｅａｃｏｎ 固件進行搭建，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)進行編寫。服務(wù)器程序采用Ｊａｖａ 語言進行編寫，并使用Ｓｐｒｉｎｇ Ｂｏｏｔ 框架對數(shù)據(jù)接口進行設(shè)計和編寫。

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

服務(wù)器程序需要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和管理，同時可以對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析，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 語言進行編寫，使用Ｓｐｒｉｎｇ Ｂｏｏｔ 框架實現(xiàn)數(shù)據(jù)接口的設(shè)計和開發(fā)。服務(wù)器可以通過ＨＴＴＰ 協(xié)議和微信小程序進行通信和數(shù)據(jù)交互，同時可以通過網(wǎng)絡(luò)連接和Ｂｅａｃｏｎ設(shè)備進行數(shù)據(jù)傳輸和通信。

４．３ 系統(tǒng)評估

為評估系統(tǒng)的可行性和實用性，本文進行了相關(guān)實驗和評估。實驗中，通過模擬學(xué)生在運動場地的打卡操作和數(shù)據(jù)查詢操作，對系統(tǒng)的運行情況和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性進行了測試和分析。評估結(jié)果顯示，系統(tǒng)具有較好的可行性和實用性，能夠滿足學(xué)生運動打卡的需求，同時為學(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)計了一種基于微信小程序和Ｂｅａｃｏｎ 藍牙技術(shù)的學(xué)生運動打卡系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)自動定位和自動打卡，便于學(xué)生參加運動，同時能夠提高打卡的準(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和交互性。該系統(tǒng)使用Ｂｅａｃｏｎ 藍牙技術(shù)進行定位，可以實現(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。通過實驗和評估發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)具有較好的可行性和實用性，能夠滿足學(xué)生運動打卡的需求，同時為學(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)生提供更好的運動體驗和服務(wù)。

該系統(tǒng)也存在一些不足，需要進一步改進和優(yōu)化。首先，系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性還有待提高，尤其是在信號強度較弱或干擾較大的環(huán)境下。其次，系統(tǒng)的安全性還需進一步加強，尤其是在數(shù)據(jù)傳輸和存儲方面。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一步解決。

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作者簡介：古波（１９９３—），本科，實驗師，研究方向：健康大數(shù)據(jù)。