1、背景介紹

答題器廣泛應用于課堂、會議、培訓等場合，用于實時采集和反饋參與者的答題信息。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，傳統(tǒng)的紅外或有線答題器逐漸向更高效、更低功耗的方向發(fā)展。藍牙技術，尤其是低功耗藍牙(Bluetooth Low Energy, BLE)，憑借其功耗低、傳輸距離適中、兼容性強等優(yōu)勢，成為了答題器無線通信的一種理想選擇。

2、方案概述

在此方案中，答題器通過低功耗藍牙模組與主控設備(如手機、平板或電腦)進行通信，完成數(shù)據(jù)采集和傳輸。藍牙模組將嵌入在答題器中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的低延遲傳輸和設備間的穩(wěn)定連接。整個方案的設計目標是：低功耗、易連接、穩(wěn)定性強和成本控制。

3、硬件設計

藍牙模組

采用支持BLE協(xié)議的藍牙模組，如ANS-BT101M，能夠在較低功耗下保持較長的待機和工作時間。該模組具有傳輸速率快、數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定的特點，能夠滿足答題器在使用場景中快速響應的需求。

主控芯片

答題器的核心控制器可以選用低功耗MCU，負責處理用戶的按鍵操作、答題數(shù)據(jù)采集、藍牙連接控制等功能。MCU通過UART、SPI等接口與藍牙模組ANS-BT101M通信。

電池與電源管理

答題器通常由電池供電，低功耗藍牙的應用可以顯著延長設備的電池壽命。通過搭載低功耗設計的電源管理芯片，實現(xiàn)設備的睡眠、喚醒和工作模式的智能切換，從而進一步優(yōu)化電池性能。

4、軟件設計

藍牙連接與協(xié)議棧

BLE協(xié)議棧由模組內置，開發(fā)者只需通過標準的GATT(通用屬性配置文件)或者HID協(xié)議接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。答題器作為從設備與主控設備配對連接，主控設備可以通過APP或上位機程序來接收答題器的反饋信息。

低功耗設計

軟件設計中通過配置藍牙的廣播間隔、連接間隔以及MCU的工作模式，盡量減少功耗。例如，在沒有數(shù)據(jù)傳輸時，模組和MCU都進入低功耗睡眠狀態(tài)，僅在用戶按鍵輸入或定時喚醒時恢復工作。

數(shù)據(jù)加密與安全傳輸

由于答題器應用于教學和會議等場景，數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩砸彩强紤]因素之一。BLE協(xié)議支持AES-128加密，能夠保障數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性，防止信息被竊取或篡改。

5、方案實現(xiàn)

1)用戶按下答題器按鍵，MCU檢測到按鍵輸入并采集答題數(shù)據(jù)。

2)MCU通過UART接口將數(shù)據(jù)傳輸給藍牙模組ANS-BT101M。

3)藍牙模組ANS-BT101M通過GATT/HID協(xié)議與主控設備建立連接，并發(fā)送答題數(shù)據(jù)。

4)主控設備接收數(shù)據(jù)并反饋給后臺系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計與顯示。

5)答題器進入低功耗待機模式，等待下次輸入。

6、優(yōu)勢與應用場景

低功耗設計

BLE的超低功耗特性使答題器能夠長時間運行，減少頻繁更換電池的麻煩，特別適合課堂、會議等需要長時間使用的場景。

廣泛的兼容性

BLE技術廣泛應用于智能手機、平板等設備，答題器能夠與現(xiàn)有的主控設備無縫連接，減少額外設備的采購和維護成本。

易用性

藍牙自動連接功能使用戶無需復雜的配對操作，即可輕松使用，提升了使用體驗。

安朔科技低功耗藍牙模組的答題器方案具有低功耗、便捷連接、傳輸穩(wěn)定等優(yōu)點，能夠有效提升課堂互動、會議討論的效率。在未來，該方案還可以進一步擴展，如結合手機App進行互動、通過物聯(lián)網(wǎng)平臺實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)管理等，具有廣泛的應用前景。