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| | | 振華電子網(wǎng)訊 結合多媒體電化教室設計、建設的實(shí)際過(guò)程，BMC材料提郵了一整套先進(jìn)完善的多媒體電化教室的建設方案，包括先進(jìn)的現代化多媒體電教設備、模塊化設計、組成RS－232C與RS－485兩種總線(xiàn)標準共存的通訊網(wǎng)絡(luò )、完成各種控制功能。
傳統的課堂教學(xué)模式是教師采用口授的方法，使用黑板、粉筆;學(xué)生面對的是老師、教材和黑板。這種教學(xué)形式單一，教學(xué)效果很大程度上取決于老師的個(gè)人才華和學(xué)生的學(xué)習興趣。隨著(zhù)時(shí)代的進(jìn)步，各種器材被應用在教學(xué)中，如無(wú)線(xiàn)話(huà)筒、投影儀、幻燈機等，提高了教學(xué)效果；同時(shí)大量教學(xué)錄像片紛紛涌現，使教育飛躍了時(shí)空的限制。計算機技術(shù)的長(cháng)足進(jìn)步、多媒體視頻系統的大量開(kāi)發(fā)生產(chǎn)，為現代化教室控制系統就是這方面的典型應用之一，它具有如下顯著(zhù)特點(diǎn)：
（1）繼承和發(fā)展了傳統電化教室的各種功能
在設計之前，參閱了大量的其它同類(lèi)產(chǎn)品，對它們的各英功能過(guò)行了綜合分析，并結合教學(xué)的實(shí)際要求著(zhù)手開(kāi)發(fā)的研制各種功能，力求教學(xué)中的各種功能逐一不漏地實(shí)現，同時(shí)也滿(mǎn)足教師在教學(xué)中新的要求，教室不僅可以用于多媒體計算機教學(xué)，還可以用于錄像教學(xué)、外語(yǔ)教學(xué)、學(xué)術(shù)報告等。
（2）模塊化的設計和中央控制系統使產(chǎn)品性能穩定可靠、易于擴展
在通信和控制上使用單片機，使控制電路一改傳統的方法，使電路更加簡(jiǎn)潔明了，性能上也列加穩定可靠。各種模塊化合理分工，獨立工作，組合起來(lái)成為一個(gè)整體，便于系統的安裝、調試，一旦出了問(wèn)題也不會(huì )殃及其他，提高了可靠性，而且便于系統的擴和升級。
（3）利用計算機對設備、窗簾、燈光等輔助設施進(jìn)行控制，配套的圖形界面軟件使操作直觀(guān)、方便、簡(jiǎn)單。
教師對學(xué)生的控制信號是計算機來(lái)傳達的，計算機屏幕上使用WINDOWS操作平臺的圖形界面，形象地顯示各種設備的狀態(tài)，教師只需要近動(dòng)鼠標就可以進(jìn)行控制，十分直觀(guān)、方便、簡(jiǎn)單。
系統采用模塊化設計，由中央控制及串行接口卡、視頻切換卡、音頻切換卡、學(xué)習型遙控器、功率控制模塊和上位機控制軟件等六部分組成，系統框圖如圖1所示。
2.1 中央挖掘及串行接口
單片要通過(guò)串行總線(xiàn)一上位計算機進(jìn)行串行通訊，接收從計算機發(fā)出的控制指令，對中央控制系統內的視頻切換、音頻切換、功率控制等模塊發(fā)出控制信號，處理這些模塊返回的數據，實(shí)時(shí)監控各種模塊的狀態(tài)，與上位計算機完成數據指令的交換。
中央控制部分電路原理圖如圖2所示，采用AT89C51單片機作為整個(gè)主從式多機通訊系統中的一個(gè)從機，通過(guò)AT89C51連接在串行總線(xiàn)上。AT89C51的PO口用作音頻、視頻切換控制，其輸出信號經(jīng)過(guò)鎖存器74HC373鎖存，再經(jīng)光耦TLP521－4進(jìn)行隔離后輸出到音頻、視頻切換卡；74HC373的輸出同時(shí)送到單片機的P2.0－P2.5口，用于實(shí)時(shí)檢測切換狀態(tài)是否正確；P2.6、P2.7為電子音量電位器的控制輸出，經(jīng)光耦隔離后控制電子音量，電位器X9241控制系統總音量；P1.0-P1.2是手控面板接口，手控面板中央控制器外的一個(gè)附屬模塊，自帶鍵盤(pán)掃描和顯示驅動(dòng)器，手控面板可以在脫離主控計算機的情況下，操作中央控制器完成全部控制功能；P1口和P3口另有六路音頻、視頻切換狀態(tài)指示燈接口，用以指示當前的切換狀態(tài)；IMP813L為電源監控及看門(mén)狗電路。
2.2 視頻切換卡
系統提供了四種信號源，即計算機、視頻展示臺、VCD、錄像機的視頻信號源；同時(shí)還提供了大屏幕投影、監視器、錄像機等三種視頻輸出方式。視頻切換卡就是完成對四路視頻信號濤的選擇切換和三路輸出的分配工作。
視頻切換選用八選一CMOS雙向模擬開(kāi)關(guān)CD4051，該芯工作于開(kāi)關(guān)穩定導通時(shí)，可傳的信號上限頻率約為40MHz。這里傳輸的普通分辨率復合全電視信號民的帶寬最高為8MHz，該芯片可以滿(mǎn)足要求。視頻分配放大采用MAXIM公司的具有四路視頻緩沖器和同軸電纜驅動(dòng)器的MAX470，它在增加為2V／V時(shí),具有90MHz的可用增益帶寬和300V／μs的轉換速率，應用電路簡(jiǎn)單、穩定可靠。
2.3 音頻切換卡
音頻切換卡提供了八路音頻輸入，經(jīng)過(guò)輸入網(wǎng)絡(luò )、切換、緩沖放大后分三路輸出。音頻切換采用兩片CD4051分別做左右聲道的切換，通過(guò)單片機的控制信號進(jìn)行輸入選擇。緩沖放大電路選用集成運放NE鎮532，與話(huà)筒放大信號疊加后輸出。音頻切換及話(huà)筒混合放大電路原理圖如圖3所示。
2.4 學(xué)習型遙控器
投影機、錄像機、DCD、功放等各種音頻設備都采用了遙控，但每個(gè)設備帶一個(gè)遙控器，使用起來(lái)相當麻煩，這里的學(xué)習型遙控就是為了在中央控制系統中統一完成對所有設備的遙控功能。學(xué)習型遙控通常有兩種實(shí)現方法，一是預先在遙控器內存儲大量的各種型號的遙控碼，有的還能夠在線(xiàn)下載，使用時(shí)需要知道原遙控器的型號，學(xué)習遙控器就可以發(fā)出和原遙控器相同的遙控碼；二是主動(dòng)學(xué)習遙控器的遙控碼，將碼存儲在內部E2PROM，發(fā)碼時(shí)將學(xué)習到的遙控 碼按相同的格式和碼形發(fā)出。我們采用第二種方案。
紅外遙控器發(fā)射的紅外編碼是用經(jīng)過(guò)數字調制的數字脈沖去調制固定頻率的載電流的通斷，產(chǎn)已調載波，然后用這個(gè)已調載波推動(dòng)紅外光管發(fā)射紅外線(xiàn)。
單片機讀遙控碼可以采用查詢(xún)方式或中斷方式，盡管不同的遙控器有脈沖寬度調制（PWM）、脈沖位置調制（PWM）、脈寬－脈位調制（PWM－PPM）等不同的調制方式、有不同的起始位、停止位和連發(fā)編碼方式，但只要將接收到的碼形式原封不動(dòng)在存儲下來(lái)，就能夠發(fā)了的原碼相同的遙控碼。
遙控碼存儲在E2PROM中，發(fā)送時(shí)利用單片機的定時(shí)器產(chǎn)生38K左右的載波，輸出的遙控碼通過(guò)與門(mén)對載波進(jìn)行ASK高制，利用三極管驅動(dòng)紅外發(fā)射管即可完成學(xué)習型遙控器的發(fā)射。
2.5 功率控制模塊
功率控制模塊是中央控制器的一個(gè)外圍可選模塊，該模塊安裝不同的外圍器件呆以實(shí)現電源控制、燈光控制、幕簾窗簾控制等不同的功能，以輔助控制室內的光線(xiàn)、通風(fēng)狀況。
功率控制模塊也是通過(guò)RS－485總線(xiàn)與計算機進(jìn)行串行通訊。由一片AT89C51單片機來(lái)接收計算機發(fā)出的控制指令，控制雙向可控硅的導通和截止，用相同的電路通過(guò)外繼電器、電機等不同的負載可以方便地控制日光燈、窗簾等不同的設備。每一個(gè)模塊有一個(gè)獨立的地址，可以根據實(shí)際城要進(jìn)行擴充。
2.6 上位機挖掘軟件
上位機控制軟件由delphi編寫(xiě)，程序分為用戶(hù)界面層和通訊層。
用戶(hù)界面怪提供形象的動(dòng)態(tài)圖形用戶(hù)界面，美觀(guān)生動(dòng)，方便直觀(guān)，用鼠標操作，能達到所見(jiàn)即所得的效果，程序通過(guò)對通訊層的調用，實(shí)現對音頻的切換、音量調節、設備遙控、燈光、幕簾窗簾的控制、電子黑板等所有功能。
通訊層由一全delphi下的串行通訊控件組成。它是整個(gè)通訊過(guò)程的核心部分，由用戶(hù)界面層來(lái)調用，完在與下位機的串行通訊，按照預先規定好的通訊協(xié)議，發(fā)出控制指令，接收和監控下位機返回的狀態(tài)，并反饋給用戶(hù)界在層，將用戶(hù)操作的結果時(shí)反映在界面上。
電子教室智能中央控制系統的實(shí)施，給教學(xué)帶來(lái)了方便，也給教育事業(yè)帶來(lái)新的飛躍。
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