基于串口通信的多媒體教室計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王永斌

（常州紡織服裝職業(yè)技學(xué)院，江蘇 常州 213164）

基于串口通信的多媒體教室計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王永斌

（常州紡織服裝職業(yè)技學(xué)院，江蘇 常州 213164）

文章分析了使用計(jì)算機(jī)及其外設(shè)作為多媒體教室中控的可能性和優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)串口控制及網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)，利用計(jì)算實(shí)現(xiàn)多媒體教室網(wǎng)絡(luò)中控的大部分功能，為多媒體教室的網(wǎng)絡(luò)集控提出了新的解決思路，對(duì)在沒(méi)有配備網(wǎng)絡(luò)中控的情況下提高多媒體教室管理效率具有積極作用。

多媒體教室；網(wǎng)絡(luò)中控；投影機(jī)控制；串口通訊

過(guò)去10年間，信息技術(shù)的迅猛發(fā)展推動(dòng)`著教育裝備的信息化，多媒體教室更是出現(xiàn)了爆發(fā)式的發(fā)展。在常州地區(qū)，2015年各高校已基本完成公共教室多媒體化，其他教學(xué)場(chǎng)地多媒體設(shè)備配備率超過(guò)50%，這對(duì)學(xué)校的多媒體教室管理能力提出了新的要求，網(wǎng)絡(luò)化、集控化、智能化管理成為適應(yīng)新形勢(shì)的發(fā)展方向。

然而，多媒體教室迅猛增加的同時(shí)，多數(shù)學(xué)校仍用著10年前的管理辦法，建設(shè)中仍采用教室本地中控，已建成完整的多媒體教室網(wǎng)絡(luò)集控系統(tǒng)的學(xué)校還是少數(shù)。作為隨多媒體教室發(fā)展而出現(xiàn)的教室中控（包括網(wǎng)絡(luò)中控），使用已有超過(guò)10年的時(shí)間，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)思路、制造工藝、集控功能等都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但其建設(shè)成本高、運(yùn)行穩(wěn)定性不足、故障率偏高等問(wèn)題，卻讓學(xué)校在選擇這類(lèi)產(chǎn)品是顧慮重重。

1 以計(jì)算機(jī)為控制中心的多媒體教室架構(gòu)

在實(shí)現(xiàn)中控系統(tǒng)智能化、提高穩(wěn)定性的同時(shí)，降低系統(tǒng)的復(fù)雜度，減少建設(shè)成本，是多媒體教室中控設(shè)計(jì)中的重要關(guān)注點(diǎn)。眾所周知，各種嵌入式智能產(chǎn)品，不管是基于單片機(jī)，還是目前流行的ARM解決方案下的產(chǎn)品，都是計(jì)算機(jī)發(fā)展和延伸的產(chǎn)物，是適用于不同情況的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)。而智能中控的大多數(shù)功能，在計(jì)算機(jī)中都有相同或相似的應(yīng)用，如音視頻采集、串口通信、多網(wǎng)卡多聲卡的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等。

在多媒體教室內(nèi)使用計(jì)算機(jī)對(duì)主要設(shè)備進(jìn)行控制，雖然會(huì)帶來(lái)如計(jì)算機(jī)配置復(fù)雜的問(wèn)題，但與采用本地中控相比，會(huì)有以下好處：

1.1 多媒體教室結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單

以計(jì)算機(jī)為控制中心，投影機(jī)為媒體連接中心的多媒體教室，僅采用計(jì)算機(jī)+投影機(jī)+投影幕+無(wú)線收放一體機(jī)就實(shí)現(xiàn)了多媒體教室的功能。只需要計(jì)算機(jī)能夠?qū)ν队皺C(jī)進(jìn)行必要的控制以便省去對(duì)遙控器的依賴(lài)，就可以很好地運(yùn)行。與使用中控相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低。

1.2 設(shè)備功能利用更充分

主流投影機(jī)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)中已充分考慮了多信號(hào)源的選擇和控制，接線面板一般都會(huì)提供不少于兩組VGA輸入、一組VGA輸出、視頻/音頻輸入輸出、RS232/485控制口、狀態(tài)監(jiān)控等接口；標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品還會(huì)配備網(wǎng)絡(luò)接口。在采用中控的教室中，投影機(jī)的往往只采用了一組VGA輸入，其他的功能都在中控上實(shí)現(xiàn)，這是對(duì)投影機(jī)功能的浪費(fèi)。而采用計(jì)算機(jī)作為控制機(jī)的情況下，媒體設(shè)備的連接以投影機(jī)作為中心，投影機(jī)的功能得到進(jìn)一步的利用[1]。

1.3 不增加建設(shè)成本

雖然在當(dāng)前PAD類(lèi)產(chǎn)品使用越來(lái)越廣泛，但就多媒體教室而言，計(jì)算機(jī)仍然是必需設(shè)備，短期內(nèi)被取代的可能性很小。因此，使用計(jì)算機(jī)作為教室的控制中心并不需要增加額外的設(shè)備。

1.4 操作簡(jiǎn)單易掌握

利用PC機(jī)實(shí)現(xiàn)的中控程序，通過(guò)可視化的界面上實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制，更接近教師日常使用計(jì)算機(jī)的習(xí)慣，且計(jì)算機(jī)程序具備使用靈活、擴(kuò)展余地大的特點(diǎn)，方便后期升級(jí)。

2 使用計(jì)算實(shí)現(xiàn)多媒體教室設(shè)備的控制

2.1 投影機(jī)的串口控制

接受串口控制是投影機(jī)的固有功能之一，在多媒體教室中控設(shè)備上，大多數(shù)產(chǎn)品對(duì)投影機(jī)的控制也依賴(lài)于串口通信。為保證投影能正確識(shí)別計(jì)算機(jī)或其他控制設(shè)備發(fā)來(lái)的控制數(shù)據(jù)，投影機(jī)對(duì)串口接收數(shù)據(jù)格式作了規(guī)定，接收數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)包括起始字節(jié)、指令、參數(shù)、結(jié)束字節(jié)等，具體的定義如表1所示。

表1 投影機(jī)串口數(shù)據(jù)包定義

投影機(jī)是根據(jù)串口數(shù)據(jù)中的指令和參數(shù)進(jìn)行諸如開(kāi)關(guān)機(jī)、信號(hào)源切換等操作的，這些數(shù)據(jù)被稱(chēng)為投影機(jī)的控制碼，可以用16進(jìn)制表示，也可以用ASC II碼表示。不同品牌和型號(hào)的投影機(jī)，存在對(duì)控制數(shù)據(jù)包內(nèi)部重新定義的情況，如部分投影機(jī)對(duì)指令、信息、參數(shù)不再區(qū)分，有的投影機(jī)對(duì)起始字節(jié)和結(jié)束字節(jié)進(jìn)行了修改等，這導(dǎo)致不同型號(hào)的投影機(jī)控制碼也不同。控制碼可以通過(guò)查閱產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)或詢(xún)問(wèn)經(jīng)銷(xiāo)商得到。以筆者所在單位使用較多的一款投影機(jī)為例，其主要控制碼如表2所示。

表2 某型號(hào)投影機(jī)控制碼

該投影機(jī)在進(jìn)入串口控制后，若設(shè)備準(zhǔn)備就緒會(huì)返回冒號(hào)“：”，表示可以接受下一個(gè)命令。此時(shí)通過(guò)串口向該投影機(jī)發(fā)出命令碼，則投影機(jī)可執(zhí)行相應(yīng)命令。若執(zhí)行成功會(huì)返回冒號(hào)“：”等待下一個(gè)命令；若出現(xiàn)異常則會(huì)返回錯(cuò)誤信息“ERR：”。該投影機(jī)需要在命令碼加上一個(gè)回車(chē)符來(lái)確認(rèn)命令。某些投影機(jī)在使用16進(jìn)制控制碼的時(shí)候，還需要在每?jī)晌?6進(jìn)制數(shù)字后加字母“H”來(lái)表明是16進(jìn)制數(shù)字。

2.2 計(jì)算機(jī)與投影機(jī)的連接

計(jì)算機(jī)進(jìn)行串口通信并不需要做特別的設(shè)置，僅需要保證計(jì)算機(jī)具備可用于通信的串口即可。針對(duì)目前計(jì)算串口可能被裁剪的情況，可以通過(guò)配備串口卡實(shí)現(xiàn)通信功能。對(duì)于普通臺(tái)式計(jì)算機(jī)，可以使用PCI插槽安裝如圖1所示的串口卡；對(duì)于筆記本等不具備安裝串口卡的設(shè)備，可以使用USB到串口的轉(zhuǎn)換線來(lái)模擬串口。

圖1 PCI-E串口接口卡

3 中控程序設(shè)計(jì)

在VB 6.0中，使用MSComm控件實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與投影機(jī)的串口通信及控制，以上文所提及投影機(jī)為例，其通信參數(shù)如下：

默認(rèn)波特率9 600 bps；數(shù)據(jù)長(zhǎng)度8位；奇偶校驗(yàn)位無(wú)；停止位1位；流量控制無(wú)。

完成主要控制功能的核心代碼如下：

（1）端口初始化[2]。

（2）投影機(jī)控制的實(shí)現(xiàn)，均只要將控制碼通過(guò)MSComm控件發(fā)送給投影機(jī)即可。以打開(kāi)投影機(jī)電源操作為例，主要代碼如下：

其他控制功能，如電源關(guān)閉、信號(hào)源切換等，僅在數(shù)組長(zhǎng)度和控制碼上有區(qū)別。因?yàn)榇丝钔队皺C(jī)要求控制碼必須用“回車(chē)”來(lái)確認(rèn)，在程序中所使用的數(shù)組要比控制碼多一個(gè)字節(jié)。

其他控制功能也可實(shí)現(xiàn)，如通過(guò)計(jì)算機(jī)音頻信號(hào)控制可實(shí)現(xiàn)音頻設(shè)備的音量控制，采用串口控制電磁繼電器的方式可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)幕布的升降控等，基本完成了多媒體教室內(nèi)所需控制功能，設(shè)計(jì)完成的單機(jī)中控程序界面如圖2所示。

圖2 多媒體控制程序用戶(hù)界面

4 網(wǎng)絡(luò)控制功能的實(shí)現(xiàn)

隨著多媒體教室向網(wǎng)絡(luò)化、智能化的不斷發(fā)展，多媒體教室的網(wǎng)絡(luò)控制成為教室中控系統(tǒng)不可缺少的部分[3]。而采用VB來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)中控程序的設(shè)計(jì)，有利于網(wǎng)絡(luò)控制功能的擴(kuò)展。在一臺(tái)安裝了VB 6.0軟件的計(jì)算機(jī)上，可以通過(guò)一個(gè)靜態(tài)網(wǎng)頁(yè)，利用JS或VBS來(lái)調(diào)用VB的Mscomm 32.ocx控件，僅需將教室內(nèi)的計(jì)算機(jī)配置成服務(wù)器，并在服務(wù)器上放置一個(gè)用于控制本機(jī)串口的網(wǎng)頁(yè)，通過(guò)其他計(jì)算機(jī)打開(kāi)這個(gè)網(wǎng)頁(yè)后，就可以通過(guò)點(diǎn)擊網(wǎng)頁(yè)上的按鈕完成投影機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單有效且穩(wěn)定性較高。

5 結(jié)語(yǔ)

使用計(jì)算實(shí)現(xiàn)多媒體教室中控功能，一方面簡(jiǎn)化了多媒體教室的設(shè)備構(gòu)成，減少了固體面板的磨損、接觸不良以及設(shè)備的誤操作[4]，可極大程度上降低多媒體教室設(shè)備故障的概率。盡管由于計(jì)算自身的特性，該系統(tǒng)在待機(jī)、喚醒等方面還存在著一些缺陷，還需要進(jìn)行進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)研究，仍可對(duì)多媒體教室管理起到積極的作用。

[1]王永斌，張波.以投影機(jī)為中心的網(wǎng)絡(luò)控制多媒體教室建設(shè)方案研究[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備，2016（8）：28-33.

[2]王軍琴.RS-232串行通信技術(shù)與Visual Basic實(shí)現(xiàn)[J].西安文理學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005（3）：85-88.

[3]周?chē)?guó)紅，陳曉楓，姜粵，等.網(wǎng)絡(luò)控制型多媒體教室的建設(shè)及其應(yīng)用[J].教學(xué)與管理（理論版），2009（1）：59-60.

[4]張一春，馬青玉，徐偉，等.打造智能化、信息化、人本化的多媒體教學(xué)環(huán)境[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2011（9）：70-74.

Design of computer control system for multimedia classroom based on serial communication

Wang Yongbin
（Changzhou Vocational Institute of Textile and Garment, ChangZhou 213164, China）

This paper analyzes the possibility and advantages of using computer and peripherals to control a multimedia classroom.Through the serial communication and network programming design and calculation, most functions of the multimedia classroom network control can be realized, which puts forward a new solution to multimedia classroom network centralized control and the research result have a positive reference value for improving the effciency of management in the condition not equipped with network control.

multimedia classroom; network centralized control; projector control; serial communication

王永斌（1979— ），男，山東萊蕪，講師，工程師；研究方向：教育技術(shù)裝備，教育信息化，計(jì)算機(jī)技術(shù)。