基于教學(xué)演示多功能電子教鞭的設(shè)計(jì)研究

郝舶洋 楊加明

摘要：這篇文章通過(guò)對(duì)多功能電子教鞭的設(shè)計(jì)的分析，從多方面進(jìn)行解剖，從而達(dá)到教學(xué)的目的，推動(dòng)教育事業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：教學(xué);多功能;電子教鞭

中圖分類號(hào)：TP393.1?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?? 文章編號(hào)：1672-9129（2020）11-0027-01

1 特點(diǎn)

通過(guò)“電子教鞭系統(tǒng)”這個(gè)系統(tǒng)，老師能有更大的發(fā)揮空間，讓學(xué)生們更容易地接受老師所傳授的知識(shí)，對(duì)于教學(xué)任務(wù)能夠保質(zhì)保量地完成。

一：憑借計(jì)算機(jī)原有的功能，可以在計(jì)算機(jī)屏幕上直接進(jìn)行操作;二：不用安裝其他的不必要的程序，就能夠直接進(jìn)行操作，如果需要有多個(gè)程序來(lái)控制，那么來(lái)回切換可能會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，還降低了工作效率;三：既能夠與其他程序彼此之間相互作用，又能夠獨(dú)立工作，更好地發(fā)揮作用;四：能夠在教學(xué)過(guò)程中，根據(jù)自己的想法，根據(jù)需求，隨時(shí)能夠進(jìn)行交流，共同商量;五：能夠根據(jù)實(shí)際情況，調(diào)整筆畫的顏色，從而達(dá)到更好地教學(xué);六：針對(duì)某些特殊的環(huán)境，能夠加粗或者加細(xì)畫筆;七：對(duì)于不需要畫筆出現(xiàn)的時(shí)候，能夠及時(shí)地可隱去。

2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1鍵盤電路。從實(shí)際的情況出發(fā)，以及教學(xué)任務(wù)的需要，那么，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，系統(tǒng)的按鍵控制需要具備多個(gè)功能，類似于幻燈片的播放，比如：上一頁(yè);下一頁(yè);從第一頁(yè)開始播放;從當(dāng)前頁(yè)開始播放;退出播放;循環(huán)播放等等。需要考慮到多種因素，多種功能，因此，便可以選擇使用4x4矩陣鍵盤。

2.2無(wú)線通信電路設(shè)計(jì)。和傳統(tǒng)的有線收發(fā)模塊相比，無(wú)線收發(fā)模塊具有速度快，效率高，傳遞信息方便等特點(diǎn)，無(wú)線通信用的是兩塊無(wú)線通信模塊，來(lái)實(shí)現(xiàn)通信的目的，進(jìn)行信息的傳遞。nRF24L01芯片具有傳輸速度快，傳輸效率高等特點(diǎn)。

通過(guò)我們的實(shí)驗(yàn)和分析，對(duì)于芯片進(jìn)行拆分與研究，發(fā)現(xiàn)在nRF24L01有多個(gè)引腳，再經(jīng)過(guò)更多次的實(shí)驗(yàn)，對(duì)每個(gè)接口進(jìn)行多次的測(cè)試，我們又有了新的發(fā)現(xiàn)，他們之間有明確的分工。其中CE：進(jìn)行發(fā)射和接收信號(hào);CSN：SPI的使能端;SCK：SPI的時(shí)鐘輸入端;MOSI：SPI數(shù)據(jù)主輸出從輸入端;MISOSPI數(shù)據(jù)主輸入從輸出端;IRQ用來(lái)中斷輸出。

2.3微控制器。微控制器是硬件設(shè)計(jì)中必不可少的一個(gè)元件，它使用STC89C52單片機(jī)，我們都知道，這是一種低功耗、高性能的微控制器。它能夠作用在多種情況。它有四個(gè)I/O口，分別執(zhí)行不同的工作，具有不同的作用。在本文當(dāng)中，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)利用IO口各個(gè)電路，以及通信過(guò)程，從而達(dá)到預(yù)期效果。

2.4 RS232串口通信。通過(guò)查閱資料我們知道，RS232串口一種非常常見的，普遍的協(xié)議，用來(lái)進(jìn)行設(shè)備通信。因?yàn)樵谟么赗S232進(jìn)行通信的時(shí)候，它的電平是-10V、+10V，但是對(duì)于普通的單片機(jī)來(lái)說(shuō)，它的信號(hào)電壓是卻是0V、+5V，不匹配，所以，在這種情況下，就必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，這就需要MAX232。

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)。

（1）nRF24L01對(duì)于數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。首先，把nRF24L01調(diào)整到發(fā)射模式，同時(shí)，開啟自動(dòng)應(yīng)答，接下來(lái)需要按照時(shí)間和順序的要求，nRF24L01接收無(wú)線模塊的地址、有效數(shù)據(jù)，同時(shí)，我們還要保證，當(dāng)CSN處于低的情況下，才能寫入地址，在發(fā)射有效數(shù)據(jù)的時(shí)候只需要TX_ADDR在發(fā)射時(shí)寫一次就行了不可過(guò)多，否則可能出現(xiàn)不必要的影響;

同時(shí)，數(shù)據(jù)發(fā)射也是有要求的，而且非常重要，如果有大的偏差的話，可能導(dǎo)致發(fā)射不成功，保證CE在高電平10微秒的狀態(tài)后，在130微秒后把數(shù)據(jù)傳遞出去;

芯片的發(fā)射與接收是交替進(jìn)行工作的，發(fā)射完就會(huì)進(jìn)入接收狀態(tài)，接受完就會(huì)進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)，從而進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的工作。

（2）按鍵控制端發(fā)送模塊。這個(gè)模塊總體上可以分為兩部分，包括單片機(jī)STC89C52和無(wú)線模塊nRF24L01，它能夠根據(jù)鍵盤的動(dòng)作，把按鍵信息轉(zhuǎn)化為無(wú)線電信息，然后傳遞出去，為了加深理解，下面是它的流程圖：

（3）計(jì)算機(jī)端接收模塊。講完了數(shù)據(jù)的發(fā)送，接下來(lái)講一下數(shù)據(jù)的接收。通過(guò)對(duì)比我們發(fā)現(xiàn)，接收模塊與發(fā)送模塊在結(jié)構(gòu)上是一樣的，也是由那兩部分組成。利用SPI通信，進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞，達(dá)到理想效果，當(dāng)然，STC89S52也通過(guò)RS232與上位機(jī)相連，具體表現(xiàn)為，它把發(fā)送模塊傳遞出來(lái)的信息接收后，再利用RS232把接收到的信息傳給上位機(jī)，為了更好理解，下面做了它的其流程圖：

3.2上位機(jī)程序設(shè)計(jì)。

（1）屏幕翻頁(yè)。上位機(jī)是直接可以發(fā)出操作指示的計(jì)算機(jī)，在C語(yǔ)言條件下誕生的。上位機(jī)通過(guò)接收來(lái)自串口的消息，根據(jù)不同的回應(yīng)，發(fā)出相對(duì)應(yīng)的操作指示，能夠逼真地效仿鼠標(biāo)的單擊、移動(dòng)。

相信我們大家對(duì)于幻燈片是非常熟悉的了，對(duì)于其中的按鍵操作應(yīng)該了如指掌，其中“F5”代表的是從第一張幻燈片開始播放，“Shift+F5”代表的是從當(dāng)前開始播放”，“PageUp”代表的是下一頁(yè)，“PageDown”代表的是上一頁(yè)，“ESC”代表結(jié)束。

（2）屏幕標(biāo)注。其實(shí)，在最初進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，考慮到效果，軟件使用了一個(gè)特殊的方法，從而完成對(duì)幻燈片的指示，那就是在操作的時(shí)候進(jìn)行抓屏，先對(duì)屏幕進(jìn)行截取，接著利用程序在屏幕的最前端顯示截圖，這樣一來(lái)，就可以很方便地進(jìn)行操作，通過(guò)遠(yuǎn)程控制，把鼠標(biāo)移動(dòng)到目標(biāo)位置，從而進(jìn)行標(biāo)注，雖然是對(duì)截圖進(jìn)行了操作，但經(jīng)過(guò)處理以后，對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)就像是在幻燈片上直接進(jìn)行操作，效果顯著。

參考文獻(xiàn)：

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[2]韓丹. 淺談電子教室在機(jī)房教學(xué)和管理中的應(yīng)用[J]. 科技視界，2016（05）：160+201.

作者簡(jiǎn)介：郝舶洋（2000年9月—），男，籍貫：河北省張家口市，職稱：無(wú)，專業(yè)或研究方向：信息工程，移動(dòng)通信。