劉杰畢天俠張振國

1 吉林電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息化教學(xué)中心 吉林吉林 132021 2 吉林市松花江中學(xué) 吉林吉林 132000

教學(xué)多媒體專用計(jì)算機(jī)初探*

劉杰1畢天俠2張振國1

1 吉林電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息化教學(xué)中心 吉林吉林 132021 2 吉林市松花江中學(xué) 吉林吉林 132000

隨著教學(xué)信息化要求和水平的不斷提高，越來越多的多媒體裝備到各類學(xué)校。目前的多媒體設(shè)備都是由普通電腦、功放、麥克、音箱、投影、幕布、中控機(jī)和專門的機(jī)柜等拼湊而成，不僅成本高，使用和維護(hù)也都不方便，因此應(yīng)該開發(fā)一種專用計(jì)算機(jī)，將功放、音箱、中控機(jī)等都容納進(jìn)去，使多媒體簡(jiǎn)化。筆者在這方面進(jìn)行研究，并且取得實(shí)質(zhì)性成果。

教學(xué)多媒體；計(jì)算機(jī)；投影儀

Author’s address

1 Information Technology Teaching Centers, Ji l in Electronic Information Vocational Technical Col lege, Jil in, Jil in, China 132021

2 Ji l in Songhua River Middle School, Ji l in, Ji lin, China 132000

1 開發(fā)的目的和意義

計(jì)算機(jī)是教學(xué)多媒體系統(tǒng)中的核心部分，目前所有教學(xué)多媒體系統(tǒng)中采用的計(jì)算機(jī)都是市面上的普通機(jī)型。這種普通機(jī)型的計(jì)算機(jī)用在教學(xué)多媒體系統(tǒng)中有4個(gè)缺點(diǎn)：一是整個(gè)系統(tǒng)外圍設(shè)備多、占用空間大；二是需要配備專門的機(jī)箱或桌（臺(tái)）；三是教師只能坐著講課，不利于觀察學(xué)生的聽課情況和與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)交流（目前的多媒體，教師只能坐在機(jī)箱后面邊操作邊講）；四是耗電量大，不符合低碳環(huán)保要求。因此，設(shè)計(jì)開發(fā)一種接口合理、主機(jī)箱可兼做講臺(tái)（同時(shí)也兼作操作臺(tái)）的教學(xué)多媒體專用計(jì)算機(jī)顯得非常必要。另外，這種專用計(jì)算機(jī)可以使多媒體設(shè)備的成本明顯降低，為學(xué)校節(jié)約經(jīng)費(fèi)，有利于多媒體的普及。據(jù)了解，該項(xiàng)目此前還沒有人研究。

2 總體思路

針對(duì)現(xiàn)有普通計(jì)算機(jī)的缺點(diǎn)，對(duì)教學(xué)多媒體專用計(jì)算機(jī)的定位是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無需外圍設(shè)備或所需外圍設(shè)備少；顯示器鑲嵌在機(jī)箱上；控制按鍵少，操作容易，不用培訓(xùn)就可以應(yīng)用自如，易于安裝和維護(hù)；耗電少，節(jié)約電能。

3 主要研究?jī)?nèi)容和關(guān)鍵技術(shù)

這種教學(xué)多媒體專用計(jì)算機(jī)可以在現(xiàn)有普通微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上改造而成，主要?jiǎng)?chuàng)新之處有兩個(gè)：一是機(jī)箱外部輪廓是講臺(tái)形狀，大小與講臺(tái)相仿，顯示器鑲嵌在機(jī)箱上面；二是機(jī)箱內(nèi)增加一塊控制電路板，電路板上包括音頻功放電路、投影儀延時(shí)關(guān)機(jī)保護(hù)電路、投影幕布升降控制電路、筆記本電腦（有時(shí)教師自帶筆記本電腦上多媒體課）圖像及聲音與本機(jī)圖像及聲音切換電路等。

該項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)是控制電路板的設(shè)計(jì)制作。

4 具體實(shí)施方案

4.1 機(jī)箱

機(jī)箱采用金屬板加工而成，外觀設(shè)計(jì)成講臺(tái)形狀，尺寸與講臺(tái)相當(dāng)。機(jī)箱的上表面是平的，三面邊緣有突起。在上表面的中間和靠近上面邊緣的位置分別開一方孔，電腦顯示器和控制面板分別鑲嵌在這兩個(gè)方孔內(nèi)；控制面板上包括開關(guān)機(jī)按鈕、本機(jī)與筆記本電腦信號(hào)切換按鈕、音箱音量控制按鈕，USB接口也設(shè)置在這塊控制面板上；在上表面的左面靠近邊緣的位置有一圓孔，為筆記本電腦準(zhǔn)備的一條VGA線和一條音頻線從該孔引出，在該孔的旁邊固定一個(gè)電源插座，用來為筆記本電腦供電；在上表面靠下的位置固定一麥克風(fēng)。在機(jī)箱人站立操作的那一側(cè)面靠近上表面的位置開一個(gè)長方形孔，用來鑲嵌光驅(qū)。在機(jī)箱的內(nèi)部有上下兩個(gè)格，兩格之間用金屬板隔開。上格的兩側(cè)開圓孔，兩個(gè)音箱分別鑲嵌在這兩個(gè)圓孔內(nèi)，兩音箱中間的空間用來放粉筆等雜物。下格用來安置電腦主板、新增的控制電路板、電源、硬盤等，在下格的側(cè)壁上固定兩個(gè)電源插座，這兩個(gè)插座分別為投影儀和幕布電機(jī)提供電源；在下格的底部側(cè)面開一孔，電源線、到投影儀的VGA信號(hào)線從該孔通過。兩格都有單獨(dú)的門，下面的門有鎖，上面的門有拉手。

在上表面的上面還可以設(shè)置左右推拉的門，門上帶有鎖，起防盜作用或防止無關(guān)人員亂動(dòng)。

4.2 控制電路板

控制電路板包括開關(guān)機(jī)電路、投影儀延時(shí)保護(hù)電路、投影幕布升降控制電路、筆記本電腦圖像及聲音與本機(jī)圖像及聲音之間的切換電路等4個(gè)單元。整個(gè)電路板以一個(gè)單片機(jī)為核心，加上集成功放芯片和若干繼電器、二極管、電容電阻等元器件構(gòu)成。實(shí)現(xiàn)一鍵開機(jī)、一鍵關(guān)機(jī)，使用前只需按開機(jī)按鈕，就可以使投影儀（外設(shè)）、本機(jī)、顯示器等全部打開，幕布自動(dòng)放下；關(guān)機(jī)時(shí)只需按下關(guān)機(jī)鈕，就可以使投影儀、本機(jī)、顯示器等電源全部關(guān)閉，幕布自動(dòng)升起。投影儀延時(shí)保護(hù)電路的工作原理是按下“關(guān)機(jī)”按鈕后，先給投影機(jī)一個(gè)信號(hào)，使投影燈泡的電源關(guān)掉，但內(nèi)部的冷卻風(fēng)扇繼續(xù)工作，防止投影燈泡和燈泡周圍部件因過熱而造成損壞及減少使用壽命。投影幕布升降控制電路是在按下“開機(jī)”按鈕時(shí)單片機(jī)發(fā)出幕布落下指令，幕布電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)落下幕布；在按下“關(guān)機(jī)”按鈕時(shí)單片機(jī)發(fā)出幕布升起指令，幕布電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)收起幕布。筆記本電腦圖像及聲音與本機(jī)圖像及聲音之間的切換由繼電器來完成，控制繼電器的開與閉，繼電器“常開”時(shí)本機(jī)圖像及聲音輸出到投影儀，“常閉”時(shí)筆記本電腦圖像及聲音輸出到投影儀。

4.3 音響系統(tǒng)

音頻放大電路可以設(shè)計(jì)在控制電路板上，采用集成芯片，電腦主板輸出的音頻信號(hào)和麥克輸出的音頻信號(hào)分別輸入到該部分電路上，經(jīng)放大后輸送給兩個(gè)音箱。音量調(diào)節(jié)按鈕設(shè)置在機(jī)箱上表面的控制面板上。

4.4 電腦主板與控制電路板之間的接口

電腦主板與控制電路板之間的信號(hào)有3個(gè)：VGA信號(hào)、音頻信號(hào)、控制電腦開關(guān)機(jī)信號(hào)。這些信號(hào)接口都已經(jīng)具有成熟的技術(shù)，這里不再贅述。

4.5 控制面板

本機(jī)所有的控制信號(hào)都來自控制電路板，包括開關(guān)機(jī)信號(hào)、本機(jī)與筆記本電腦切換信號(hào)、音箱音量控制信號(hào)，控制信號(hào)用排線引到鑲嵌在機(jī)箱上表面的控制面板上。

4.6 電源

本機(jī)中需要電源的部分有4處：電腦主板、控制電路板、顯示器和光驅(qū)。另外還要向外部與之配套的投影儀、幕布電機(jī)提供電源。從外部通過電源線輸入的220 V交流電分成3路，第一路送給電源箱，在電源箱中完成幾種壓值的變壓、整流和穩(wěn)壓，然后分別送到電腦主板、控制電路板、顯示器和光驅(qū)；第二路環(huán)出送到機(jī)箱上的第一個(gè)電源插座，通過該插座為投影儀供電；第三路的火線一分為二送給控制電路板上的兩個(gè)繼電器。兩個(gè)繼電器受單片機(jī)控制，其中一個(gè)繼電器在開機(jī)時(shí)吸合，另一個(gè)繼電器在關(guān)機(jī)時(shí)吸合。兩個(gè)繼電器的輸出線連同零線引到機(jī)箱的第二個(gè)三孔電源插座上，該插座有兩孔是火線，一孔是零線。該電源插座為幕布電機(jī)提供電源，其中一個(gè)火線孔有電時(shí)控制幕布下降，另一個(gè)火線孔有電時(shí)控制幕布收起。

從外部輸入的220 V交流電在分成3路之前首先經(jīng)過一個(gè)交流接觸器，交流接觸器由控制電路板上開關(guān)機(jī)電路控制，按一下“開機(jī)”鈕閉合，按一下“關(guān)機(jī)”鈕斷開。

4.7 用戶接口

本機(jī)留給用戶的接口應(yīng)該很少，在機(jī)箱內(nèi)有一個(gè)VGA輸出口和兩個(gè)電源插座，在機(jī)箱上表面有一個(gè)VGA輸入口、一個(gè)音頻輸入口和一個(gè)電源插座。機(jī)箱內(nèi)的VGA輸出口用來為投影儀提供圖像信號(hào)，兩個(gè)電源插座分別為投影儀、幕布電機(jī)提供電源。機(jī)箱上表面的VGA輸入口、音頻輸入口和電源插座專門為筆記本電腦而設(shè)。

5 使用方法

本機(jī)放置在教室靠近講臺(tái)的位置，通過一條VGA線將圖像信號(hào)傳輸給投影儀；把投影儀的電源插頭插到機(jī)箱內(nèi)的第一個(gè)電源插座上，幕布電機(jī)的電源插頭插到機(jī)箱內(nèi)的第二個(gè)電源插座上。按一下控制面板上的“開機(jī)”鍵，機(jī)箱內(nèi)所有部分開啟，電腦主板完成啟動(dòng)，顯示器正常顯示圖像，投影儀供電開機(jī)，幕布得到幕布下降電源而落下，整個(gè)系統(tǒng)處于待命狀態(tài)，可以正常播放課件和擴(kuò)音；下課時(shí)按一下控制面板上的“關(guān)機(jī)”鍵，機(jī)箱內(nèi)所有部分關(guān)閉，投影儀斷電，幕布得到幕布上升電源而收起。

6 研究結(jié)論

實(shí)踐表明，設(shè)計(jì)開發(fā)教學(xué)多媒體專用計(jì)算機(jī)不僅必要，而且可行。上述研究只是初步成果，距離成熟可靠的產(chǎn)品還有差距，但根據(jù)對(duì)樣機(jī)的試用情況表明，研究方向是正確的，總體方案是可行的。下一步應(yīng)該和廠家的專業(yè)技術(shù)人員合作，對(duì)機(jī)器的每一個(gè)具體部位進(jìn)行完善，力爭(zhēng)使機(jī)械部分更加堅(jiān)固，電子部分更加穩(wěn)定，整體性能更加可靠。

[1]劉剛,彭榮群.Protel DXP 2004 SP2原理圖與PCB設(shè)計(jì)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2011.

Discussion on Teaching Mul timedia Dedicated Computer//

Liu Jie1, Bi Tianxia2, Zhang Zhenguo1

As teaching and continuously improve the level of information requirements, a growing number of mul timedia equipment to schools of al l types. Cur rent mul timedia device is made of ordinary computers, ampl i f ier, microphone, speakers, projector, screen, cont rol uni t and a dedicated Cabinet in patchwork, high costs, and maintenance are not only inconvenient, should therefore be developed a special computer, power ampl i f iers, speakers, cont rol machines are House, making media easier. The authors conducted a study in this regard, and has achieved substantive resul ts.

teaching mul timedia; computer; projector

TP391.6

B

1671-489X(2012)18-0108-02

10.3969 /j.issn.1671-489X.2012.18.108

*本文是吉林省教育廳“十一五”科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目研究成果，已經(jīng)被國家專利局授予實(shí)用新型專利。