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      基于串口通信的多媒體教室控制系統(tǒng)

      2019-11-12 12:01:33張?zhí)N綺
      電腦知識與技術(shù) 2019年25期
      關(guān)鍵詞:串口通信多媒體教室

      張?zhí)N綺

      摘要:文章從充分利用設(shè)備功能的角度出發(fā),研究投影機(jī)和計算機(jī)間的串行通信,并通過控制程序的設(shè)計來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中控的大部分常用功能,為多媒體教室建設(shè)低成本集控提出了新思路。

      關(guān)鍵詞:多媒體教室;串口通信;投影機(jī)控制

      中圖分類號:TP393? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

      文章編號:1009-3044(2019)25-0237-02

      近年來,隨著高校信息化建設(shè)的開展,以網(wǎng)絡(luò)型中控為中心的集中控制模式成為各大高校多媒體教室的主流建設(shè)方案。網(wǎng)絡(luò)型中控在節(jié)省人力成本、提升管理效率方面起到了很大的作用,但是其技術(shù)層面上也存在性能不穩(wěn)定、排故困難、檢修周期長的技術(shù)瓶頸。為解決上述問題,筆者設(shè)計了基于串口通信的多媒體教室控制系統(tǒng),為多媒體教室集控模式提出了新思路。

      1 多媒體教室建設(shè)中存在的主要問題

      網(wǎng)絡(luò)型中控雖然功能齊全,大幅度提升了管理效率,但在實際應(yīng)用中,還存在諸多問題:

      1.1 性能不穩(wěn)定

      網(wǎng)絡(luò)型中控集成了電源管理、聲音控制、音視頻切換、可編程串行通訊、網(wǎng)絡(luò)連接等功能,復(fù)雜的電路模塊和功能對其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提出了很高的要求。模塊間接觸不良、鐵制講桌的靜電流引發(fā)短路、外部電壓的變化都會導(dǎo)致中控性能的不穩(wěn)定[1]。目前市場上的中控設(shè)備因缺乏統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)而良莠不齊,即使是知名品牌在高頻使用下也易出故障。

      1.2 維修困難

      由于網(wǎng)絡(luò)型中控集成的設(shè)備數(shù)量多,維修時要找到故障環(huán)節(jié)相當(dāng)困難,需要花費時間一步步地從接口、線路、設(shè)備各方面進(jìn)行排查,導(dǎo)致維修的效率很低。

      1.3 功能上重復(fù)投資

      主流教育工程投影機(jī)在產(chǎn)品設(shè)計上都具備多路信號的輸入輸出接口和信號控制功能,在使用中控的設(shè)計方案中,中控與投影機(jī)的數(shù)據(jù)與信號傳輸只使用到一組VGA接口和RS232串口,其他功能設(shè)定為在中控上實現(xiàn)[2]。而計算機(jī)自帶的串口同樣可以對投影機(jī)進(jìn)行信號控制。由此可見,在投影機(jī)和計算機(jī)的使用上普遍存在功能閑置、重復(fù)投資的現(xiàn)象。

      2 方案設(shè)計思路

      針對上述問題,筆者提出基于串口通信的多媒體教室控制系統(tǒng)的設(shè)計方案,該方案利用投影機(jī)和計算機(jī)的RS-232串口通信功能,并以Visual Basic6.0為開發(fā)環(huán)境設(shè)計客戶端控制程序,從而代替網(wǎng)絡(luò)中控實現(xiàn)對投影機(jī)的集中控制。

      在硬件架構(gòu)上,以投影機(jī)為視頻連接中心、以計算機(jī)為控制中心,硬件上采用投影機(jī)(含幕)+計算機(jī)+擴(kuò)音設(shè)備便可實現(xiàn)多媒體教室的功能。布局上剔除冗余設(shè)備、優(yōu)化內(nèi)部線路,從而達(dá)到提升系統(tǒng)整體性能,降低故障率的目的,為用戶提供穩(wěn)定、便捷、可靠的使用體驗。

      3 實現(xiàn)過程

      3.1 以投影機(jī)為視頻連接中心

      目前,市場上各品牌的教育工程投影機(jī)雖然型號多樣,但都自帶多輸入控制、聲音控制和信號切換等通用功能。表1為筆者所在學(xué)院所使用的投影機(jī)和網(wǎng)絡(luò)中控的技術(shù)參數(shù)對比,根據(jù)該圖可以看出,該型號的投影機(jī)可以實現(xiàn)兩臺計算機(jī)、一臺普通視頻設(shè)備、一臺高清設(shè)備的音視頻輸入,并通過不同信號源之間的選擇實現(xiàn)音視頻同步與切換。由此可見,充分利用投影機(jī)的自身功能便可實現(xiàn)中控對投影的控制。

      在線路設(shè)計上,所有設(shè)備的視頻輸入源信號都接入投影機(jī),從投影的視頻輸出端連接到顯示器等輸出設(shè)備,硬件架設(shè)所用線纜及連接件與傳統(tǒng)多媒體教室建設(shè)并無區(qū)別[2]。

      3.2 以計算機(jī)為控制中心

      3.2.1 計算機(jī)與投影機(jī)的串口連接

      在網(wǎng)絡(luò)型中控多媒體教室中,中控是通過單片機(jī)的串口通信技術(shù)實現(xiàn)對投影機(jī)的開啟、關(guān)閉、信號源選擇等控制功能,同樣計算機(jī)也可利用主板自帶的RS-232串口對投影機(jī)進(jìn)行直接控制。投影機(jī)和計算機(jī)常見的串口多為9針標(biāo)準(zhǔn)接口(DB9)。因為投影機(jī)和計算機(jī)間的通信方式為單工通信,只要把計算機(jī)串口的第3引腳(發(fā)送端)與投影機(jī)串口的第2引腳(接收端)相連,再把雙方串口的第5引腳(接地端)相連便可[3]。針對目前臺式機(jī)可能不設(shè)置串口的情況,可以通過配備PCI插槽串口卡或USB轉(zhuǎn)串口數(shù)據(jù)線來解決。

      在RS-232串口通信中,因總線標(biāo)準(zhǔn)受電容允許值的約束,傳輸距離一般不能超過15米。因此,當(dāng)投影機(jī)和計算機(jī)距離較遠(yuǎn)時要使用RS-232/RS-485轉(zhuǎn)換器來延長通信距離[4]。

      3.2.2 計算機(jī)與投影機(jī)串行通信的控制碼

      投影機(jī)的控制碼大多為16進(jìn)制,數(shù)據(jù)包格式由起始字節(jié)、指令、參數(shù)、結(jié)束字節(jié)組成。不同品牌型號的投影機(jī)其控制碼存在一定差異,具體使用應(yīng)參考產(chǎn)品說明書。以愛普生EB-C1040XN投影機(jī)為例,其控制碼如圖1所示。

      3.1.3 中控程序設(shè)計

      1)MSComm串口通信控件

      在設(shè)計中控程序時,選擇Visual Basic6.0作為開發(fā)環(huán)境,VB6.0中的MSComm控件可用于實現(xiàn)計算機(jī)和投影機(jī)的串口通信。

      MSComm控件屬性很多,本文只介紹和投影機(jī)控制相關(guān)的屬性:

      CommPort:設(shè)置或返回連接的串口編號,屬性值用1、2……串口COM1、COM2……,表示取值范圍為1-16(默認(rèn)值是1)。

      Settings:設(shè)置或返回數(shù)據(jù)傳輸速率、奇偶校驗、數(shù)據(jù)位、停止位參數(shù)(默認(rèn)值是“9600,N,8,1”),屬性值為字符串。

      PortOpen:設(shè)置或返回通信端口狀態(tài),屬性值為Boolean型,Ture為端口打開,F(xiàn)alse為關(guān)閉。

      Input :用于從接收緩沖區(qū)返回和刪除字符,屬性值為Variant變量。

      Output: 用于向傳輸緩沖區(qū)寫一個字符串,屬性值為Variant變量。

      2)程序設(shè)計

      以愛普生EB-C1040XN投影機(jī)為例,完成主要控制功能的核心代碼如下所示:

      ①端口初始化

      MSComm1.CommPort=1//指定計算機(jī)通信端口是COM1

      MSComm1.Settings=“9600,N,8,1”//計算機(jī)通信端口初始化,設(shè)置其波特率為9600bps,無奇偶校驗,8位數(shù)據(jù)位,1位停止位

      MSComm1.PortOpen=True//打開COM1

      ②開啟投影機(jī)

      Dim OP(7) As Byte//定義字節(jié)數(shù)組用于存儲控制碼

      OP(0)=&H50

      OP(1)=&H57

      OP(2)=&H52

      OP(3)=&H20

      OP(4)=&H4F

      OP(5)=&H4E

      OP(6)=&H0D/*按照串行通信從低位到高位發(fā)送的順序?qū)⒖刂拼a逐個賦值于字節(jié)數(shù)組*/

      PON=OP//將數(shù)組賦值于變量

      MSComm1.Output=PON//發(fā)送控制碼[5]

      實現(xiàn)投影機(jī)其他控制功能如關(guān)閉、切換信號源的核心代碼與代碼②的框架相同,只需把相應(yīng)的控制碼按順序賦值給數(shù)組,通過串口通信控件發(fā)送給投影機(jī)完成對應(yīng)的操作。需要注意的是用16進(jìn)制表示的投影機(jī)控制碼要轉(zhuǎn)換成VB格式代碼,如53H應(yīng)轉(zhuǎn)換為&H53,其他代碼以此類推,設(shè)計完成的投影機(jī)控制程序用戶界面如圖2所示。

      把調(diào)試完成的程序在VB6.0中生成.exe可執(zhí)行文件,如取名為“投影機(jī)控制程序.exe”,并把此文件復(fù)制到安裝了VB6.0環(huán)境的多媒體教室計算機(jī)中??紤]到教師的使用習(xí)慣,應(yīng)把“投影機(jī)控制程序.exe”設(shè)定為開機(jī)自啟動,方法是打開“開始”菜單,在“所有程序”中找到“啟動”項,在“啟動”窗口中拖入“投影機(jī)控制程序.exe”,這樣開機(jī)后該程序就能自動運行??紤]到下課后教師忘記關(guān)閉投影的情況,可用VB6.0再編寫一個提示程序,具體編程方法與投影機(jī)控制程序類似,故而不再贅述。

      提示程序應(yīng)設(shè)定為當(dāng)用戶觸發(fā)關(guān)閉/重啟計算機(jī)時會彈出提醒,這里要用到組策略對電腦進(jìn)行設(shè)置,把“提示程序.exe”作為腳本添加進(jìn)去,這樣當(dāng)用戶關(guān)閉或重啟電腦時系統(tǒng)會自動提示,如圖3所示。另外提示信息的窗體border style屬性設(shè)為0(無邊框),用戶必須選擇一項按鈕才可進(jìn)行下一步操作,為投影設(shè)置了第二道保護(hù)措施。

      4 不足之處及其解決思路

      相對于使用網(wǎng)絡(luò)中控,基于串口通信的多媒體教室控制系統(tǒng)的設(shè)計方案還兩項其不足之處:一是投影機(jī)沒有延時斷電功能,二是幕布無法自動升降。

      針對投影機(jī)延時斷電方面,可以設(shè)計專門的延時斷電保護(hù)電路,電路中使用時間繼電器來達(dá)到關(guān)閉投影自動延時斷電的效果。針對幕布自動控制方面,可以通過設(shè)計單片機(jī)控制繼電器電路來實現(xiàn)幕布與投影的聯(lián)動以及單獨控制;也可以利用投影機(jī)的“trigger out”接口來實現(xiàn)聯(lián)動功能。“trigger out”屬于3.5mm mini-jack接口(非立體聲),當(dāng)投影機(jī)啟動時,它輸出12V電壓,當(dāng)投影關(guān)閉時則輸出0V電壓,當(dāng)它與配置“trigger out”接口的電動幕布配套使用時,通過該接口的觸發(fā)功能可實現(xiàn)幕布與投影聯(lián)動。

      5 結(jié)束語

      使用計算機(jī)代替網(wǎng)絡(luò)中控實現(xiàn)多媒體集控功能,一方面降低了建設(shè)成本,在相同經(jīng)費條件下可對核心設(shè)備的品質(zhì)進(jìn)行提升;另一方面通過簡化多媒體教室的設(shè)備構(gòu)成來減少接觸不良、面板按鍵磨損等現(xiàn)象,降低了多媒體教室的故障概率,為多媒體集控模式提出了新思路,具體一定的參考價值。

      參考文獻(xiàn):

      [1] 邵冬華, 蔣敏. 基于智慧校園多方認(rèn)證下的高校多媒體教室設(shè)計與實踐[J].西南師范大學(xué)學(xué)報: 自然科學(xué)版, 2016,41(3):101-106.

      [2] 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].中國教育技術(shù)裝備, 2016(8):28-33.

      [3] 黃天強(qiáng). 投影機(jī)RS232串口通信控制研究與實現(xiàn)[J]. 科技視界, 2013(33):181-182.

      [4] RS232串口通訊隔離方案介紹-接口/總線/驅(qū)動-電子發(fā)燒友網(wǎng)[EB/OL]. http://www.elecfans.com/emb/jiekou/20180522681710.html.

      [5] 李潤生, 任益夫. PC與投影機(jī)的串行通信研究[J]. 電腦編程技巧與維護(hù),2011(19): 54-56.

      【通聯(lián)編輯:謝媛媛】

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