基于教學演示多功能電子教鞭的設計研究

郝舶洋 楊加明

摘要：這篇文章通過對多功能電子教鞭的設計的分析，從多方面進行解剖，從而達到教學的目的，推動教育事業的發展。

關鍵詞：教學;多功能;電子教鞭

中圖分類號：TP393.1?? 文獻標識碼：A?? 文章編號：1672-9129（2020）11-0027-01

1 特點

通過“電子教鞭系統”這個系統，老師能有更大的發揮空間，讓學生們更容易地接受老師所傳授的知識，對于教學任務能夠保質保量地完成。

一：憑借計算機原有的功能，可以在計算機屏幕上直接進行操作;二：不用安裝其他的不必要的程序，就能夠直接進行操作，如果需要有多個程序來控制，那么來回切換可能會出現一些問題，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，又能夠獨立工作，更好地發揮作用;四：能夠在教學過程中，根據自己的想法，根據需求，隨時能夠進行交流，共同商量;五：能夠根據實際情況，調整筆畫的顏色，從而達到更好地教學;六：針對某些特殊的環境，能夠加粗或者加細畫筆;七：對于不需要畫筆出現的時候，能夠及時地可隱去。

2 系統的設計

2.1鍵盤電路。從實際的情況出發，以及教學任務的需要，那么，在設計的時候，系統的按鍵控制需要具備多個功能，類似于幻燈片的播放，比如：上一頁;下一頁;從第一頁開始播放;從當前頁開始播放;退出播放;循環播放等等。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無線通信電路設計。和傳統的有線收發模塊相比，無線收發模塊具有速度快，效率高，傳遞信息方便等特點，無線通信用的是兩塊無線通信模塊，來實現通信的目的，進行信息的傳遞。nRF24L01芯片具有傳輸速度快，傳輸效率高等特點。

通過我們的實驗和分析，對于芯片進行拆分與研究，發現在nRF24L01有多個引腳，再經過更多次的實驗，對每個接口進行多次的測試，我們又有了新的發現，他們之間有明確的分工。其中CE：進行發射和接收信號;CSN：SPI的使能端;SCK：SPI的時鐘輸入端;MOSI：SPI數據主輸出從輸入端;MISOSPI數據主輸入從輸出端;IRQ用來中斷輸出。

2.3微控制器。微控制器是硬件設計中必不可少的一個元件，它使用STC89C52單片機，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I/O口，分別執行不同的工作，具有不同的作用。在本文當中，所設計的系統利用IO口各個電路，以及通信過程，從而達到預期效果。

2.4 RS232串口通信。通過查閱資料我們知道，RS232串口一種非常常見的，普遍的協議，用來進行設備通信。因為在用串口RS232進行通信的時候，它的電平是-10V、+10V，但是對于普通的單片機來說，它的信號電壓是卻是0V、+5V，不匹配，所以，在這種情況下，就必須進行電平轉換，這就需要MAX232。

3 軟件設計

3.1下位機軟件設計。

（1）nRF24L01對于數據的發送與接收。首先，把nRF24L01調整到發射模式，同時，開啟自動應答，接下來需要按照時間和順序的要求，nRF24L01接收無線模塊的地址、有效數據，同時，我們還要保證，當CSN處于低的情況下，才能寫入地址，在發射有效數據的時候只需要TX_ADDR在發射時寫一次就行了不可過多，否則可能出現不必要的影響;

同時，數據發射也是有要求的，而且非常重要，如果有大的偏差的話，可能導致發射不成功，保證CE在高電平10微秒的狀態后，在130微秒后把數據傳遞出去;

芯片的發射與接收是交替進行工作的，發射完就會進入接收狀態，接受完就會進入發射狀態，從而進行長時間的工作。

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

（3）計算機端接收模塊。講完了數據的發送，接下來講一下數據的接收。通過對比我們發現，接收模塊與發送模塊在結構上是一樣的，也是由那兩部分組成。利用SPI通信，進行數據的傳遞，達到理想效果，當然，STC89S52也通過RS232與上位機相連，具體表現為，它把發送模塊傳遞出來的信息接收后，再利用RS232把接收到的信息傳給上位機，為了更好理解，下面做了它的其流程圖：

3.2上位機程序設計。

（1）屏幕翻頁。上位機是直接可以發出操作指示的計算機，在C語言條件下誕生的。上位機通過接收來自串口的消息，根據不同的回應，發出相對應的操作指示，能夠逼真地效仿鼠標的單擊、移動。

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

（2）屏幕標注。其實，在最初進行設計的時候，考慮到效果，軟件使用了一個特殊的方法，從而完成對幻燈片的指示，那就是在操作的時候進行抓屏，先對屏幕進行截取，接著利用程序在屏幕的最前端顯示截圖，這樣一來，就可以很方便地進行操作，通過遠程控制，把鼠標移動到目標位置，從而進行標注，雖然是對截圖進行了操作，但經過處理以后，對于用戶來說就像是在幻燈片上直接進行操作，效果顯著。

參考文獻：

[1]王永剛. 基于網絡的多媒體教學系統的設計與實現[D].電子科技大學，2010.

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

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