基于物聯網技術的多媒體中控器的設計方法研究

張力 武漢城市職業學院計算機與電子信息工程學院

現如今，隨著我國教育體制改革的不斷加快，使得現代教育技術應用規模快速擴大，目前大部分高校出于教學實踐需求改進、擴建以及新建了許多多媒體教室。由于當前大多數多媒體教室中對于智能化電子設備以及數字化電子設備的應用越來越頻繁，因此傳統的多媒體設計思路將導致多媒體教室在實際應用過程中存在問題。而基于物聯網技術多構建的多媒體教室不僅可對設備的利用率進行提高，還可對傳統設計方式中存在的不足之處進行改進，從而達到智慧化管理以及控制的主要目的。

一、物聯網技術與多媒體教室結合意義概述

對于物聯網技術來說，可將物品與物品開展信號以及信息的通信與交流，對相關設備進行非接觸控制和識別，物聯網技術的核心內容為網絡技術、計算機技術以及感知技術三種。整體物聯網包含應用層、網絡層以及感知層三部分。感知層對大量的感應終端以及傳感設備進行了應用，對探測工具以及信號進行了集成，可使用非接觸的方式對信號進行采集與識別，處于整體物聯網系統中的最下層。同時感知層在構建整體物聯網技術中提供了十分重要的作用。感知層可使用GPS設備、RFID、智能設備、二維碼和條形碼、攝像頭以及傳感器設備對數據進行感知并進行接收工作，同時將已經接收到的數據信息以無線傳輸或者有線傳輸的方式進行傳輸工作，而對物聯網感知識別工作中，RFID技術起到了至關重要的作用。網絡層對連接工具以及網絡設備進行了應用，在整體物聯網系統中可起到連接媒介的作用，可將感知層與應用層進行連接。而應用層可為使用用戶提供相應的管理工具以及服務，主要進行數據處理工作以及控制指令傳達工作，處于整體物聯網系統中的最上層。在建設智慧校園的過程中，多媒體教師的建設具有十分重要的地位，是教育體系朝著信息化發展的重要體現，可對相應的教學活動產生一定積極影響。在課堂教學的過程中，大多數演示教學需要在多媒體教室中進行，教師在進行教學的過程中可對多媒體設備進行手動操作，使用投影設備對實物投影進行放映，從而將知識向學生更直觀的進行展示，對其抽象性進行降低，從而提高教學效率以及教學質量。現如今，不同教育階段都開始使用多媒體教室進行課堂教學，而在建設多媒體教室的過程中，主要包含數字視頻展示臺、投影屏幕、液晶投影機、多媒體計算機、中央控制系統以及音響設備等電子設備。在傳統的多媒體教室建設理念中，不同電子設備需要進行單獨控制，不同設備之間的數據不具有互通性，導致在應用過程中便利性不高。而隨著物聯網技術的快速發展，基于物聯網技術的多媒體教室建設開始發展，可實現智能化控制以及資源整合等功能，可以更加準確以及深入的對數據信息進行獲取，從而構建關系型數據信息關聯庫，將不同設備的數據信息進行無縫連接，從而提高課堂教學的便利性，強化課堂教學效率以及教學質量。

二、系統總體設計概述

本中央控制系統的主控芯片選擇采用STC15F2K60S2型號的單片機，而單片機系統可用于接受本地上位機、面板鍵盤以及Zigbee模塊中設備狀態信息，遠程監控上位機的運行環境，單片機可將這些信息進行有效處理從而轉變為相應的控制信號，使用設備控制模塊來進行功能操作。對于實時感知無線傳感網絡來說，可使用Zigbee網絡中特有的拓撲結構來對射頻識別、光線以及溫度等節點進行控制與檢測。以太網接口、視頻信號切換、面板鍵盤、開關控制以及HDMI/VGA信號切換等子模塊組成了其他控制模塊。同時串行通信模塊可對主控芯片的投影以及參數設置進行狀態檢測與指令控制，并且還可構建與PC機的通信方式。

三、軟件程序設計

1.上位機通信軟件的實現

在上位機中，實現串行通信的開發工具為VB6.0，可對微軟公司提供的Mscomm32.ocx通訊空間進行調用，該控件的使用方式較為簡單，提供了標準通信命令接口，只要對通信空間的事件以及屬性進行監視與設定后便可完成上位機的串口通信功能。本程序在設計過程中是將投影機開機控制指令進行更改的方式來對上位機與主控芯片的通信進行說明，完成單片機系統重寫寄存器信息的環節，具體操作方式可分為以下兩步：首先，制定通信協議。本系統制定的通信協議是使用對東芝投影機進行刷寫的方式進行實現的，同時將其通信波特率控制在了9600bps。串行通信協議格式的起始字符為“STX”，結束字符為“ETX”，投影廠家可針對自身情況自行對控制指令的數據信息進行設定，可構建多個字節的指令長度，針對東芝投影機的字符控制情況來看，其控制指令為三個字符。其次為上位機的串口通信程序。本系統使用了Visual Basic對上位機的通信程序進行了編寫，使用事件驅動法來對信息數據進行接收，當Rthreshold數據信息存在于接收緩存區時，將觸發OnComm事件。本程序的設計方式為將不同功能字符的最后一位當做指令，例如投影開機指令為字符N，投影關機指令為字符F。選擇信號源可使用字符1、2、3來進行。當動作指令由PC機發出時，單片機會將接收的指令回發至PC機中，一旦PC機確認指令后再次發送控制指令，并將指令在客戶端軟件中進行顯示。單片機在對指令進行接收后便將其寫入至數組寄存器中，同時向投影機發送相應的控制指令，完成最終操作。

2.以太網模塊程序的實現

嵌入式以太網控制器W5500為TCP服務器模式，在經過Socket初始化后可連接至客戶端，在對Socket打開后，服務器可對LISTEN命令進行執行，并進行偵聽，等待客戶端的連接。一旦服務器對客戶端的SYN包進行了偵聽，可對其請求進行接收并構建Socket連接，在完成連接后ESTABLISHED狀態將替換掉原來的Socket狀態，同時客戶端監控軟件可開展與中控器的設備控制功能以及狀態查詢功能，一旦客戶端或服務器對Socket關閉，需要對FIN數據包進行發送，在得到響應后可將狀態改為SOCK_CLOSED，完成關閉操作。

3.下位機程序設計

主控器系統包含子程序控制、子程序切換以及單片機的初始化等功能。在對單片機進行初始化的過程中，可對定時器的開中斷、定時器的初始化、串口控制寄存器以及點源控制寄存器進行設置，隨后對遠程監控中心以及本地PC機等上位機進行判斷。如果有請求便發出中斷指令，隨后跳轉至子程序模塊，在完成相應工作后使用鍵盤對子程序進行掃描。如果沒有請求發出便直接使用鍵盤對子程序進行掃描，將檢測到的鍵值進行譯碼，從而找到相應的按鍵，隨后執行相應的子程序，最終實現對不同信號模塊的控制工作。

四、結語

隨著我國科學技術水平的提高，教學方式以及教學手段也在不斷進步，近年來隨著信息化時代的來臨，多媒體教室開始廣泛應用于各個教育階段的課堂教學中。隨著多媒體教室的頻繁使用，各個學校開始構建智慧化的多媒體教室，但傳統的構建方式存在較多不足之處，無法將所有數據信息進行連接，使其應用效果較差。而物聯網技術的使用可幫助多媒體教室在構建過程中將不同數據信息進行融合，從而充分發揮其應有作用，進而提高教學效率以及教學質量。