基于物联网技术的多媒体中控器的设计方法研究

张力 武汉城市职业学院计算机与电子信息工程学院

现如今，随着我国教育体制改革的不断加快，使得现代教育技术应用规模快速扩大，目前大部分高校出于教学实践需求改进、扩建以及新建了许多多媒体教室。由于当前大多数多媒体教室中对于智能化电子设备以及数字化电子设备的应用越来越频繁，因此传统的多媒体设计思路将导致多媒体教室在实际应用过程中存在问题。而基于物联网技术多构建的多媒体教室不仅可对设备的利用率进行提高，还可对传统设计方式中存在的不足之处进行改进，从而达到智慧化管理以及控制的主要目的。

一、物联网技术与多媒体教室结合意义概述

对于物联网技术来说，可将物品与物品开展信号以及信息的通信与交流，对相关设备进行非接触控制和识别，物联网技术的核心内容为网络技术、计算机技术以及感知技术三种。整体物联网包含应用层、网络层以及感知层三部分。感知层对大量的感应终端以及传感设备进行了应用，对探测工具以及信号进行了集成，可使用非接触的方式对信号进行采集与识别，处于整体物联网系统中的最下层。同时感知层在构建整体物联网技术中提供了十分重要的作用。感知层可使用GPS设备、RFID、智能设备、二维码和条形码、摄像头以及传感器设备对数据进行感知并进行接收工作，同时将已经接收到的数据信息以无线传输或者有线传输的方式进行传输工作，而对物联网感知识别工作中，RFID技术起到了至关重要的作用。网络层对连接工具以及网络设备进行了应用，在整体物联网系统中可起到连接媒介的作用，可将感知层与应用层进行连接。而应用层可为使用用户提供相应的管理工具以及服务，主要进行数据处理工作以及控制指令传达工作，处于整体物联网系统中的最上层。在建设智慧校园的过程中，多媒体教师的建设具有十分重要的地位，是教育体系朝着信息化发展的重要体现，可对相应的教学活动产生一定积极影响。在课堂教学的过程中，大多数演示教学需要在多媒体教室中进行，教师在进行教学的过程中可对多媒体设备进行手动操作，使用投影设备对实物投影进行放映，从而将知识向学生更直观的进行展示，对其抽象性进行降低，从而提高教学效率以及教学质量。现如今，不同教育阶段都开始使用多媒体教室进行课堂教学，而在建设多媒体教室的过程中，主要包含数字视频展示台、投影屏幕、液晶投影机、多媒体计算机、中央控制系统以及音响设备等电子设备。在传统的多媒体教室建设理念中，不同电子设备需要进行单独控制，不同设备之间的数据不具有互通性，导致在应用过程中便利性不高。而随着物联网技术的快速发展，基于物联网技术的多媒体教室建设开始发展，可实现智能化控制以及资源整合等功能，可以更加准确以及深入的对数据信息进行获取，从而构建关系型数据信息关联库，将不同设备的数据信息进行无缝连接，从而提高课堂教学的便利性，强化课堂教学效率以及教学质量。

二、系统总体设计概述

本中央控制系统的主控芯片选择采用STC15F2K60S2型号的单片机，而单片机系统可用于接受本地上位机、面板键盘以及Zigbee模块中设备状态信息，远程监控上位机的运行环境，单片机可将这些信息进行有效处理从而转变为相应的控制信号，使用设备控制模块来进行功能操作。对于实时感知无线传感网络来说，可使用Zigbee网络中特有的拓扑结构来对射频识别、光线以及温度等节点进行控制与检测。以太网接口、视频信号切换、面板键盘、开关控制以及HDMI/VGA信号切换等子模块组成了其他控制模块。同时串行通信模块可对主控芯片的投影以及参数设置进行状态检测与指令控制，并且还可构建与PC机的通信方式。

三、软件程序设计

1.上位机通信软件的实现

在上位机中，实现串行通信的开发工具为VB6.0，可对微软公司提供的Mscomm32.ocx通讯空间进行调用，该控件的使用方式较为简单，提供了标准通信命令接口，只要对通信空间的事件以及属性进行监视与设定后便可完成上位机的串口通信功能。本程序在设计过程中是将投影机开机控制指令进行更改的方式来对上位机与主控芯片的通信进行说明，完成单片机系统重写寄存器信息的环节，具体操作方式可分为以下两步：首先，制定通信协议。本系统制定的通信协议是使用对东芝投影机进行刷写的方式进行实现的，同时将其通信波特率控制在了9600bps。串行通信协议格式的起始字符为“STX”，结束字符为“ETX”，投影厂家可针对自身情况自行对控制指令的数据信息进行设定，可构建多个字节的指令长度，针对东芝投影机的字符控制情况来看，其控制指令为三个字符。其次为上位机的串口通信程序。本系统使用了Visual Basic对上位机的通信程序进行了编写，使用事件驱动法来对信息数据进行接收，当Rthreshold数据信息存在于接收缓存区时，将触发OnComm事件。本程序的设计方式为将不同功能字符的最后一位当做指令，例如投影开机指令为字符N，投影关机指令为字符F。选择信号源可使用字符1、2、3来进行。当动作指令由PC机发出时，单片机会将接收的指令回发至PC机中，一旦PC机确认指令后再次发送控制指令，并将指令在客户端软件中进行显示。单片机在对指令进行接收后便将其写入至数组寄存器中，同时向投影机发送相应的控制指令，完成最终操作。

2.以太网模块程序的实现

嵌入式以太网控制器W5500为TCP服务器模式，在经过Socket初始化后可连接至客户端，在对Socket打开后，服务器可对LISTEN命令进行执行，并进行侦听，等待客户端的连接。一旦服务器对客户端的SYN包进行了侦听，可对其请求进行接收并构建Socket连接，在完成连接后ESTABLISHED状态将替换掉原来的Socket状态，同时客户端监控软件可开展与中控器的设备控制功能以及状态查询功能，一旦客户端或服务器对Socket关闭，需要对FIN数据包进行发送，在得到响应后可将状态改为SOCK_CLOSED，完成关闭操作。

3.下位机程序设计

主控器系统包含子程序控制、子程序切换以及单片机的初始化等功能。在对单片机进行初始化的过程中，可对定时器的开中断、定时器的初始化、串口控制寄存器以及点源控制寄存器进行设置，随后对远程监控中心以及本地PC机等上位机进行判断。如果有请求便发出中断指令，随后跳转至子程序模块，在完成相应工作后使用键盘对子程序进行扫描。如果没有请求发出便直接使用键盘对子程序进行扫描，将检测到的键值进行译码，从而找到相应的按键，随后执行相应的子程序，最终实现对不同信号模块的控制工作。

四、结语

随着我国科学技术水平的提高，教学方式以及教学手段也在不断进步，近年来随着信息化时代的来临，多媒体教室开始广泛应用于各个教育阶段的课堂教学中。随着多媒体教室的频繁使用，各个学校开始构建智慧化的多媒体教室，但传统的构建方式存在较多不足之处，无法将所有数据信息进行连接，使其应用效果较差。而物联网技术的使用可帮助多媒体教室在构建过程中将不同数据信息进行融合，从而充分发挥其应有作用，进而提高教学效率以及教学质量。