多媒体教室建设及管理的设计与实现

2016-03-09大连民族大学秦红霞李绍民刘玉鹏

电子世界 2016年3期

大连民族大学秦红霞李绍民刘玉鹏

多媒体教室建设及管理的设计与实现

大连民族大学秦红霞李绍民刘玉鹏

【摘要】多媒体教室的建设和管理工作与教学质量密切相关，因此如何高效的利用多媒体教学成为各高校关注的重点。本文根据当前多媒体教室建设成本高，管理人员缺乏的现状，分析了多媒体建设和管理中的不足，提出了多媒体教室服务的需求，着重介绍了多媒体教室高效利用的平台。管理者通过本平台可以统一监测和控制所有教室的运行情况，教师可以圆满的完成教学任务，学校的教学水平可以得到有效提升。

【关键词】多媒体教室；建设和管理；高效

0 引言

随着教育改革力度的不断加大，多媒体教室已经在全国各高校逐渐普及。但是多媒体教室规模的扩大在给学校建设带来成本加大的同时也给学校多媒体管理者带来了设备管理上的困扰。由于学校各个教学楼结构不同，每个教学楼里教室众多，教室种类不单一，如果由人工对所有多媒体运行情况进行检查和汇总，就会造成人力资源浪费，而且记录方式不统一，导致汇总信息出错率高，使设备不能得到及时的维护，容易影响教学的正常进行。

根据以上现实，针对多媒体教室管理难度大、设备使用水平低等问题我们自主开发了多媒体教室建设与管理系统,系统主要包括：多媒体中控硬件、多媒体总控软件和校园网三大部分。通过独创的软硬件设计在很大程度上方便了教师的操作，从而为日常的教学活动提供了可靠保证，解决了传统多媒体教室建设方式的不足，保证了多媒体教室的低成本运行，实现了多媒体教室的高效管理。

1 方案设计

1.1 现状分析

通常多媒体教室的连接设备较多，教师对设备操作不熟练，所以在使用过程中容易发生故障，损坏设备，这样就会存在设备得不到及时维修的风险，而且多数媒体教室需要一台具有钥匙锁的多媒体操作台来容纳一系列单片机、开关电源等多媒体必需电子器件，一旦操作台的钥匙混淆或丢失就可能带来操作台频繁换锁的困扰，并且操作台里至少有2个CPU来控制整个多媒体的运行，这样就会导致多媒体成本增加、资源浪费；如果上课过程中由于教师切换VGA操作不慎导致切换电路出现故障，就会影响正常上课。

大多数多媒体教室没有采用网络化集中控制和管理，如果多媒体需要安装软件，就必须人工进入到各个多媒体教室，给每台电脑装上所需软件，这就给多媒体统一管理者带来了更大的工作量，不利于多媒体的高效管理。

1.2 系统总体设计

为了让教师更多的了解多媒体的使用方法，在多媒体操作台上贴有“温馨提示”的面板，面板上附有多媒体的操作步骤。多媒体中控包括射频读卡单元、CPU单元、W5500网关和门禁锁，在多媒体操作台上装有射频读卡器MFRC522，用于读取教室用卡中的存储信息，并将该信息传送给作为CPU的STC89C51单片机，单片机通过网关将该存储信息向总控PC机传送，总控PC机接收该存储信息，验证得到教师卡的授权信号，将该授权信号输出至单片机，由单片机输出解锁信号至电子门禁锁以开启门禁，实现了多媒体教室的多媒体操作台门禁的自动可控开关。

如图1所示为多媒体系统分布示意图。总控软件采用了高级语言编写并装有教学专用的MySQL数据库，使用UDP网络传输协议来控制多媒体中控，当教师的有效信息传到总控PC机时，总控端软件还可以利用校园网进行远程开锁，该系统具有使用者身份识别和权限控制等能力，在信息处理与传输的各个环节，有效的利用了校园的网络资源，使信息传输方便快捷，总控软件存储了教师和教室的有用信息，如果教室电脑需要安装教学软件，只需在总控PC机上利用UDP的广播特性就可以轻松实现，这样就大大方便了多媒体管理者对整个学校多媒体教室的统一管理，同时避免了由于钥匙管理不慎导致的诸多问题，也使控制系统设计及建造周期大为缩短，同时其故障率低使维护也变得容易起来，使用方便灵活，安全可靠，网络化的远程控制和管理，既方便教师使用，又大大减轻管理教师的管理维护难度，提高了管理效率。

图1 多媒体系统分布示意图

1.3 系统优势

在中控主板上用一个CPU就可以控制整个中控的运行，利用24C512芯片来存储教师和教室有用信息，无需再在操作台里安装专门存信息装置，整套装置所用继电器均默认在常闭端，VGA切换默认在教室电脑端，如果在教学过程中设备出现故障，只要教室电脑供电就可以正常使用，整个系统操作简单，实现了多媒体的高效利用，提高了教学质量。

2 接口电路

如图2所示为多媒体系统结构框图。教室多媒体的CPU为STC89C51单片机，操作台上装有由单片机控制的射频读卡器RFID-RC522，该读卡器利用了先进的调制和解调概念，完全集成了在13.56MHZ下所有类型的被动非接触式通信方式和协议，其内部发送器部分可以驱动读写器天线与教师卡和应答机的通信，无需其它电路，上电后该读卡器一直处于寻卡等待状态，当教师有效卡进入射频读卡扫描范围时，读卡单元就会成功读取卡内有效信息并将这些信息通过连线较少的串行通信传给单片机，单片机进一步加工处理这些信息，然后与24C512芯片中存有的教室和教师信息进行比对，比对成功后，单片机就会向门禁锁发出开锁指令，最后门禁锁在收到单片机开锁指令后自动开锁，如果刷卡者身份不属于该教室任课教师，单片机就不会向门禁锁发出开锁命令。多媒体的按键信息通过SN74LS165AN芯片传给单片机，教室的PC机和投影机由MAX232电平转换后和单片机实现双向通信，继电器通过ULN2003AN芯片和SN7406芯片接在单片机上，并且默认打在常闭端，切换默认在教室电脑端，当上课时教室的设备出现故障时只要教室电脑有电就可以正常完成教学任务，不会影响上课效率。

教师上课信息和多媒体设备的使用情况，以及教室电脑截屏和教室监控画面都会通过W5500网关利用校园网传到总控PC机中，W5500使用了新的高效SPI协议支持80MHz速率，从而能够更好的实现高速网络通讯，总控PC机的数据库里就会记录各种上课信息，并且利用校园网通过W5500可以实现对多媒体的远程指挥。

整个电路采用一个单片机CPU，有效的利用了单片机的所有管脚，节省了资源；接口电路较少，主板布置巧妙，故障率低，节省空间；软硬件结合，上位机与下位机结合，通信快捷、稳定，操作简单，便于管理。

图2 多媒体系统结构框图

3 软件环境

利用Visual C++软件平台，使用网络套接字和多线程，依靠UDP协议编写的总控程序来实现对整个多媒体中控的控制。总控软件的数据库里存有教师上课记录，当教师把卡放入卡槽时开始记录，卡拿走时记录结束；如果中控硬件设备出现问题，通过校园网总控端就会监测到，并记录到数据库里；总控端对中控界面实现了远程截取教室电脑屏幕，可以在不影响正常教学的情况下随时观看教师授课内容；各个教室都装有摄像头，总控端可以通过摄像头截取的画面实现查课功能。多媒体的基本日常使用情况都会自动记录到总控PC机的数据库里，供管理者随时查阅。

这样不但可以实现多教室的远程监控和控制，而且界面友好美观，操作方便快捷，节省了人力资源，保证了上课效率，实现了多媒体教室管理的科学化、统一化、信息化。