基于串口通信的多媒体教室控制系统

张蕴绮

摘要：文章从充分利用设备功能的角度出发，研究投影机和计算机间的串行通信，并通过控制程序的设计来实现网络中控的大部分常用功能，为多媒体教室建设低成本集控提出了新思路。

关键词：多媒体教室;串口通信;投影机控制

中图分类号：TP393      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）25-0237-02

近年来，随着高校信息化建设的开展，以网络型中控为中心的集中控制模式成为各大高校多媒体教室的主流建设方案。网络型中控在节省人力成本、提升管理效率方面起到了很大的作用，但是其技术层面上也存在性能不稳定、排故困难、检修周期长的技术瓶颈。为解决上述问题，笔者设计了基于串口通信的多媒体教室控制系统，为多媒体教室集控模式提出了新思路。

1 多媒体教室建设中存在的主要问题

网络型中控虽然功能齐全，大幅度提升了管理效率，但在实际应用中，还存在诸多问题：

1.1 性能不稳定

网络型中控集成了电源管理、声音控制、音视频切换、可编程串行通讯、网络连接等功能，复杂的电路模块和功能对其技术标准提出了很高的要求。模块间接触不良、铁制讲桌的静电流引发短路、外部电压的变化都会导致中控性能的不稳定[1]。目前市场上的中控设备因缺乏统一的技术标准而良莠不齐，即使是知名品牌在高频使用下也易出故障。

1.2 维修困难

由于网络型中控集成的设备数量多，维修时要找到故障环节相当困难，需要花费时间一步步地从接口、线路、设备各方面进行排查，导致维修的效率很低。

1.3 功能上重复投资

主流教育工程投影机在产品设计上都具备多路信号的输入输出接口和信号控制功能，在使用中控的设计方案中，中控与投影机的数据与信号传输只使用到一组VGA接口和RS232串口，其他功能设定为在中控上实现[2]。而计算机自带的串口同样可以对投影机进行信号控制。由此可见，在投影机和计算机的使用上普遍存在功能闲置、重复投资的现象。

2 方案设计思路

针对上述问题，笔者提出基于串口通信的多媒体教室控制系统的设计方案，该方案利用投影机和计算机的RS-232串口通信功能，并以Visual Basic6.0为开发环境设计客户端控制程序，从而代替网络中控实现对投影机的集中控制。

在硬件架构上，以投影机为视频连接中心、以计算机为控制中心，硬件上采用投影机（含幕）+计算机+扩音设备便可实现多媒体教室的功能。布局上剔除冗余设备、优化内部线路，从而达到提升系统整体性能，降低故障率的目的，为用户提供稳定、便捷、可靠的使用体验。

3 实现过程

3.1 以投影机为视频连接中心

目前，市场上各品牌的教育工程投影机虽然型号多样，但都自带多输入控制、声音控制和信号切换等通用功能。表1为笔者所在学院所使用的投影机和网络中控的技术参数对比，根据该图可以看出，该型号的投影机可以实现两台计算机、一台普通视频设备、一台高清设备的音视频输入，并通过不同信号源之间的选择实现音视频同步与切换。由此可见，充分利用投影机的自身功能便可实现中控对投影的控制。

在线路设计上，所有设备的视频输入源信号都接入投影机，从投影的视频输出端连接到显示器等输出设备，硬件架设所用线缆及连接件与传统多媒体教室建设并无区别[2]。

3.2 以计算机为控制中心

3.2.1 计算机与投影机的串口连接

在网络型中控多媒体教室中，中控是通过单片机的串口通信技术实现对投影机的开启、关闭、信号源选择等控制功能，同样计算机也可利用主板自带的RS-232串口对投影机进行直接控制。投影机和计算机常见的串口多为9针标准接口（DB9）。因为投影机和计算机间的通信方式为单工通信，只要把计算机串口的第3引脚（发送端）与投影机串口的第2引脚（接收端）相连，再把双方串口的第5引脚（接地端）相连便可[3]。针对目前台式机可能不设置串口的情况，可以通过配备PCI插槽串口卡或USB转串口数据线来解决。

在RS-232串口通信中，因总线标准受电容允许值的约束，传输距离一般不能超过15米。因此，当投影机和计算机距离较远时要使用RS-232/RS-485转换器来延长通信距离[4]。

3.2.2 计算机与投影机串行通信的控制码

投影機的控制码大多为16进制，数据包格式由起始字节、指令、参数、结束字节组成。不同品牌型号的投影机其控制码存在一定差异，具体使用应参考产品说明书。以爱普生EB-C1040XN投影机为例，其控制码如图1所示。

3.1.3 中控程序设计

1）MSComm串口通信控件

在设计中控程序时，选择Visual Basic6.0作为开发环境，VB6.0中的MSComm控件可用于实现计算机和投影机的串口通信。

MSComm控件属性很多，本文只介绍和投影机控制相关的属性：

CommPort：设置或返回连接的串口编号，属性值用1、2……串口COM1、COM2……，表示取值范围为1-16（默认值是1）。

Settings：设置或返回数据传输速率、奇偶校验、数据位、停止位参数（默认值是“9600，N，8，1”），属性值为字符串。

PortOpen：设置或返回通信端口状态，属性值为Boolean型，Ture为端口打开，False为关闭。

Input ：用于从接收缓冲区返回和删除字符，属性值为Variant变量。

Output： 用于向传输缓冲区写一个字符串，属性值为Variant变量。

2）程序设计

以爱普生EB-C1040XN投影机为例，完成主要控制功能的核心代码如下所示：

①端口初始化

MSComm1.CommPort=1//指定计算机通信端口是COM1

MSComm1.Settings=“9600，N，8，1”//计算机通信端口初始化，设置其波特率为9600bps，无奇偶校验，8位数据位，1位停止位

MSComm1.PortOpen=True//打开COM1

②开启投影机

Dim OP（7） As Byte//定义字节数组用于存储控制码

OP（0）=&H50

OP（1）=&H57

OP（2）=&H52

OP（3）=&H20

OP（4）=&H4F

OP（5）=&H4E

OP（6）=&H0D/*按照串行通信从低位到高位发送的顺序将控制码逐个赋值于字节数组*/

PON=OP//将数组赋值于变量

MSComm1.Output=PON//发送控制码[5]

实现投影机其他控制功能如关闭、切换信号源的核心代码与代码②的框架相同，只需把相应的控制码按顺序赋值给数组，通过串口通信控件发送给投影机完成对应的操作。需要注意的是用16进制表示的投影机控制码要转换成VB格式代码，如53H应转换为&H53，其他代码以此类推，设计完成的投影机控制程序用户界面如图2所示。

把调试完成的程序在VB6.0中生成.exe可执行文件，如取名为“投影机控制程序.exe”，并把此文件复制到安装了VB6.0环境的多媒体教室计算机中。考虑到教师的使用习惯，应把“投影机控制程序.exe”设定为开机自启动，方法是打开“开始”菜单，在“所有程序”中找到“启动”项，在“启动”窗口中拖入“投影机控制程序.exe”，这样开机后该程序就能自动运行。考虑到下课后教师忘记关闭投影的情况，可用VB6.0再编写一个提示程序，具体编程方法与投影机控制程序类似，故而不再赘述。

提示程序应设定为当用户触发关闭/重启计算机时会弹出提醒，这里要用到组策略对电脑进行设置，把“提示程序.exe”作为脚本添加进去，这样当用户关闭或重启电脑时系统会自动提示，如图3所示。另外提示信息的窗体border style属性设为0（无边框），用户必须选择一项按钮才可进行下一步操作，为投影设置了第二道保护措施。

4 不足之处及其解决思路

相对于使用网络中控，基于串口通信的多媒体教室控制系统的设计方案还两项其不足之处：一是投影机没有延时断电功能，二是幕布无法自动升降。

针对投影机延时断电方面，可以设计专门的延时断电保护电路，电路中使用时间继电器来达到关闭投影自动延时断电的效果。针对幕布自动控制方面，可以通过设计单片机控制继电器电路来实现幕布与投影的联动以及单独控制;也可以利用投影机的“trigger out”接口来实现联动功能。“trigger out”属于3.5mm mini-jack接口（非立体声），当投影机启动时，它输出12V电压，当投影关闭时则输出0V电压，当它与配置“trigger out”接口的电动幕布配套使用时，通过该接口的触发功能可实现幕布与投影联动。

5 结束语

使用计算机代替网络中控实现多媒体集控功能，一方面降低了建设成本，在相同经费条件下可对核心设备的品质进行提升;另一方面通过简化多媒体教室的设备构成来减少接触不良、面板按鍵磨损等现象，降低了多媒体教室的故障概率，为多媒体集控模式提出了新思路，具体一定的参考价值。

参考文献：

[1] 邵冬华， 蒋敏. 基于智慧校园多方认证下的高校多媒体教室设计与实践[J].西南师范大学学报： 自然科学版， 2016，41（3）：101-106.

[2] 王永斌， 张波.以投影机为中心的网络控制多媒体教室建设方案研究[J].中国教育技术装备， 2016（8）：28-33.

[3] 黄天强. 投影机RS232串口通信控制研究与实现[J]. 科技视界， 2013（33）：181-182.

[4] RS232串口通讯隔离方案介绍-接口/总线/驱动-电子发烧友网[EB/OL]. http：//www.elecfans.com/emb/jiekou/20180522681710.html.

[5] 李润生， 任益夫. PC与投影机的串行通信研究[J]. 电脑编程技巧与维护，2011（19）： 54-56.

【通联编辑：谢媛媛】