基于教学演示多功能电子教鞭的设计研究

郝舶洋 杨加明

摘要：这篇文章通过对多功能电子教鞭的设计的分析，从多方面进行解剖，从而达到教学的目的，推动教育事业的发展。

关键词：教学;多功能;电子教鞭

中图分类号：TP393.1   文献标识码：A   文章编号：1672-9129（2020）11-0027-01

1 特点

通过“电子教鞭系统”这个系统，老师能有更大的发挥空间，让学生们更容易地接受老师所传授的知识，对于教学任务能够保质保量地完成。

一：凭借计算机原有的功能，可以在计算机屏幕上直接进行操作;二：不用安装其他的不必要的程序，就能够直接进行操作，如果需要有多个程序来控制，那么来回切换可能会出现一些问题，还降低了工作效率;三：既能够与其他程序彼此之间相互作用，又能够独立工作，更好地发挥作用;四：能够在教学过程中，根据自己的想法，根据需求，随时能够进行交流，共同商量;五：能够根据实际情况，调整笔画的颜色，从而达到更好地教学;六：针对某些特殊的环境，能够加粗或者加细画笔;七：对于不需要画笔出现的时候，能够及时地可隐去。

2 系统的设计

2.1键盘电路。从实际的情况出发，以及教学任务的需要，那么，在设计的时候，系统的按键控制需要具备多个功能，类似于幻灯片的播放，比如：上一页;下一页;从第一页开始播放;从当前页开始播放;退出播放;循环播放等等。需要考虑到多种因素，多种功能，因此，便可以选择使用4x4矩阵键盘。

2.2无线通信电路设计。和传统的有线收发模块相比，无线收发模块具有速度快，效率高，传递信息方便等特点，无线通信用的是两块无线通信模块，来实现通信的目的，进行信息的传递。nRF24L01芯片具有传输速度快，传输效率高等特点。

通过我们的实验和分析，对于芯片进行拆分与研究，发现在nRF24L01有多个引脚，再经过更多次的实验，对每个接口进行多次的测试，我们又有了新的发现，他们之间有明确的分工。其中CE：进行发射和接收信号;CSN：SPI的使能端;SCK：SPI的时钟输入端;MOSI：SPI数据主输出从输入端;MISOSPI数据主输入从输出端;IRQ用来中断输出。

2.3微控制器。微控制器是硬件设计中必不可少的一个元件，它使用STC89C52单片机，我们都知道，这是一种低功耗、高性能的微控制器。它能够作用在多种情况。它有四个I/O口，分别执行不同的工作，具有不同的作用。在本文当中，所设计的系统利用IO口各个电路，以及通信过程，从而达到预期效果。

2.4 RS232串口通信。通过查阅资料我们知道，RS232串口一种非常常见的，普遍的协议，用来进行设备通信。因为在用串口RS232进行通信的时候，它的电平是-10V、+10V，但是对于普通的单片机来说，它的信号电压是却是0V、+5V，不匹配，所以，在这种情况下，就必须进行电平转换，这就需要MAX232。

3 软件设计

3.1下位机软件设计。

（1）nRF24L01对于数据的发送与接收。首先，把nRF24L01调整到发射模式，同时，开启自动应答，接下来需要按照时间和顺序的要求，nRF24L01接收无线模块的地址、有效数据，同时，我们还要保证，当CSN处于低的情况下，才能写入地址，在发射有效数据的时候只需要TX_ADDR在发射时写一次就行了不可过多，否则可能出现不必要的影响;

同时，数据发射也是有要求的，而且非常重要，如果有大的偏差的话，可能导致发射不成功，保证CE在高电平10微秒的状态后，在130微秒后把数据传递出去;

芯片的发射与接收是交替进行工作的，发射完就会进入接收状态，接受完就会进入发射状态，从而进行长时间的工作。

（2）按键控制端发送模块。这个模块总体上可以分为两部分，包括单片机STC89C52和无线模块nRF24L01，它能够根据键盘的动作，把按键信息转化为无线电信息，然后传递出去，为了加深理解，下面是它的流程图：

（3）计算机端接收模块。讲完了数据的发送，接下来讲一下数据的接收。通过对比我们发现，接收模块与发送模块在结构上是一样的，也是由那两部分组成。利用SPI通信，进行数据的传递，达到理想效果，当然，STC89S52也通过RS232与上位机相连，具体表现为，它把发送模块传递出来的信息接收后，再利用RS232把接收到的信息传给上位机，为了更好理解，下面做了它的其流程图：

3.2上位机程序设计。

（1）屏幕翻页。上位机是直接可以发出操作指示的计算机，在C语言条件下诞生的。上位机通过接收来自串口的消息，根据不同的回应，发出相对应的操作指示，能够逼真地效仿鼠标的单击、移动。

相信我们大家对于幻灯片是非常熟悉的了，对于其中的按键操作应该了如指掌，其中“F5”代表的是从第一张幻灯片开始播放，“Shift+F5”代表的是从当前开始播放”，“PageUp”代表的是下一页，“PageDown”代表的是上一页，“ESC”代表结束。

（2）屏幕標注。其实，在最初进行设计的时候，考虑到效果，软件使用了一个特殊的方法，从而完成对幻灯片的指示，那就是在操作的时候进行抓屏，先对屏幕进行截取，接着利用程序在屏幕的最前端显示截图，这样一来，就可以很方便地进行操作，通过远程控制，把鼠标移动到目标位置，从而进行标注，虽然是对截图进行了操作，但经过处理以后，对于用户来说就像是在幻灯片上直接进行操作，效果显著。

参考文献：

[1]王永刚. 基于网络的多媒体教学系统的设计与实现[D].电子科技大学，2010.

[2]韩丹. 浅谈电子教室在机房教学和管理中的应用[J]. 科技视界，2016（05）：160+201.

作者简介：郝舶洋（2000年9月—），男，籍贯：河北省张家口市，职称：无，专业或研究方向：信息工程，移动通信。