摘 要：針對目前傳統(tǒng)教學方式存在的弊端，為實現(xiàn)將傳統(tǒng)黑板授課和多媒體教學有機結合。我們采用STC89C52單片機進行控制，用GPRS網絡進行遠程遙控，可以顯示室內溫度、日期、時間等，設計了一種自擦式多媒體黑板控制裝置。教師可以直接在投影到黑板上的PPT課件上進行書寫，同時具備自動擦除功能。通過實驗證明，其成本低，環(huán)保無污染，符合當前創(chuàng)新課堂發(fā)展趨勢。

關鍵詞：GPRS；單片機；多媒體；黑板

引言

隨著時代的發(fā)展和科技的進步，多媒體教學已經融入到日常的教學課堂中，它改進了傳統(tǒng)黑板的缺點，但是它成本高，使用效率低，不能對其進行統(tǒng)一管理等問題一直困擾著教師和學生。因此，文章主要介紹一種可以通過互聯(lián)網遠程控制多媒體教學設備的一種新型自擦式多媒體黑板控制器。

1 控制器設計方案

本控制器采用的是GSM模塊，通過連接云端服務器，遠程控制電機轉動，對黑板上的字跡進行自動擦除，同時還可以通過一個LCD顯示屏，可以具體的顯示日期，時間，溫度和讓老師發(fā)布作業(yè)或者實時消息的功能。

2.1 主控芯片

STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位單片機，具有在線編程功能，不再需要啟動像STC89C51那樣的12V的VPP的編程高壓。使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。

2.2 GSM模塊

本設計采用全球鷹SIM900A模塊作為遠程通信部分。它具有兩個通信頻段，分別是：EGSM900和DCS1800。數(shù)據下行傳輸最大能達到86kbps，支持標準的8線制串行接口，同時也是使用標準的AT指令對其進行配置的。我們利用它跟云端服務器建立TCP/IP連接，這樣老師就可以在辦公室利用服務器給GSM模塊發(fā)送數(shù)據包，單片機解析其發(fā)來的數(shù)據包之后通過LCD顯示信息，同時也對電機做出相應的控制。

2.3 DS1302

DS1302是由美國DALLAS公司推出的具有涓細電流充電能力的低功耗實時時鐘芯片。它可以對年、月、日、周、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為2.5V-5.5V[1]。采用三線接口與CPU進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據。

2.4 DS18B20

DS18B20是美國DALLAS半導體公司推出的第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強、易配微處理器等特點，可直接將溫度轉化成串行數(shù)字信號供處理器處理。

3 軟件設計

系統(tǒng)的軟件采用C語言設計。為了便于軟件的修改和系統(tǒng)功能擴展。軟件采用模塊化設計，包括LCD12864液晶顯示模塊、DS1302時鐘模塊、DS18B20溫度傳感器模塊和電機控制子程序設計。軟件的編寫是在keil集成開發(fā)環(huán)境中完成的。軟件流程描述如圖3。

3.1 液晶顯示模塊軟件設計

液晶顯示屏作為本控制器的輸出設備，它既可以顯示老師通過云端服務器發(fā)布的實時信息，還可以顯示時間、星期和年月日，同時還可以顯示當前的溫度。

3.2 溫度采集模塊軟件設計

對DS18B20編程序的時候要特別注意時序問題。首先，初始化中，主機總線先發(fā)送一復位脈沖（最短為480us的低電平信號），接著釋放總線并進入接收狀態(tài)[2]。DSl8B20在檢測到總線的上升沿之后，等待15-60us，接著DS18B20發(fā)出存在脈沖（低電平持續(xù)60-240 us）。寫數(shù)據時序時當主機總線先從高拉至低電平時，就產生寫時間隙。讀書序：主機總線先從高拉至低電平時，總線只須保持低電平l7ts之后，再將總線拉高，產生讀時間隙。

DSl8B20在檢測到總線的上升沿之后，等待15-60us，接著DS18B20發(fā)出存在脈沖（低電平持續(xù)60-240us）。寫數(shù)據時序：當主機總線先從高拉至低電平時，就產生寫時間隙。讀書序：主機總線先從高拉至低電平時，總線只須保持低電平l7ts之后，再將總線拉高，產生讀時間隙。

3.3 GSM模塊

GSM模塊通過串口協(xié)議跟單片機的串口1連接，此部分軟件就是通過AT指令將數(shù)據實時上傳至云服務器。

所謂AT指令集就是從終端設備（TE）向終端適配器（TA）發(fā)送的一些指令，用來控制移動臺（MS）的功能。所有指令都是以“AT”開頭，以“CR”結束

3.4 電機控制子程序設計

由于一般多媒體的投影幕布電機都采用低轉速，高轉矩的電機，因此結合實際，本論文采用220V交流電壓驅動的永磁同步電機。由于單片機輸出的是5V信號無法直接驅動，我采用光耦合繼電器對電機進行驅動，這樣避免了交流電壓對單片機信號的干擾，也提高了對整個系統(tǒng)的可靠性。

在對電機控制的程序設計中，有點動和長動兩種啟動方式。點動即指按鈕按下時才有效，不按時就無效，長動即指按下啟動按鈕之后電機轉動，失電之后電機仍然轉動，只有按下停止按鈕時電機才停止轉動。對投影幕布則采用長動控制，當單片機接收到GSM模塊傳來的信號之后，對連接繼電器的引腳拉高，當幕布轉到一定位置時觸發(fā)停止信號，將該引腳拉低。

4 結束語

初步試驗表明，本控制器穩(wěn)定性好，可以遠程給單片機發(fā)送信號，可以遠程控制電機轉動和將實時信息用液晶顯示屏發(fā)布。

本設計巧妙的解決了當前多媒體教學設備價格貴，沒有實時性，不能遠程控制的缺點。老師可以通過GPRS網絡，在任何地方都可以將實時信息通過液晶顯示屏發(fā)布出去，還可以通過云端服務器對整個學校的多媒體設備進行統(tǒng)一管理，集中控制。

參考文獻

[1]趙海蘭.DS1302實時顯示時間的原理和應用[J].電子技術，2004（1）：43-46.

[2]李振東.蔬菜溫室大棚溫度控制系統(tǒng)[D].山東：中國海洋大學，2010.

[3]宋維，崔曉坤.基于STM32的GSM模塊綜合應用[J].電腦知識與技術，2012（18）.

作者簡介：楊奇磊（1993-），男，江蘇啟東人，學歷：本科，主要研究方向：機械電子。