大連民族大學 秦紅霞 李紹民 劉玉鵬

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多媒體教室建設(shè)及管理的設(shè)計與實現(xiàn)

大連民族大學 秦紅霞 李紹民 劉玉鵬

【摘要】多媒體教室的建設(shè)和管理工作與教學質(zhì)量密切相關(guān)，因此如何高效的利用多媒體教學成為各高校關(guān)注的重點。本文根據(jù)當前多媒體教室建設(shè)成本高，管理人員缺乏的現(xiàn)狀，分析了多媒體建設(shè)和管理中的不足，提出了多媒體教室服務(wù)的需求，著重介紹了多媒體教室高效利用的平臺。管理者通過本平臺可以統(tǒng)一監(jiān)測和控制所有教室的運行情況，教師可以圓滿的完成教學任務(wù)，學校的教學水平可以得到有效提升。

【關(guān)鍵詞】多媒體教室；建設(shè)和管理；高效

0 引言

隨著教育改革力度的不斷加大，多媒體教室已經(jīng)在全國各高校逐漸普及。但是多媒體教室規(guī)模的擴大在給學校建設(shè)帶來成本加大的同時也給學校多媒體管理者帶來了設(shè)備管理上的困擾。由于學校各個教學樓結(jié)構(gòu)不同，每個教學樓里教室眾多，教室種類不單一，如果由人工對所有多媒體運行情況進行檢查和匯總，就會造成人力資源浪費，而且記錄方式不統(tǒng)一，導致匯總信息出錯率高，使設(shè)備不能得到及時的維護，容易影響教學的正常進行。

根據(jù)以上現(xiàn)實，針對多媒體教室管理難度大、設(shè)備使用水平低等問題我們自主開發(fā)了多媒體教室建設(shè)與管理系統(tǒng),系統(tǒng)主要包括：多媒體中控硬件、多媒體總控軟件和校園網(wǎng)三大部分。通過獨創(chuàng)的軟硬件設(shè)計在很大程度上方便了教師的操作，從而為日常的教學活動提供了可靠保證，解決了傳統(tǒng)多媒體教室建設(shè)方式的不足，保證了多媒體教室的低成本運行，實現(xiàn)了多媒體教室的高效管理。

1 方案設(shè)計

1.1 現(xiàn)狀分析

通常多媒體教室的連接設(shè)備較多，教師對設(shè)備操作不熟練，所以在使用過程中容易發(fā)生故障，損壞設(shè)備，這樣就會存在設(shè)備得不到及時維修的風險，而且多數(shù)媒體教室需要一臺具有鑰匙鎖的多媒體操作臺來容納一系列單片機、開關(guān)電源等多媒體必需電子器件，一旦操作臺的鑰匙混淆或丟失就可能帶來操作臺頻繁換鎖的困擾，并且操作臺里至少有2個CPU來控制整個多媒體的運行，這樣就會導致多媒體成本增加、資源浪費；如果上課過程中由于教師切換VGA操作不慎導致切換電路出現(xiàn)故障，就會影響正常上課。

大多數(shù)多媒體教室沒有采用網(wǎng)絡(luò)化集中控制和管理，如果多媒體需要安裝軟件，就必須人工進入到各個多媒體教室，給每臺電腦裝上所需軟件，這就給多媒體統(tǒng)一管理者帶來了更大的工作量，不利于多媒體的高效管理。

1.2 系統(tǒng)總體設(shè)計

為了讓教師更多的了解多媒體的使用方法，在多媒體操作臺上貼有“溫馨提示”的面板，面板上附有多媒體的操作步驟。多媒體中控包括射頻讀卡單元、CPU單元、W5500網(wǎng)關(guān)和門禁鎖，在多媒體操作臺上裝有射頻讀卡器MFRC522，用于讀取教室用卡中的存儲信息，并將該信息傳送給作為CPU的STC89C51單片機，單片機通過網(wǎng)關(guān)將該存儲信息向總控PC機傳送，總控PC機接收該存儲信息，驗證得到教師卡的授權(quán)信號，將該授權(quán)信號輸出至單片機，由單片機輸出解鎖信號至電子門禁鎖以開啟門禁，實現(xiàn)了多媒體教室的多媒體操作臺門禁的自動可控開關(guān)。

如圖1所示為多媒體系統(tǒng)分布示意圖?？偪剀浖捎昧烁呒壵Z言編寫并裝有教學專用的MySQL數(shù)據(jù)庫，使用UDP網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議來控制多媒體中控，當教師的有效信息傳到總控PC機時，總控端軟件還可以利用校園網(wǎng)進行遠程開鎖，該系統(tǒng)具有使用者身份識別和權(quán)限控制等能力，在信息處理與傳輸?shù)母鱾€環(huán)節(jié)，有效的利用了校園的網(wǎng)絡(luò)資源，使信息傳輸方便快捷，總控軟件存儲了教師和教室的有用信息，如果教室電腦需要安裝教學軟件，只需在總控PC機上利用UDP的廣播特性就可以輕松實現(xiàn)，這樣就大大方便了多媒體管理者對整個學校多媒體教室的統(tǒng)一管理，同時避免了由于鑰匙管理不慎導致的諸多問題，也使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造周期大為縮短，同時其故障率低使維護也變得容易起來，使用方便靈活，安全可靠，網(wǎng)絡(luò)化的遠程控制和管理，既方便教師使用，又大大減輕管理教師的管理維護難度，提高了管理效率。

圖1 多媒體系統(tǒng)分布示意圖

1.3 系統(tǒng)優(yōu)勢

在中控主板上用一個CPU就可以控制整個中控的運行，利用24C512芯片來存儲教師和教室有用信息，無需再在操作臺里安裝專門存信息裝置，整套裝置所用繼電器均默認在常閉端，VGA切換默認在教室電腦端，如果在教學過程中設(shè)備出現(xiàn)故障，只要教室電腦供電就可以正常使用，整個系統(tǒng)操作簡單，實現(xiàn)了多媒體的高效利用，提高了教學質(zhì)量。

2 接口電路

如圖2所示為多媒體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。教室多媒體的CPU為STC89C51單片機，操作臺上裝有由單片機控制的射頻讀卡器RFID-RC522，該讀卡器利用了先進的調(diào)制和解調(diào)概念，完全集成了在13.56MHZ下所有類型的被動非接觸式通信方式和協(xié)議，其內(nèi)部發(fā)送器部分可以驅(qū)動讀寫器天線與教師卡和應(yīng)答機的通信，無需其它電路，上電后該讀卡器一直處于尋卡等待狀態(tài)，當教師有效卡進入射頻讀卡掃描范圍時，讀卡單元就會成功讀取卡內(nèi)有效信息并將這些信息通過連線較少的串行通信傳給單片機，單片機進一步加工處理這些信息，然后與24C512芯片中存有的教室和教師信息進行比對，比對成功后，單片機就會向門禁鎖發(fā)出開鎖指令，最后門禁鎖在收到單片機開鎖指令后自動開鎖，如果刷卡者身份不屬于該教室任課教師，單片機就不會向門禁鎖發(fā)出開鎖命令。多媒體的按鍵信息通過SN74LS165AN芯片傳給單片機，教室的PC機和投影機由MAX232電平轉(zhuǎn)換后和單片機實現(xiàn)雙向通信，繼電器通過ULN2003AN芯片和SN7406芯片接在單片機上，并且默認打在常閉端，切換默認在教室電腦端，當上課時教室的設(shè)備出現(xiàn)故障時只要教室電腦有電就可以正常完成教學任務(wù)，不會影響上課效率。

教師上課信息和多媒體設(shè)備的使用情況，以及教室電腦截屏和教室監(jiān)控畫面都會通過W5500網(wǎng)關(guān)利用校園網(wǎng)傳到總控PC機中，W5500使用了新的高效SPI協(xié)議支持80MHz速率，從而能夠更好的實現(xiàn)高速網(wǎng)絡(luò)通訊，總控PC機的數(shù)據(jù)庫里就會記錄各種上課信息，并且利用校園網(wǎng)通過W5500可以實現(xiàn)對多媒體的遠程指揮。

整個電路采用一個單片機CPU，有效的利用了單片機的所有管腳，節(jié)省了資源；接口電路較少，主板布置巧妙，故障率低，節(jié)省空間；軟硬件結(jié)合，上位機與下位機結(jié)合，通信快捷、穩(wěn)定，操作簡單，便于管理。

圖2 多媒體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

3 軟件環(huán)境

利用Visual C++軟件平臺，使用網(wǎng)絡(luò)套接字和多線程，依靠UDP協(xié)議編寫的總控程序來實現(xiàn)對整個多媒體中控的控制?？偪剀浖臄?shù)據(jù)庫里存有教師上課記錄，當教師把卡放入卡槽時開始記錄，卡拿走時記錄結(jié)束；如果中控硬件設(shè)備出現(xiàn)問題，通過校園網(wǎng)總控端就會監(jiān)測到，并記錄到數(shù)據(jù)庫里；總控端對中控界面實現(xiàn)了遠程截取教室電腦屏幕，可以在不影響正常教學的情況下隨時觀看教師授課內(nèi)容；各個教室都裝有攝像頭，總控端可以通過攝像頭截取的畫面實現(xiàn)查課功能。多媒體的基本日常使用情況都會自動記錄到總控PC機的數(shù)據(jù)庫里，供管理者隨時查閱。

這樣不但可以實現(xiàn)多教室的遠程監(jiān)控和控制，而且界面友好美觀，操作方便快捷，節(jié)省了人力資源，保證了上課效率，實現(xiàn)了多媒體教室管理的科學化、統(tǒng)一化、信息化。

4 結(jié)束語

本系統(tǒng)性能穩(wěn)定，有效的利用了校園資源，更好的服務(wù)于師生，滿足了當前多媒體教室使用的基本需求，方便了教師和多媒體管理者，實現(xiàn)了多媒體教室的高效建設(shè)，便于對多媒體教室的集中和統(tǒng)一管理。

具有完善的多媒體建設(shè)和管理系統(tǒng)，才能真正實現(xiàn)高校教學改革的目的。對于多媒體設(shè)備出現(xiàn)的各種問題，管理人員和師生都要及時發(fā)現(xiàn)，及時解決，使多媒體設(shè)備在教學中發(fā)揮出應(yīng)用的價值，更好的優(yōu)化教學，使高校教學水平不斷提高。

參考文獻

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