專利名稱：智能教室控制系統(tǒng)的制作方法
智能教室控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種智能教室，特別是指此智能教室的控制系統(tǒng)。背景技術(shù)I
目前隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教育不斷涌現(xiàn)，人們通過網(wǎng)絡(luò)可 以進(jìn)行學(xué)習(xí)交流等，如此不必拘泥于時間及場所等自然因素的限制，極大 地的方便了人們的學(xué)習(xí)與生活，同時組織者還可以將教師的授課通過攝像
機錄制下來或形成可播放的數(shù)字媒介(如VCD或DVD)，或者是可直接放在 網(wǎng)絡(luò)上供使用者下栽學(xué)習(xí)，但是目前智能教室的控制系統(tǒng)僅是通過控制服 務(wù)器對所連接的學(xué)生電腦進(jìn)行控制，單純實現(xiàn)特定視頻文件或其他文件的 播放及控制，無法對攝像機視頻信號、VGA視頻信號及音頻信號實現(xiàn)全方 位的控制，從而整合更多的教學(xué)資源，進(jìn)一步限制了智能教室的推廣使用， 因此實有必要提供一種能夠?qū)z像機視頻信號、VGA視頻信號及音頻信號 進(jìn)行全方位控制的智能教室控制系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種智能教室控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)能夠?qū)z像機 視頻信號、VGA視頻信號及音頻信號進(jìn)行全方位控制，從而整合更多的教 學(xué)資源，進(jìn)一步限制了智能教室的推廣使用。
為實現(xiàn)上述目的，實施本發(fā)明的智能教室控制系統(tǒng)包括
處理器單元，用以協(xié)調(diào)及控制該控制系統(tǒng)各組成單元；
存儲單元，用于存儲命令及數(shù)據(jù)； 輸入輸出接口控制單元，用以控制輸入與輸出裝置；網(wǎng)絡(luò)接口單元，用以提供給外部設(shè)備和內(nèi)部單元的網(wǎng)絡(luò)使用； 串口單元，與處理器單元連接，用以與外部的設(shè)備進(jìn)行串^f亍通訊；
VGA信號管理單元，與輸入輸出接口控制單元連接，并接收外部的多 路VGA信號，并對該多路VGA信號進(jìn)行選擇并輸出；
音頻信號管理單元，與輸入輸出接口控制單元連接，并對外部的多路 輸入音頻信號進(jìn)行采樣及處理，并通過網(wǎng)絡(luò)接口單元傳輸至遠(yuǎn)程控制中心
接收端；
視頻信號管理單元，與輸入輸出接口控制單元連接，對輸入的多路視 頻信號進(jìn)行選擇并輸出；
數(shù)個攝像機模塊，用以對智能教室的場景進(jìn)行錄制，并輸出至視頻信 號管理單元；
高級圖像處理單元，接收VGA信號管理單元及視頻信號管理單元輸出 的視頻信號，并輸出VGA同步信號和視頻同步信號。
依據(jù)上述主要特征，該視頻信號管理單元還與一視頻編碼單元連接， 該視頻編碼單元將視頻信號管理單元輸出的AV信號轉(zhuǎn)換成H.26A格式的數(shù)
字信號，
依據(jù)上述主要特征，該智能教室控制系統(tǒng)還具有一操作單元，用于接 受操作者的輸入信息及控制命令。
依據(jù)上述主要特征，該VGA信號管理單元與該操作單元連接，接收該 操作單元輸出的VGA信號。
依據(jù)上述主要特征，該控制系統(tǒng)還設(shè)有一監(jiān)聽模塊，該監(jiān)聽模塊接收 音頻信號管理單元及搡作單元輸出的音頻信號，并輸出至視頻編碼單元轉(zhuǎn) 換成數(shù)字信號，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。
依據(jù)上述主要特征，該智能教室控制系統(tǒng)還具有一音頻模塊，該音頻 模塊接收音頻信號管理模塊輸出的聲音信號，并經(jīng)過處理器單元的完成數(shù)字化編碼并通過網(wǎng)路接口單元發(fā)送至遠(yuǎn)程控制中心接收端及操作單元，從 而配合接收端及操作單元上的語音裝置實現(xiàn)通話功能。
依據(jù)上述主要特征，該智能教室控制系統(tǒng)還具有一串口擴展單元，該
串口擴展單元與串口單元連接，擴展成5個RS232串口和1個RS485串口 ， 用于智能教室串口控制設(shè)備的連接.
依據(jù)上述主要特征，該串口擴展單元還與一紅外光學(xué)碼模塊連接，通 過該模塊可以學(xué)習(xí)128位紅外編碼，并存入處理器單元，最多可以支持存 入200個編碼命令，該模塊收到處理器單元的命令后，可以將保存好的編 碼命令通過紅外線接口控制外部設(shè)備。
依據(jù)上述主要特征，該串口擴展單元還與一錄播編輯單元連接，該錄 播編輯單元與外部的定位單元連接，結(jié)合該定位單元的定位信息對攝像單
元拍攝的場景進(jìn)行跟綜和場景選擇，并且該錄播編輯單元采用插卡的形式 便于用戶選擇。
依據(jù)上述主要特征，該串口擴展單元還與一RF模塊連接，用以通過該 RF模塊與外部設(shè)備通過無線通訊。
依據(jù)上述主要特征，該串口擴展單元通過串接的攝像機接口與攝像機 模塊與攝像機連接。
依據(jù)上迷主要特征，該處理器單元采用ARM核心CPU，外部主頻高達(dá) 72MHZ，含有4個定時器和1個看門狗定時電路。
依據(jù)上述主要特征，該存儲單元包括容量為512KB的FLASH和58KB 的SRAM。
依據(jù)上述主要特征，該輸入輸出接口控制單元含有4個UART, 2個CAN 通道，2個SSP控制器，3個12C接口 ， 1個12S接口 ， 70個通用1/0接口 。
依據(jù)上述主要特征，該網(wǎng)絡(luò)接口單元含有10/100M Ether net MAC, 該控制器與網(wǎng)絡(luò)交換機連接可以擴充成相當(dāng)于一個8 口交換機的設(shè)備，用 以提供給外部設(shè)備和內(nèi)部單元的網(wǎng)絡(luò)使用。依據(jù)上述主要特征，該高級圖像處理單元采用插卡的形式與主系統(tǒng)連接。
依據(jù)上述主要特征，該控制系統(tǒng)支持1 - 2個視頻編碼單元，視頻編碼 單元采用插卡結(jié)構(gòu)與主系統(tǒng)連接，以便于選擇。
依據(jù)上述主要特征，該操作單元與該控制系統(tǒng)為一整體.
依據(jù)上述主要特征，該操作單元與該控制系統(tǒng)為分體形式并通過線纜 連接，最多可以支持8米的距離。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明通過設(shè)置VGA信號管理單元、視頻信號管 理單元及高級圖像處理單元，從而實現(xiàn)了多種視頻信號的選擇與輸出，并 且可實現(xiàn)VGA信號、視頻信號及聲音信號的同步，從而能夠?qū)z像機視頻 信號、VGA視頻信號及音頻信號進(jìn)行全方位控制，從而整合更多的教學(xué)資 源，進(jìn)一步利于智能教室的推廣使用。
圖1是實施本發(fā)明的智能教室控制系統(tǒng)的組成方框圖.實施方式
請參閱圖1所示，為實施本發(fā)明的智能教室控制系統(tǒng)的組成方框圖， 實施本發(fā)明的智能教室錄制系統(tǒng)包括
處理器單元IO,用以協(xié)調(diào)及控制該控制系統(tǒng)各組成單元，在本實施例 中，該處理器單元10采用ARM核心CPU,外部主頻高達(dá)"72MHZ,含有4個
定時器(未圖示)和l個看門狗定時電路(未圖示)；
存儲單元11，用于存儲命令及數(shù)據(jù)，在本實施例中，該存儲單元11 包括容量為512KB的FLASH和58KB的SRAM (未圖示)；
輸入輸出接口控制單元12，用以控制輸入與輸出裝置，在本實施例中， 該輸入輸出接口控制單元12含有4個UART， 2個CAN通道，2個SSP控制 器，3個12C接口 ， 1個12S接口 ， 70個通用1/0接口 (未圖示)；網(wǎng)絡(luò)接口單元14,含有10/100M Ether net MAC ，該控制器與網(wǎng)絡(luò)交 換機16連接可以擴充成相當(dāng)于一個8 口交換機的設(shè)備，用以提供給外部設(shè) 備和內(nèi)部單元的網(wǎng)絡(luò)使用；
串口單元15，與處理器單元10連接，用以與外部的設(shè)備進(jìn)行串行通
訊；
VGA信號管理單元22,與輸入輸出接口控制單元12連接，并接收外部 的多路VGA信號，并對該多路VGA信號進(jìn)行選擇并輸出，在實施時該VGA 信號管理單元22相當(dāng)于4輸入、4輸出的VGA切換矩陣，切換控制通過輸 入輸出接口控制單元12實現(xiàn)，由處理器單元IO進(jìn)行控制；
音頻信號管理單元23,與輸入輸出接口控制單元12連接，并對外部 的多路輸入音頻信號進(jìn)行采樣及處理，并通過網(wǎng)絡(luò)接口單元14傳輸至遠(yuǎn)程 控制中心接收端，在具體實施進(jìn)，此音頻信號管理單元23相當(dāng)于音頻切換 矩陣，支持DVD播放機、多種麥克風(fēng)、計算機等多種音源的輸入，支持輸 入信號的采樣、混合及放大等功能，并且該音頻信號管理單元23輸出的一 路聲音經(jīng)過處理器單元10的音頻模塊13完成數(shù)字化編碼并通過網(wǎng)路接口 單元14發(fā)送出，從而配合遠(yuǎn)端的計算機(如遠(yuǎn)程控制中心接收端)和操作 單元19上的語音裝置(麥克風(fēng)和喇叭)實現(xiàn)通話功能；
視頻信號管理單元24，與輸入輸出接口控制單元l2連接，對輸入的 多路視頻信號進(jìn)行選擇并輸出，在具體實施進(jìn)，該視頻信號管理單元24 包含視頻切換矩陣的所有功能，采用16*16視頻切換矩陣，16路AV信號 輸入，16路AV信號輸出，每路輸出信號可在16路輸入中選擇一路輸出， 每路輸出自帶緩沖電路，切換和調(diào)整由處理器單元IO控制；
數(shù)個攝像機模塊28，用以對智能教室的場景進(jìn)行錄制，并輸出至視頻 信號管理單元24;
高級圖像處理單元25，接收VGA信號管理單元22及視頻信號管理單 元24輸出的視頻信號，并輸出VGA同步信號和視頻同步信號，在具體實施 時，該高級圖像處理單元25實質(zhì)上為一個4時基同步電路，完成了 VGA信號和視頻信號在切換時能保證不出現(xiàn)半幀，藍(lán)屏等不同步現(xiàn)象的發(fā)生， 以利于對視頻信號進(jìn)行錄制時取得較好的效果。
另外，該視頻信號管理單元24還與一視頻編碼單元26連接，該系統(tǒng) 可支持1 - 2個視頻編碼單元26,該視頻編碼單元26將視頻信號管理單元 輸出的AV信號轉(zhuǎn)換成H. 264格式的數(shù)字信號，并且可以通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)到局域 網(wǎng)內(nèi)，遠(yuǎn)端接收端收到后可以解碼并還原成音視頻信號。同時，該智能教 室控制系統(tǒng)還具有一操作單元19，用于接受操作者的輸入信息及控制命 令，在具體實施時，該操作單元19為采用人體力學(xué)原理設(shè)計的操作面板， 主要為方便操作者使用具有鍵盤輸入、時鐘顯示、RF卡讀寫認(rèn)證等功能， 在實際實施時，該操作單元19可與承栽處理單元等的主機采用排線連接， 并且考慮到操作單元19可能同主機分離，該操作單元19還具有另一種外 接線纜的連接方式。并且，該操作單元19還與上述的VGA信號管理單元 22與連接，將操作單元19輸出的VGA信號(如老師計算機顯示的內(nèi)容) 輸出至上述VGA信號管理單元22。
再者，該控制系統(tǒng)還設(shè)有一監(jiān)聽模塊21,該監(jiān)聽模塊21接收音頻信 號管理單元23及操作單元19輸出的音頻信號，并輸出至視頻編碼單元26 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊.并且該智能教室控制系統(tǒng)還具有一 音頻模塊13，該音頻模塊13接收音頻信號管理單元23輸出的聲音信號， 并經(jīng)過處理器單元10的完成數(shù)字化編碼并通過網(wǎng)路接口單元H發(fā)送至遠(yuǎn) 程控制中心接收端(未圖示)及操作單元19,從而配合遠(yuǎn)程控制中心接收 端及操作單元19上的語音裝置實現(xiàn)通話功能。
另外，該智能教室控制系統(tǒng)還具有一串口擴展單元18，該串口擴展單 元18與串口單元15連接，擴展成5個RS232串口 (未圖示)和1個RS485 串口 (未固示)，用于智能教室串口控制設(shè)備的連接，并且該串口擴展單元 18還與一紅外光學(xué)碼才莫塊30連接，用以與外部的紅外線接口通訊。該串 口擴展單元18還與一錄播編輯單元29連接，該錄播編輯單元29與外部的 定位單元(未圖示)連接，結(jié)合該定位單元的定位信息對攝像機模塊28 拍攝的場景進(jìn)行錄制。該串口擴展單元18還與一RF模塊20連接，用以通 過該RF模塊20與外部設(shè)備通過無線通訊。該串口擴展單元18通過串接的攝像機接口 27與攝像機才莫塊28連接，在具體實施時，該攝像機接口 27 為一 RJ45接口，通過該攝像機模塊28可實現(xiàn)通過一根網(wǎng)線實現(xiàn)了攝像機 電源、視頻信號以及控制信號的傳送。在具體實施時，上述的紅外光學(xué)碼 模塊30、錄播編輯單元29、 RF模塊20、攝像機接口 27與攝像機模塊28 及操作單元19均可采用類計算機插板的形式(即插卡的結(jié)構(gòu))通過串口擴 展單元15與承栽處理器單元10的主電路板(未圖示)連接，從而利于系 統(tǒng)的維護及升級。
另外，該智能教室控制系統(tǒng)還設(shè)有一電源管理模塊17，該電源管理模 塊17與輸入輸出接口控制單元12連接，在實施時，該電源管理模塊17 經(jīng)過配置可以控制多路電源的開關(guān)和多路升降設(shè)備的控制，并由該電源管 理模塊17提供電源供給該智能教室控制系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種智能教室控制系統(tǒng)，包括處理器單元，用以協(xié)調(diào)及控制該控制系統(tǒng)各組成單元；存儲單元，用于存儲命令及數(shù)據(jù)；輸入輸出接口控制單元，用以控制輸入與輸出裝置；網(wǎng)絡(luò)接口單元，用以提供給外部設(shè)備和內(nèi)部單元的網(wǎng)絡(luò)使用；串口單元，與處理器單元連接，用以與外部的設(shè)備進(jìn)行串行通訊；VGA信號管理單元，與輸入輸出接口控制單元連接，并接收外部的多路VGA信號，并對該多路VGA信號進(jìn)行選擇并輸出；音頻信號管理單元，與輸入輸出接口控制單元連接，并對外部的多路輸入音頻信號進(jìn)行采樣及處理，并通過網(wǎng)絡(luò)接口單元傳輸至遠(yuǎn)程控制中心接收端；視頻信號管理單元，與輸入輸出接口控制單元連接，對輸入的多路視頻信號進(jìn)行選擇并輸出；數(shù)個攝像機模塊，用以對智能教室的場景進(jìn)行錄制，并輸出至視頻信號管理單元；高級圖像處理單元，接收VGA信號管理單元及視頻信號管理單元輸出的視頻信號，并輸出VGA同步信號和視頻同步信號。
2. 如權(quán)利要求1所述的智能教室控制系統(tǒng)，其特征在于該視頻信號 管理單元還與一視頻編碼單元連接，該視頻編碼單元將視頻信號管理單元 輸出的AV信號轉(zhuǎn)換成H. 264格式的數(shù)字信號。
3. 如權(quán)利要求1所述的智能教室控制系統(tǒng)，其特征在于該智能教室 控制系統(tǒng)還具有一操作單元，用于接受操作者的輸入信息及控制命令。
4. 如權(quán)利要求3所述的智能教室控制系統(tǒng)，其特征在于該VGA信號 管理單元與該操作單元連接，接收該操作單元輸出的VGA信號。
5. 如權(quán)利要求3所述的智能教室控制系統(tǒng)，其特征在于該控制系統(tǒng) 還設(shè)有一監(jiān)聽模塊，該監(jiān)聽模塊接收音頻信號管理單元及操作單元輸出的 音頻信號，并輸出至視頻編碼單元轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。
6. 如權(quán)利要求3所述的智能教室控制系統(tǒng)，其特征在于該智能教室 控制系統(tǒng)還具有一音頻模塊，該音頻模塊接收音頻信號管理模塊輸出的聲 音信號，并經(jīng)過處理器單元的完成數(shù)字化編碼并通過網(wǎng)路接口單元發(fā)送至 遠(yuǎn)程控制中心接收端及操作單元，從而配合接收端及操作單元上的語音裝 置實現(xiàn)通話功能。
7. 如權(quán)利要求1所述的智能教室控制系統(tǒng)，其特征在于該智能教室 控制系統(tǒng)還具有一串口擴展單元，該串口擴展單元與串口單元連接，擴展 成5個RS232串口和1個RS485串口 ，用于智能教室串口控制設(shè)備的連接，
8. 如權(quán)利要求7所述的智能教室控制系統(tǒng)，其特征在于該串口擴展 單元還與一紅外光學(xué)碼模塊連接，通過該模塊可以學(xué)習(xí)l"位紅外編碼， 并存入處理器單元，最多可以支持存入200個編碼命令，該模塊收到處理 器單元的命令后，可以將保存好的編碼命令通過紅外線接口控制外部設(shè)備。
9. 如權(quán)利要求7所述的智能教室控制系統(tǒng)，其特征在于該串口擴展 單元還與一錄播編輯單元連接，該錄播編輯單元與外部的定位單元連接， 結(jié)合該定位單元的定位信息對攝像單元拍攝的場景進(jìn)行跟綜和場景選擇， 并且該錄播編輯單元采用插卡的形式便于用戶選擇。
10. 如權(quán)利要求7所述的智能教室控制系統(tǒng)，其特征在于該串口擴展 單元還與一RF模塊連接，用以通過該RF模塊與外部設(shè)備通過無線通訊。
11. 如權(quán)利要求7所述的智能教室控制系統(tǒng)，其特征在于該串口擴展 單元通過串接的攝像機接口與攝像機模塊與攝像機連接。
12. 如權(quán)利要求1所述的智能教室控制系統(tǒng)，其特征在于該處理器單元采用ARM核心CPU,外部主頻高達(dá)72MHZ，含有4個定時器和1個看門狗 定時電路。
13 如權(quán)利要求1所述的智能教室控制系統(tǒng)，其特征在于該存儲單元 包括容量為512KB的FLASH和58KB的SRAM。
14，如權(quán)利要求1所述的智能教室控制系統(tǒng)，其特征在于該輸入輸出 接口控制單元含有4個UART， 2個CAN通道，2個SSP控制器，3個I2C 接口， 1個I2S接口， 70個通用I/0接口。
15. 如權(quán)利要求1所述的智能教室控制系統(tǒng)，其特征在于該網(wǎng)絡(luò)接口 單元含有10/lOOM Ether net MAC,該控制器與網(wǎng)絡(luò)交換機連接可以擴充 成相當(dāng)于一個8 口交換機的設(shè)備，用以提供給外部設(shè)備和內(nèi)部單元的網(wǎng)絡(luò) 使用。
16. 如權(quán)利要求1所述的智能教室控制系統(tǒng)，其特征在于該高級圖像 處理單元采用插卡的形式與主系統(tǒng)連接。
17. 如權(quán)利要求3所述的智能教室控制系統(tǒng)，其特征在于該控制系統(tǒng) 支持1 - 2個視頻編碼單元，視頻編碼單元采用插卡結(jié)構(gòu)與主系統(tǒng)連接，以 便于選擇。
18. 如權(quán)利要求3所述的智能教室控制系統(tǒng)，其特征在于該操作單元 與該控制系統(tǒng)為一整體，
19. 如權(quán)利要求3所述的智能教室控制系統(tǒng)，其特征在于該操作單元 與該控制系統(tǒng)為分體形式并通過線纜連接，最多可以支持8米的距離。
全文摘要
一種智能教室控制系統(tǒng)，包括處理器單元、存儲單元、輸入輸出接口控制單元、網(wǎng)絡(luò)接口單元、串口單元、數(shù)個攝像機模塊、與輸入輸出接口控制單元連接并接收外部的多路VGA信號并對該多路VGA信號進(jìn)行選擇并輸出的VGA信號管理單元、與輸入輸出接口控制單元連接并對外部的多路輸入音頻信號進(jìn)行采樣及處理并通過網(wǎng)絡(luò)接口單元傳輸至遠(yuǎn)程控制中心接收端的音頻信號管理單元、與輸入輸出接口控制單元連接對輸入的多路視頻信號進(jìn)行選擇并輸出的視頻信號管理單元及接收VGA信號管理單元及視頻信號管理單元輸出的視頻信號，并輸出VGA同步信號和視頻同步信號的高級圖像處理單元，如此能夠?qū)z像機視頻信號、具有VGA視頻信號及音視頻信號的多媒體設(shè)備進(jìn)行全方位控制。
文檔編號G05B19/04GK101625547SQ20091005640
公開日2010年1月13日 申請日期2009年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月13日
發(fā)明者健 王 申請人:上海卓越睿新數(shù)碼科技有限公司