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)遠程教育不斷涌現(xiàn)，人們通過網(wǎng)絡(luò)可 以進行學(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行全方位控制，從而整合更多的教 學(xué)資源，進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 輸入音頻信號進行采樣及處理，并通過網(wǎng)絡(luò)接口單元傳輸至遠程控制中心
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 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行全方位控制，從而整合更多的教學(xué)資 源，進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"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信號進行選擇并輸出，在實施時該VGA 信號管理單元22相當于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行采樣及處理，并通過網(wǎng)絡(luò)接口單元14傳輸至遠程 控制中心接收端，在具體實施進，此音頻信號管理單元23相當于音頻切換 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，從而配合遠端的計算機(如遠程控制中心接收端)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 多路視頻信號進行選擇并輸出，在具體實施進，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，藍屏等不同步現(xiàn)象的發(fā)生， 以利于對視頻信號進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 程控制中心接收端(未圖示)及操作單元19,從而配合遠程控制中心接收 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行采樣及處理，并通過網(wǎng)絡(luò)接口單元傳輸至遠程控制中心接收端；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行采樣及處理并通過網(wǎng)絡(luò)接口單元傳輸至遠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