多媒體教室建設及管理的設計與實現

大連民族大學 秦紅霞 李紹民 劉玉鵬

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多媒體教室建設及管理的設計與實現

大連民族大學 秦紅霞 李紹民 劉玉鵬

【摘要】多媒體教室的建設和管理工作與教學質量密切相關，因此如何高效的利用多媒體教學成為各高校關注的重點。本文根據當前多媒體教室建設成本高，管理人員缺乏的現狀，分析了多媒體建設和管理中的不足，提出了多媒體教室服務的需求，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一監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，學校的教學水平可以得到有效提升。

【關鍵詞】多媒體教室；建設和管理；高效

0 引言

隨著教育改革力度的不斷加大，多媒體教室已經在全國各高校逐漸普及。但是多媒體教室規模的擴大在給學校建設帶來成本加大的同時也給學校多媒體管理者帶來了設備管理上的困擾。由于學校各個教學樓結構不同，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，而且記錄方式不統一，導致匯總信息出錯率高，使設備不能得到及時的維護，容易影響教學的正常進行。

根據以上現實，針對多媒體教室管理難度大、設備使用水平低等問題我們自主開發了多媒體教室建設與管理系統,系統主要包括：多媒體中控硬件、多媒體總控軟件和校園網三大部分。通過獨創的軟硬件設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，解決了傳統多媒體教室建設方式的不足，保證了多媒體教室的低成本運行，實現了多媒體教室的高效管理。

1 方案設計

1.1 現狀分析

通常多媒體教室的連接設備較多，教師對設備操作不熟練，所以在使用過程中容易發生故障，損壞設備，這樣就會存在設備得不到及時維修的風險，而且多數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故障，就會影響正常上課。

大多數多媒體教室沒有采用網絡化集中控制和管理，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 系統總體設計

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網關和門禁鎖，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，單片機通過網關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信號，將該授權信號輸出至單片機，由單片機輸出解鎖信號至電子門禁鎖以開啟門禁，實現了多媒體教室的多媒體操作臺門禁的自動可控開關。

如圖1所示為多媒體系統分布示意圖。總控軟件采用了高級語言編寫并裝有教學專用的MySQL數據庫，使用UDP網絡傳輸協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進行遠程開鎖，該系統具有使用者身份識別和權限控制等能力，在信息處理與傳輸的各個環節，有效的利用了校園的網絡資源，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，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，也使控制系統設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，網絡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 多媒體系統分布示意圖

1.3 系統優勢

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備出現故障，只要教室電腦供電就可以正常使用，整個系統操作簡單，實現了多媒體的高效利用，提高了教學質量。

2 接口電路

如圖2所示為多媒體系統結構框圖。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制和解調概念，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議，其內部發送器部分可以驅動讀寫器天線與教師卡和應答機的通信，無需其它電路，上電后該讀卡器一直處于尋卡等待狀態，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電平轉換后和單片機實現雙向通信，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，當上課時教室的設備出現故障時只要教室電腦有電就可以正常完成教學任務，不會影響上課效率。

教師上課信息和多媒體設備的使用情況，以及教室電腦截屏和教室監控畫面都會通過W5500網關利用校園網傳到總控PC機中，W5500使用了新的高效SPI協議支持80MHz速率，從而能夠更好的實現高速網絡通訊，總控PC機的數據庫里就會記錄各種上課信息，并且利用校園網通過W5500可以實現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，節省了資源；接口電路較少，主板布置巧妙，故障率低，節省空間；軟硬件結合，上位機與下位機結合，通信快捷、穩定，操作簡單，便于管理。

圖2 多媒體系統結構框圖

3 軟件環境

利用Visual C++軟件平臺，使用網絡套接字和多線程，依靠UDP協議編寫的總控程序來實現對整個多媒體中控的控制。總控軟件的數據庫里存有教師上課記錄，當教師把卡放入卡槽時開始記錄，卡拿走時記錄結束；如果中控硬件設備出現問題，通過校園網總控端就會監測到，并記錄到數據庫里；總控端對中控界面實現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機的數據庫里，供管理者隨時查閱。

這樣不但可以實現多教室的遠程監控和控制，而且界面友好美觀，操作方便快捷，節省了人力資源，保證了上課效率，實現了多媒體教室管理的科學化、統一化、信息化。

4 結束語

本系統性能穩定，有效的利用了校園資源，更好的服務于師生，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，實現了多媒體教室的高效建設，便于對多媒體教室的集中和統一管理。

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

參考文獻

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