基于串口通信的多媒體教室控制系統

張蘊綺

摘要：文章從充分利用設備功能的角度出發，研究投影機和計算機間的串行通信，并通過控制程序的設計來實現網絡中控的大部分常用功能，為多媒體教室建設低成本集控提出了新思路。

關鍵詞：多媒體教室;串口通信;投影機控制

中圖分類號：TP393? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）25-0237-02

近年來，隨著高校信息化建設的開展，以網絡型中控為中心的集中控制模式成為各大高校多媒體教室的主流建設方案。網絡型中控在節省人力成本、提升管理效率方面起到了很大的作用，但是其技術層面上也存在性能不穩定、排故困難、檢修周期長的技術瓶頸。為解決上述問題，筆者設計了基于串口通信的多媒體教室控制系統，為多媒體教室集控模式提出了新思路。

1 多媒體教室建設中存在的主要問題

網絡型中控雖然功能齊全，大幅度提升了管理效率，但在實際應用中，還存在諸多問題：

1.1 性能不穩定

網絡型中控集成了電源管理、聲音控制、音視頻切換、可編程串行通訊、網絡連接等功能，復雜的電路模塊和功能對其技術標準提出了很高的要求。模塊間接觸不良、鐵制講桌的靜電流引發短路、外部電壓的變化都會導致中控性能的不穩定[1]。目前市場上的中控設備因缺乏統一的技術標準而良莠不齊，即使是知名品牌在高頻使用下也易出故障。

1.2 維修困難

由于網絡型中控集成的設備數量多，維修時要找到故障環節相當困難，需要花費時間一步步地從接口、線路、設備各方面進行排查，導致維修的效率很低。

1.3 功能上重復投資

主流教育工程投影機在產品設計上都具備多路信號的輸入輸出接口和信號控制功能，在使用中控的設計方案中，中控與投影機的數據與信號傳輸只使用到一組VGA接口和RS232串口，其他功能設定為在中控上實現[2]。而計算機自帶的串口同樣可以對投影機進行信號控制。由此可見，在投影機和計算機的使用上普遍存在功能閑置、重復投資的現象。

2 方案設計思路

針對上述問題，筆者提出基于串口通信的多媒體教室控制系統的設計方案，該方案利用投影機和計算機的RS-232串口通信功能，并以Visual Basic6.0為開發環境設計客戶端控制程序，從而代替網絡中控實現對投影機的集中控制。

在硬件架構上，以投影機為視頻連接中心、以計算機為控制中心，硬件上采用投影機（含幕）+計算機+擴音設備便可實現多媒體教室的功能。布局上剔除冗余設備、優化內部線路，從而達到提升系統整體性能，降低故障率的目的，為用戶提供穩定、便捷、可靠的使用體驗。

3 實現過程

3.1 以投影機為視頻連接中心

目前，市場上各品牌的教育工程投影機雖然型號多樣，但都自帶多輸入控制、聲音控制和信號切換等通用功能。表1為筆者所在學院所使用的投影機和網絡中控的技術參數對比，根據該圖可以看出，該型號的投影機可以實現兩臺計算機、一臺普通視頻設備、一臺高清設備的音視頻輸入，并通過不同信號源之間的選擇實現音視頻同步與切換。由此可見，充分利用投影機的自身功能便可實現中控對投影的控制。

在線路設計上，所有設備的視頻輸入源信號都接入投影機，從投影的視頻輸出端連接到顯示器等輸出設備，硬件架設所用線纜及連接件與傳統多媒體教室建設并無區別[2]。

3.2 以計算機為控制中心

3.2.1 計算機與投影機的串口連接

在網絡型中控多媒體教室中，中控是通過單片機的串口通信技術實現對投影機的開啟、關閉、信號源選擇等控制功能，同樣計算機也可利用主板自帶的RS-232串口對投影機進行直接控制。投影機和計算機常見的串口多為9針標準接口（DB9）。因為投影機和計算機間的通信方式為單工通信，只要把計算機串口的第3引腳（發送端）與投影機串口的第2引腳（接收端）相連，再把雙方串口的第5引腳（接地端）相連便可[3]。針對目前臺式機可能不設置串口的情況，可以通過配備PCI插槽串口卡或USB轉串口數據線來解決。

在RS-232串口通信中，因總線標準受電容允許值的約束，傳輸距離一般不能超過15米。因此，當投影機和計算機距離較遠時要使用RS-232/RS-485轉換器來延長通信距離[4]。

3.2.2 計算機與投影機串行通信的控制碼

投影機的控制碼大多為16進制，數據包格式由起始字節、指令、參數、結束字節組成。不同品牌型號的投影機其控制碼存在一定差異，具體使用應參考產品說明書。以愛普生EB-C1040XN投影機為例，其控制碼如圖1所示。

3.1.3 中控程序設計

1）MSComm串口通信控件

在設計中控程序時，選擇Visual Basic6.0作為開發環境，VB6.0中的MSComm控件可用于實現計算機和投影機的串口通信。

MSComm控件屬性很多，本文只介紹和投影機控制相關的屬性：

CommPort：設置或返回連接的串口編號，屬性值用1、2……串口COM1、COM2……，表示取值范圍為1-16（默認值是1）。

Settings：設置或返回數據傳輸速率、奇偶校驗、數據位、停止位參數（默認值是“9600，N，8，1”），屬性值為字符串。

PortOpen：設置或返回通信端口狀態，屬性值為Boolean型，Ture為端口打開，False為關閉。

Input ：用于從接收緩沖區返回和刪除字符，屬性值為Variant變量。

Output： 用于向傳輸緩沖區寫一個字符串，屬性值為Variant變量。

2）程序設計

以愛普生EB-C1040XN投影機為例，完成主要控制功能的核心代碼如下所示：

①端口初始化

MSComm1.CommPort=1//指定計算機通信端口是COM1

MSComm1.Settings=“9600，N，8，1”//計算機通信端口初始化，設置其波特率為9600bps，無奇偶校驗，8位數據位，1位停止位

MSComm1.PortOpen=True//打開COM1

②開啟投影機

Dim OP（7） As Byte//定義字節數組用于存儲控制碼

OP（0）=&H50

OP（1）=&H57

OP（2）=&H52

OP（3）=&H20

OP（4）=&H4F

OP（5）=&H4E

OP（6）=&H0D/*按照串行通信從低位到高位發送的順序將控制碼逐個賦值于字節數組*/

PON=OP//將數組賦值于變量

MSComm1.Output=PON//發送控制碼[5]

實現投影機其他控制功能如關閉、切換信號源的核心代碼與代碼②的框架相同，只需把相應的控制碼按順序賦值給數組，通過串口通信控件發送給投影機完成對應的操作。需要注意的是用16進制表示的投影機控制碼要轉換成VB格式代碼，如53H應轉換為&H53，其他代碼以此類推，設計完成的投影機控制程序用戶界面如圖2所示。

把調試完成的程序在VB6.0中生成.exe可執行文件，如取名為“投影機控制程序.exe”，并把此文件復制到安裝了VB6.0環境的多媒體教室計算機中。考慮到教師的使用習慣，應把“投影機控制程序.exe”設定為開機自啟動，方法是打開“開始”菜單，在“所有程序”中找到“啟動”項，在“啟動”窗口中拖入“投影機控制程序.exe”，這樣開機后該程序就能自動運行。考慮到下課后教師忘記關閉投影的情況，可用VB6.0再編寫一個提示程序，具體編程方法與投影機控制程序類似，故而不再贅述。

提示程序應設定為當用戶觸發關閉/重啟計算機時會彈出提醒，這里要用到組策略對電腦進行設置，把“提示程序.exe”作為腳本添加進去，這樣當用戶關閉或重啟電腦時系統會自動提示，如圖3所示。另外提示信息的窗體border style屬性設為0（無邊框），用戶必須選擇一項按鈕才可進行下一步操作，為投影設置了第二道保護措施。

4 不足之處及其解決思路

相對于使用網絡中控，基于串口通信的多媒體教室控制系統的設計方案還兩項其不足之處：一是投影機沒有延時斷電功能，二是幕布無法自動升降。

針對投影機延時斷電方面，可以設計專門的延時斷電保護電路，電路中使用時間繼電器來達到關閉投影自動延時斷電的效果。針對幕布自動控制方面，可以通過設計單片機控制繼電器電路來實現幕布與投影的聯動以及單獨控制;也可以利用投影機的“trigger out”接口來實現聯動功能。“trigger out”屬于3.5mm mini-jack接口（非立體聲），當投影機啟動時，它輸出12V電壓，當投影關閉時則輸出0V電壓，當它與配置“trigger out”接口的電動幕布配套使用時，通過該接口的觸發功能可實現幕布與投影聯動。

5 結束語

使用計算機代替網絡中控實現多媒體集控功能，一方面降低了建設成本，在相同經費條件下可對核心設備的品質進行提升;另一方面通過簡化多媒體教室的設備構成來減少接觸不良、面板按鍵磨損等現象，降低了多媒體教室的故障概率，為多媒體集控模式提出了新思路，具體一定的參考價值。

參考文獻：

[1] 邵冬華， 蔣敏. 基于智慧校園多方認證下的高校多媒體教室設計與實踐[J].西南師范大學學報： 自然科學版， 2016，41（3）：101-106.

[2] 王永斌， 張波.以投影機為中心的網絡控制多媒體教室建設方案研究[J].中國教育技術裝備， 2016（8）：28-33.

[3] 黃天強. 投影機RS232串口通信控制研究與實現[J]. 科技視界， 2013（33）：181-182.

[4] RS232串口通訊隔離方案介紹-接口/總線/驅動-電子發燒友網[EB/OL]. http：//www.elecfans.com/emb/jiekou/20180522681710.html.

[5] 李潤生， 任益夫. PC與投影機的串行通信研究[J]. 電腦編程技巧與維護，2011（19）： 54-56.

【通聯編輯：謝媛媛】