CN101625547A - 智能教室控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种智能教室控制系统，包括：处理器单元、存储单元、输入输出接口控制单元、网络接口单元、串口单元、数个摄像机模块、与输入输出接口控制单元连接并接收外部的多路VGA信号并对该多路VGA信号进行选择并输出的VGA信号管理单元、与输入输出接口控制单元连接并对外部的多路输入音频信号进行采样及处理并通过网络接口单元传输至远程控制中心接收端的音频信号管理单元、与输入输出接口控制单元连接对输入的多路视频信号进行选择并输出的视频信号管理单元及接收VGA信号管理单元及视频信号管理单元输出的视频信号，并输出VGA同步信号和视频同步信号的高级图像处理单元，如此能够对摄像机视频信号、具有VGA视频信号及音视频信号的多媒体设备进行全方位控制。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种智能教室，特别是指此智能教室的控制系统。
【背景技术】
目前随着网络技术的发展，网络远程教育不断涌现，人们通过网络可以进行学习交流等，如此不必拘泥于时间及场所等自然因素的限制，极大地的方便了人们的学习与生活，同时组织者还可以将教师的授课通过摄像机录制下来或形成可播放的数字媒介(如VCD或DVD)，或者是可直接放在网络上供使用者下载学习，但是目前智能教室的控制系统仅是通过控制服务器对所连接的学生电脑进行控制，单纯实现特定视频文件或其他文件的播放及控制，无法对摄像机视频信号、VGA视频信号及音频信号实现全方位的控制，从而整合更多的教学资源，进一步限制了智能教室的推广使用，因此实有必要提供一种能够对摄像机视频信号、VGA视频信号及音频信号进行全方位控制的智能教室控制系统。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种智能教室控制系统，此系统能够对摄像机视频信号、VGA视频信号及音频信号进行全方位控制，从而整合更多的教学资源，进一步限制了智能教室的推广使用。
为实现上述目的，实施本发明的智能教室控制系统包括：
处理器单元，用以协调及控制该控制系统各组成单元；
存储单元，用于存储命令及数据；
输入输出接口控制单元，用以控制输入与输出装置；
网络接口单元，用以提供给外部设备和内部单元的网络使用；
串口单元，与处理器单元连接，用以与外部的设备进行串行通讯；
VGA信号管理单元，与输入输出接口控制单元连接，并接收外部的多路VGA信号，并对该多路VGA信号进行选择并输出；
音频信号管理单元，与输入输出接口控制单元连接，并对外部的多路输入音频信号进行采样及处理，并通过网络接口单元传输至远程控制中心接收端；
视频信号管理单元，与输入输出接口控制单元连接，对输入的多路视频信号进行选择并输出；
数个摄像机模块，用以对智能教室的场景进行录制，并输出至视频信号管理单元；
高级图像处理单元，接收VGA信号管理单元及视频信号管理单元输出的视频信号，并输出VGA同步信号和视频同步信号。
依据上述主要特征，该视频信号管理单元还与一视频编码单元连接，该视频编码单元将视频信号管理单元输出的AV信号转换成H.264格式的数字信号。
依据上述主要特征，该智能教室控制系统还具有一操作单元，用于接受操作者的输入信息及控制命令。
依据上述主要特征，该VGA信号管理单元与该操作单元连接，接收该操作单元输出的VGA信号。
依据上述主要特征，该控制系统还设有一监听模块，该监听模块接收音频信号管理单元及操作单元输出的音频信号，并输出至视频编码单元转换成数字信号，通过网络进行通讯。
依据上述主要特征，该智能教室控制系统还具有一音频模块，该音频模块接收音频信号管理模块输出的声音信号，并经过处理器单元的完成数字化编码并通过网路接口单元发送至远程控制中心接收端及操作单元，从而配合接收端及操作单元上的语音装置实现通话功能。
依据上述主要特征，该智能教室控制系统还具有一串口扩展单元，该串口扩展单元与串口单元连接，扩展成5个RS232串口和1个RS485串口，用于智能教室串口控制设备的连接。
依据上述主要特征，该串口扩展单元还与一红外光学码模块连接，通过该模块可以学习128位红外编码，并存入处理器单元，最多可以支持存入200个编码命令，该模块收到处理器单元的命令后，可以将保存好的编码命令通过红外线接口控制外部设备。
依据上述主要特征，该串口扩展单元还与一录播编辑单元连接，该录播编辑单元与外部的定位单元连接，结合该定位单元的定位信息对摄像单元拍摄的场景进行跟综和场景选择，并且该录播编辑单元采用插卡的形式便于用户选择。
依据上述主要特征，该串口扩展单元还与一RF模块连接，用以通过该RF模块与外部设备通过无线通讯。
依据上述主要特征，该串口扩展单元通过串接的摄像机接口与摄像机模块与摄像机连接。
依据上述主要特征，该处理器单元采用ARM核心CPU，外部主频高达72MHZ，含有4个定时器和1个看门狗定时电路。
依据上述主要特征，该存储单元包括容量为512KB的FLASH和58KB的SRAM。
依据上述主要特征，该输入输出接口控制单元含有4个UART，2个CAN通道，2个SSP控制器，3个I2C接口，1个I 2S接口，70个通用I/O接口。
依据上述主要特征，该网络接口单元含有10/100M Ether net MAC，该控制器与网络交换机连接可以扩充成相当于一个8口交换机的设备，用以提供给外部设备和内部单元的网络使用。
依据上述主要特征，该高级图像处理单元采用插卡的形式与主系统连接。
依据上述主要特征，该控制系统支持1-2个视频编码单元，视频编码单元采用插卡结构与主系统连接，以便于选择。
依据上述主要特征，该操作单元与该控制系统为一整体。
依据上述主要特征，该操作单元与该控制系统为分体形式并通过线缆连接，最多可以支持8米的距离。
与现有技术相比较，本发明通过设置VGA信号管理单元、视频信号管理单元及高级图像处理单元，从而实现了多种视频信号的选择与输出，并且可实现VGA信号、视频信号及声音信号的同步，从而能够对摄像机视频信号、VGA视频信号及音频信号进行全方位控制，从而整合更多的教学资源，进一步利于智能教室的推广使用。
【附图说明】
图1是实施本发明的智能教室控制系统的组成方框图。
【实施方式】
请参阅图1所示，为实施本发明的智能教室控制系统的组成方框图，实施本发明的智能教室录制系统包括：
处理器单元10，用以协调及控制该控制系统各组成单元，在本实施例中，该处理器单元10采用ARM核心CPU，外部主频高达72MHZ，含有4个定时器(未图示)和1个看门狗定时电路(未图示)；
存储单元11，用于存储命令及数据，在本实施例中，该存储单元11包括容量为512KB的FLASH和58KB的SRAM(未图示)；
输入输出接口控制单元12，用以控制输入与输出装置，在本实施例中，该输入输出接口控制单元12含有4个UART，2个CAN通道，2个SSP控制器，3个I2C接口，1个I2S接口，70个通用I/O接口(未图示)；
网络接口单元14，含有10/100M Ether net MAC，该控制器与网络交换机16连接可以扩充成相当于一个8口交换机的设备，用以提供给外部设备和内部单元的网络使用；
串口单元15，与处理器单元10连接，用以与外部的设备进行串行通讯；
VGA信号管理单元22，与输入输出接口控制单元12连接，并接收外部的多路VGA信号，并对该多路VGA信号进行选择并输出，在实施时该VGA信号管理单元22相当于4输入、4输出的VGA切换矩阵，切换控制通过输入输出接口控制单元12实现，由处理器单元10进行控制；
音频信号管理单元23，与输入输出接口控制单元12连接，并对外部的多路输入音频信号进行采样及处理，并通过网络接口单元14传输至远程控制中心接收端，在具体实施进，此音频信号管理单元23相当于音频切换矩阵，支持DVD播放机、多种麦克风、计算机等多种音源的输入，支持输入信号的采样、混合及放大等功能，并且该音频信号管理单元23输出的一路声音经过处理器单元10的音频模块13完成数字化编码并通过网路接口单元14发送出，从而配合远端的计算机(如远程控制中心接收端)和操作单元19上的语音装置(麦克风和喇叭)实现通话功能；
视频信号管理单元24，与输入输出接口控制单元12连接，对输入的多路视频信号进行选择并输出，在具体实施进，该视频信号管理单元24包含视频切换矩阵的所有功能，采用16*16视频切换矩阵，16路AV信号输入，16路AV信号输出，每路输出信号可在16路输入中选择一路输出，每路输出自带缓冲电路，切换和调整由处理器单元10控制；
数个摄像机模块28，用以对智能教室的场景进行录制，并输出至视频信号管理单元24；
高级图像处理单元25，接收VGA信号管理单元22及视频信号管理单元24输出的视频信号，并输出VGA同步信号和视频同步信号，在具体实施时，该高级图像处理单元25实质上为一个4时基同步电路，完成了VGA信号和视频信号在切换时能保证不出现半帧，蓝屏等不同步现象的发生，以利于对视频信号进行录制时取得较好的效果。
另外，该视频信号管理单元24还与一视频编码单元26连接，该系统可支持1-2个视频编码单元26，该视频编码单元26将视频信号管理单元输出的AV信号转换成H.264格式的数字信号，并且可以通过网络发到局域网内，远端接收端收到后可以解码并还原成音视频信号。同时，该智能教室控制系统还具有一操作单元19，用于接受操作者的输入信息及控制命令，在具体实施时，该操作单元19为采用人体力学原理设计的操作面板，主要为方便操作者使用具有键盘输入、时钟显示、RF卡读写认证等功能，在实际实施时，该操作单元19可与承载处理单元等的主机采用排线连接，并且考虑到操作单元19可能同主机分离，该操作单元19还具有另一种外接线缆的连接方式。并且，该操作单元19还与上述的VGA信号管理单元22与连接，将操作单元19输出的VGA信号(如老师计算机显示的内容)输出至上述VGA信号管理单元22。
再者，该控制系统还设有一监听模块21，该监听模块21接收音频信号管理单元23及操作单元19输出的音频信号，并输出至视频编码单元26转换成数字信号，通过网络进行通讯。并且该智能教室控制系统还具有一音频模块13，该音频模块13接收音频信号管理单元23输出的声音信号，并经过处理器单元10的完成数字化编码并通过网路接口单元14发送至远程控制中心接收端(未图示)及操作单元19，从而配合远程控制中心接收端及操作单元19上的语音装置实现通话功能。
另外，该智能教室控制系统还具有一串口扩展单元18，该串口扩展单元18与串口单元15连接，扩展成5个RS232串口(未图示)和1个RS485串口(未图示)，用于智能教室串口控制设备的连接，并且该串口扩展单元18还与一红外光学码模块30连接，用以与外部的红外线接口通讯。该串口扩展单元18还与一录播编辑单元29连接，该录播编辑单元29与外部的定位单元(未图示)连接，结合该定位单元的定位信息对摄像机模块28拍摄的场景进行录制。该串口扩展单元18还与一RF模块20连接，用以通过该RF模块20与外部设备通过无线通讯。该串口扩展单元18通过串接的摄像机接口27与摄像机模块28连接，在具体实施时，该摄像机接口27为一RJ45接口，通过该摄像机模块28可实现通过一根网线实现了摄像机电源、视频信号以及控制信号的传送。在具体实施时，上述的红外光学码模块30、录播编辑单元29、RF模块20、摄像机接口27与摄像机模块28及操作单元19均可采用类计算机插板的形式(即插卡的结构)通过串口扩展单元15与承载处理器单元10的主电路板(未图示)连接，从而利于系统的维护及升级。
另外，该智能教室控制系统还设有一电源管理模块17，该电源管理模块17与输入输出接口控制单元12连接，在实施时，该电源管理模块17经过配置可以控制多路电源的开关和多路升降设备的控制，并由该电源管理模块17提供电源供给该智能教室控制系统。
Claims (19)
1.一种智能教室控制系统，包括：
处理器单元，用以协调及控制该控制系统各组成单元；
存储单元，用于存储命令及数据；
输入输出接口控制单元，用以控制输入与输出装置；
网络接口单元，用以提供给外部设备和内部单元的网络使用；
串口单元，与处理器单元连接，用以与外部的设备进行串行通讯；
VGA信号管理单元，与输入输出接口控制单元连接，并接收外部的多路VGA信号，并对该多路VGA信号进行选择并输出；
音频信号管理单元，与输入输出接口控制单元连接，并对外部的多路输入音频信号进行采样及处理，并通过网络接口单元传输至远程控制中心接收端；
视频信号管理单元，与输入输出接口控制单元连接，对输入的多路视频信号进行选择并输出；
数个摄像机模块，用以对智能教室的场景进行录制，并输出至视频信号管理单元；
高级图像处理单元，接收VGA信号管理单元及视频信号管理单元输出的视频信号，并输出VGA同步信号和视频同步信号。
2.如权利要求1所述的智能教室控制系统，其特征在于：该视频信号管理单元还与一视频编码单元连接，该视频编码单元将视频信号管理单元输出的AV信号转换成H.264格式的数字信号。
3.如权利要求1所述的智能教室控制系统，其特征在于：该智能教室控制系统还具有一操作单元，用于接受操作者的输入信息及控制命令。
4.如权利要求3所述的智能教室控制系统，其特征在于：该VGA信号管理单元与该操作单元连接，接收该操作单元输出的VGA信号。
5.如权利要求3所述的智能教室控制系统，其特征在于：该控制系统还设有一监听模块，该监听模块接收音频信号管理单元及操作单元输出的音频信号，并输出至视频编码单元转换成数字信号，通过网络进行通讯。
6.如权利要求3所述的智能教室控制系统，其特征在于：该智能教室控制系统还具有一音频模块，该音频模块接收音频信号管理模块输出的声音信号，并经过处理器单元的完成数字化编码并通过网路接口单元发送至远程控制中心接收端及操作单元，从而配合接收端及操作单元上的语音装置实现通话功能。
7.如权利要求1所述的智能教室控制系统，其特征在于：该智能教室控制系统还具有一串口扩展单元，该串口扩展单元与串口单元连接，扩展成5个RS232串口和1个RS485串口，用于智能教室串口控制设备的连接。
8.如权利要求7所述的智能教室控制系统，其特征在于：该串口扩展单元还与一红外光学码模块连接，通过该模块可以学习128位红外编码，并存入处理器单元，最多可以支持存入200个编码命令，该模块收到处理器单元的命令后，可以将保存好的编码命令通过红外线接口控制外部设备。
9.如权利要求7所述的智能教室控制系统，其特征在于：该串口扩展单元还与一录播编辑单元连接，该录播编辑单元与外部的定位单元连接，结合该定位单元的定位信息对摄像单元拍摄的场景进行跟综和场景选择，并且该录播编辑单元采用插卡的形式便于用户选择。
10.如权利要求7所述的智能教室控制系统，其特征在于：该串口扩展单元还与一RF模块连接，用以通过该RF模块与外部设备通过无线通讯。
11.如权利要求7所述的智能教室控制系统，其特征在于：该串口扩展单元通过串接的摄像机接口与摄像机模块与摄像机连接。
12.如权利要求1所述的智能教室控制系统，其特征在于：该处理器单元采用ARM核心CPU，外部主频高达72MHZ，含有4个定时器和1个看门狗定时电路。
13.如权利要求1所述的智能教室控制系统，其特征在于：该存储单元包括容量为512KB的FLASH和58KB的SRAM。
14.如权利要求1所述的智能教室控制系统，其特征在于：该输入输出接口控制单元含有4个UART，2个CAN通道，2个SSP控制器，3个I2C接口，1个I2S接口，70个通用I/O接口。
15.如权利要求1所述的智能教室控制系统，其特征在于：该网络接口单元含有10/100M Ether net MAC，该控制器与网络交换机连接可以扩充成相当于一个8口交换机的设备，用以提供给外部设备和内部单元的网络使用。
16.如权利要求1所述的智能教室控制系统，其特征在于：该高级图像处理单元采用插卡的形式与主系统连接。
17.如权利要求3所述的智能教室控制系统，其特征在于：该控制系统支持1-2个视频编码单元，视频编码单元采用插卡结构与主系统连接，以便于选择。
18.如权利要求3所述的智能教室控制系统，其特征在于：该操作单元与该控制系统为一整体。
19.如权利要求3所述的智能教室控制系统，其特征在于：该操作单元与该控制系统为分体形式并通过线缆连接，最多可以支持8米的距离。
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