CN105070121B - 数字教学一体机 - Google Patents

Abstract

数字教学一体机，由主机外壳、理线盒、展台、可控硅电子开关、电源模块、电脑模块、视频处理单元电路、网络管理单元电路、物联网协调单元电路、电流检测单元电路和音频解码单元电路构成，所有模块和单元电路分别集成安装在三支电路板上并把三支电路板安装在主机外壳内，板与板之间采用插接连接器连接。本发明因配有展台，方便了外接设备的收纳，采用ABS工程塑料制作外壳，可防止漏电，可控硅电子开关可防止触点接触不良，能输出两种格式视频信号，具有网络远程管理功能，具有物联网功能，具有语音提示功能，具有安防功能。有好的前景。

Description

数字教学一体机

技术领域

本发明涉及教学机，尤其是一种配有展台，方便电脑模块外接设备的收纳，采用ABS工程塑料制作外壳，可防止使用中因外壳导电引起触电事故，将所有单元电路按功能进行分类集成在三支电路板上，三支电路板其板与板之间通过插接连接器连接，在生产组装时降低了装错导线或少装导线的概率，维护也更方便，采用可控硅电子开关作为电源模块的电源开关，不会因机械接触而产生触点接触不良，使用寿命长，具备HDMI和VGA视频信号同时输出功能，具备网络远程管理功能、物联网功能、语音提示功能和安防功能的数字教学一体机。

背景技术

目前公知的教学机采用铁质外壳，在机内电路板发生故障漏电，人员接触到外壳时易造成触电事故，没有专门的电脑模块外接设备收纳装置，使用不方便，控制电源模块的电源开关采用机械接触性开关，受到氧化及环境污染物影响，易造成触点接触不良，机内各单元电路没有按功能集成在一起，各自安装在机内，单元电路之间飞线多，排布线杂乱，在生产和使用过程中，易发生故障的点较多，维护不便，机内单元电路不支持HDMI和VGA视频信号同时输出，不能灵活适配不同类型的显示设备，不支持网络远程管理，管理设备的人员要亲自到每一个教室才能知晓运行情况和管理操作，不支持物联网功能，使用过程中，需要增加其他的设备才能实现互动教学，不支持语音提示功能，操作者不能知晓操作教学机外接设备的按键时反馈提示，不支持安防功能，不利于主机自身及主机外接设备的安全。

发明内容

为了克服现有的教学机在机内电路板故障漏电，人员接触到外壳时易造成触电事故，没有专门的电脑模块外接设备收纳装置，控制电源模块的电源开关使用时间久后易造成触点接触不良，机内各单元电路没有按功能集成在一起，单元电路之间飞线多，排布线无序，易发生故障的点较多，不支持HDMI和VGA视频信号同时输出，不支持网络远程管理，不支持物联网功能，不支持语音提示功能，不支持安防功能的弊端，本发明提供了一种配有展台，方便电脑模块外接设备的收纳，采用ABS工程塑料制作外壳，可防止使用中因外壳导电引起触电事故，将所有单元电路按功能进行分类集成在三支电路板上，三支电路板其板与板之间通过插接连接器连接，在生产组装时降低了装错导线或少装导线的概率，维护也更方便，采用可控硅电子开关作为电源模块的电源开关，不会因机械接触而产生触点接触不良，使用寿命长，具备HDMI和VGA视频信号同时输出功能，具备网络远程管理功能、物联网功能、语音提示功能和安防功能的数字教学一体机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

数字教学一体机，其特征在于由主机外壳、理线盒、展台、可控硅电子开关、电源模块、电脑模块、视频处理单元电路、网络管理单元电路、物联网协调单元电路、电流检测单元电路和音频解码单元电路构成，可控硅电子开关和电源模块集成安装在一支电路板上并把电路板安装在主机外壳内左部，视频处理单元电路、网络管理单元电路、物联网协调单元电路、电流检测单元电路和音频解码单元电路集成安装在第二支电路板上并把电路板安装在主机外壳内中部，电脑模块安装在第三支电路板上并把电路板安装在主机外壳内右部，三支电路板其板与板之间通过插接连接器连接，可控硅电子开关电源输出端和电源模块电源输入端通过电路板布线连接，电源模块第一电源输出端和电脑模块电源输入端通过电路板布线连接，电源模块第二电源输出端和视频处理单元电路电源输入端通过电路板布线连接，电脑模块第一信号输出端和视频处理单元电路信号输入端通过电路板布线连接，电源模块第三电源输出端和网络管理单元电路电源输入端通过电路板布线连接，电脑模块第二信号输出端和网络管理单元电路第一信号输入端通过电路板布线连接，网络管理单元电路信号输出端和电脑模块第一信号输入端通过电路板布线连接，电源模块第四电源输出端和物联网协调单元电路电源输入端通过电路板布线连接，物联网协调单元电路信号输出端和网络管理单元电路第二信号输入端通过电路板布线连接，电源模块第五电源输出端和电流检测单元电路电源输入端通过电路板布线连接，电流检测单元电路信号输出端和电脑模块第二信号输入端通过电路板布线连接，电源模块第六电源输出端和音频解码单元电路电源输入端通过电路板布线连接。

所述的主机外壳和理线盒采用ABS工程塑料制作，理线盒安装在主机外壳上端，主机外壳的后盖板上有四个安装孔，方便将主机外壳安装在墙体上。

所述的展台采用ABS工程塑料制作，展台由壳体和展示架组成，在壳体前右上端有一个电脑模块配套外接设备的无线麦克风收纳位，在壳体前右下端有一个电脑模块配套外接设备的键盘收纳位，在壳体前左上端有一个电脑模块配套外接设备的鼠标收纳位，在壳体前左下端有一个电脑模块配套外接设备的互动笔收纳位，在壳体的前上端中部有一支可安装电脑模块配套外接设备光学字符识别器的支架，支架后端能经壳体前上中部向右收纳于壳体前右上端，展示架后侧安装在壳体下外侧端，安装好后，展示架前端能经安装点沿壳体下外侧端向上运动，从而将壳体前端关闭。

所述的视频处理单元电路具备HDMI和VGA视频信号同时输出功能。

所述的网络管理单元电路，通过电脑模块和云平台管理软件可在云端对需控制设备进行网络管理。

所述的物联网协调单元电路，通过串口与网络管理单元电路互通信号，物联网协调单元电路与需控制节点之间采用ZigBee传输信号方式。

所述的电流检测单元电路，在主机自身和主机外接设施离线时，能通过网络传送报警信号到管理平台。

所述的音频解码单元电路，能对存取的真人录音片段进行解码播放，在操作主机外接设备的按键时能给出真人发音语音提示。

本发明有益效果是：因配有展台，方便了电脑模块外接设备的收纳；采用ABS工程塑料制作主机外壳、展台壳体、理线盒，可防止使用中因外壳导电引起的触电事故；将所有单元电路按功能进行分类集成在三支电路板上，在生产组装时降低了装错导线或少装导线的概率，维护也更方便；采用可控硅电子开关作为电源模块的电源开关，不会因机械接触而产生接触不良，使用寿命长；具有HDMI和VGA视频信号同时输出功能，可满足不同显示设备的显示需要；具有网络远程管理功能，可以对需控制的设备进行远程开机、关机以及设备外挂的物联网节点进行控制；具有物联网功能，支持各种控制节点接入，还能上报教室内环境信息，支持自动考勤，也能实现教师与学生之间的教学答题互动；具有语音提示功能，能对存取的真人录音片段进行解码播放，在操作主机外接设备的按键时能给出真人发音语音提示，达到较好的交互效果；具有安防功能，当主机自身和主机外接设施离线时，通过网络传送报警信号到管理平台，管理平台的计算机发出报警信号告知管理者及时应对，从而有效的保护主机和贵重物品的安全。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1是本发明主机外壳、理线盒、展台结构示意图；图2是本发明主机外壳、主机外壳的后盖以及本发明可控硅电子开关、电源模块、电脑模块、视频处理单元电路、网络管理单元电路、物联网协调单元电路、电流检测单元电路和音频解码单元电路安装在主机外壳内的结构示意图；图3是本发明可控硅电子开关、电源模块、电脑模块、视频处理单元电路、网络管理单元电路、物联网协调单元电路、电流检测单元电路和音频解码单元电路工作流程框图。

图1中，101是主机外壳；102是理线盒；展台中：103-1是壳体，103-2是展示架，103-3是无线麦克风收纳位，103-4是键盘收纳位，103-5是鼠标收纳位，103-6是互动笔收纳位，103-7是安装光学字符识别器的支架。

图2中：201是主机外壳后盖，202是可控硅电子开关，203是电源模块，204是电脑模块，205是视频处理单元电路，206是网络管理单元电路，207是物联网协调单元电路，208是电流检测单元电路，209是音频解码单元电路，210、211是连接板与板之间的插接连接器，212、213、214是三支电路板。

具体实施方式

由图1和图2中所示，数字教学一体机，由主机外壳101、理线盒102、展台、可控硅电子开关202、电源模块203、电脑模块204、视频处理单元电路205、网络管理单元电路206、物联网协调单元电路207、电流检测单元电路208和音频解码单元电路209构成，可控硅电子开关202和电源模块203集成安装在一支电路板212上并把电路板212安装在主机外壳内左部，视频处理单元电路205、网络管理单元电路206、物联网协调单元电路207、电流检测单元电路208和音频解码单元电路209集成安装在第二支电路板213上并把电路板213安装在主机外壳内中部，电脑模块204安装在第三支电路板214上并把电路板214安装在主机外壳内右部，三支电路板212、213、214其板与板之间通过插接连接器210、211连接，可控硅电子开关202电源输出端和电源模块203电源输入端通过电路板布线连接，电源模块203第一电源输出端和电脑模块204电源输入端通过电路板布线连接，电源模块203第二电源输出端和视频处理单元电路205电源输入端通过电路板布线连接，电脑模块204第一信号输出端和视频处理单元电路205信号输入端通过电路板布线连接，电源模块203第三电源输出端和网络管理单元电路206电源输入端通过电路板布线连接，电脑模块204第二信号输出端和网络管理单元电路206第一信号输入端通过电路板布线连接，网络管理单元电路206信号输出端和电脑模块204第一信号输入端通过电路板布线连接，电源模块203第四电源输出端和物联网协调单元电路207电源输入端通过电路板布线连接，物联网协调单元电路207信号输出端和网络管理单元电路206第二信号输入端通过电路板布线连接，电源模块203第五电源输出端和电流检测单元电路208电源输入端通过电路板布线连接，电流检测单元电路208信号输出端和电脑模块204第二信号输入端通过电路板布线连接，电源模块203第六电源输出端和音频解码单元电路209电源输入端通过电路板布线连接。主机外壳101和理线盒102采用ABS工程塑料制作，理线盒102安装在主机外壳101上端，主机外壳101的后盖板201上有四个安装孔，方便将主机外壳101安装在墙体上。展台采用ABS工程塑料制作，展台由壳体103-1和展示架103-2组成，在壳体103-1前右上端有一个电脑模块配套外接设备的无线麦克风收纳位103-3，在壳体103-1前右下端有一个电脑模块配套外接设备的键盘收纳位103-4，在壳体103-1前左上端有一个电脑模块配套外接设备的鼠标收纳位103-5，在壳体103-1前左下端有一个电脑模块配套外接设备的互动笔收纳位103-6，在壳体103-1的前上端中部有一支可安装电脑模块配套外接设备光学字符识别器的支架103-7，支架103-7后端能经壳体103-1前上中部向右收纳于壳体103-1前右上端，展示架103-2后侧安装在壳体103-1下外侧端，安装好后，展示架103-2前端能经安装点沿壳体103-1下外侧端向上运动，从而将壳体103-1前端关闭。视频处理单元电路205具备HDMI和VGA视频信号同时输出功能。网络管理单元电路206，通过电脑模块204和云平台管理软件可在云端对需控制设备进行网络管理。物联网协调单元电路207，通过串口与网络管理单元电路206互通信号，物联网协调单元电路207与需控制节点之间采用ZigBee传输信号方式。电流检测单元电路208，在主机自身和主机外接设施离线时，能通过网络传送报警信号到管理平台。音频解码单元电路209，能对存取的真人录音片段进行解码播放，在操作主机外接设备的按键时能给出真人发音语音提示。使用前，将展台的展示架103-2向下打开，取出电脑模块配套使用设备键盘、鼠标、无线麦克风、互动笔放在展台的展示架103-2上，即可操作配套设备；在使用完后，可将配套使用设备放进相应收纳位中，将展示架103-2向后关闭，这样，收纳好的配套设备不外漏，也不占有大的空间。由于主机外壳101和展台壳体103-1、理线盒102是塑料材质，所以能防止主机外壳101内部电路漏电、外壳101以及展台壳体103-1、理线盒102导电引起的触电事故。由于，所有单元电路按功能进行分类集成在三支电路板212、213、214上，三支电路板212、213、214其板与板之间通过插接连接器210、211连接，在生产组装时降低了装错导线或少装导线的概率，维护也更方便。理线盒102作用是收藏主机外接设备的电源线。采用可控硅电子开关202作为电源模块203的电源开关，不会因机械接触而产生接触不良，达到了使用寿命长的特点。使用时，当可控硅电子开关202打开、电源模块203得电输出电源至后续单元电路后，在电脑模块204输出视频信号至视频处理单元电路205后，视频处理单元电路205信号输出端会同时输出HDMI和VGA视频信号，供不同类型的显示器使用；在网络管理单元电路206工作后，通过电脑模块204和云平台管理软件可在云端对需控制设备进行网络管理，如对需控制的设备进行远程开机、关机以及设备外挂的物联网节点进行控制；在物联网协调单元电路207工作后，物联网协调单元电路207通过串口与网络管理单元电路206互通信号，物联网协调单元电路207与需控制节点之间采用ZigBee传输信号方式，可以支持需控制节点的接入，如上报教室内环境信息，支持到自动考勤，也能实现教师与学生之间的教学答题互动；电流检测单元电路208工作后，能检测出主机自身和主机外接设施离线状态，当主机自身和主机外接设施被盗离线时，通过网络传送报警信号到管理平台，管理平台计算机主发出报警信号，以便平台管理方采取措施；在音频解码单元电路209工作后，能对预先存取的真人录音片段进行解码播放，在操作主机外接设备的按键时，给出真人发音语音提示，达到互动效果，防止误操作。

图3中所示，可控硅电子开关电源输出端和电源模块电源输入端通过电路板布线连接，电源模块第一电源输出端和电脑模块电源输入端通过电路板布线连接，电源模块第二电源输出端和视频处理单元电路电源输入端通过电路板布线连接，电脑模块第一信号输出端和视频处理单元电路信号输入端通过电路板布线连接，电源模块第三电源输出端和网络管理单元电路电源输入端通过电路板布线连接，电脑模块第二信号输出端和网络管理单元电路第一信号输入端通过电路板布线连接，网络管理单元电路信号输出端和电脑模块第一信号输入端通过电路板布线连接，电源模块第四电源输出端和物联网协调单元电路电源输入端通过电路板布线连接，物联网协调单元电路信号输出端和网络管理单元电路第二信号输入端通过电路板布线连接，电源模块第五电源输出端和电流检测单元电路电源输入端通过电路板布线连接，电流检测单元电路信号输出端和电脑模块第二信号输入端通过电路板布线连接，电源模块第六电源输出端和音频解码单元电路电源输入端通过电路板布线连接。使用时，在可控硅电子开关打开、电源模块得电后，电源模块输出端会输出电源至视频处理单元电路、网络管理单元电路、物联网协调单元电路、电流检测单元电路、音频解码单元电路，于是，视频处理单元电路、网络管理单元电路、物联网协调单元电路、电流检测单元电路、音频解码单元电路得电处于待机状态。在电脑模块输出视频信号至视频处理单元电路后，视频处理单元电路信号输出端会同时输出HDMI和VGA视频信号，供不同类型的显示器使用；当机主选择主机网络管理功能时，网络管理单元电路通过电脑模块和云平台管理软件，可在云端对需控制设备进行网络管理，如对需控制的设备进行远程开机、关机以及设备外挂的物联网节点进行控制；当机主选择主机物联网协调功能时，物联网协调单元电路通过串口与网络管理单元电路互通信号，物联网协调单元电路与需控制节点之间采用ZigBee传输信号方式，可以支持需控制节点的接入，如上报教室内环境信息，支持到自动考勤，也能实现教师与学生之间的教学答题互动；主机的电流检测单元电路工作后，能检测出主机自身和主机外接设施离线状态，当主机自身和主机外接设施被盗离线时，通过网络传送报警信号到管理平台，管理平台计算机主发出报警信号，以便平台管理方采取措施；在音频解码单元电路工作后，能对预先存取的真人录音片段进行解码播放，在操作主机外接设备的按键时，给出真人发音语音提示，达到互动效果，防止误操作。

Claims (8)

1.数字教学一体机，其特征在于由主机外壳、理线盒、展台、可控硅电子开关、电源模块、电脑模块、视频处理单元电路、网络管理单元电路、物联网协调单元电路、电流检测单元电路和音频解码单元电路构成，可控硅电子开关和电源模块集成安装在一支电路板上并把电路板安装在主机外壳内左部，视频处理单元电路、网络管理单元电路、物联网协调单元电路、电流检测单元电路和音频解码单元电路集成安装在第二支电路板上并把电路板安装在主机外壳内中部，电脑模块安装在第三支电路板上并把电路板安装在主机外壳内右部，三支电路板其板与板之间通过插接连接器连接，可控硅电子开关电源输出端和电源模块电源输入端通过电路板布线连接，电源模块第一电源输出端和电脑模块电源输入端通过电路板布线连接，电源模块第二电源输出端和视频处理单元电路电源输入端通过电路板布线连接，电脑模块第一信号输出端和视频处理单元电路信号输入端通过电路板布线连接，电源模块第三电源输出端和网络管理单元电路电源输入端通过电路板布线连接，电脑模块第二信号输出端和网络管理单元电路第一信号输入端通过电路板布线连接，网络管理单元电路信号输出端和电脑模块第一信号输入端通过电路板布线连接，电源模块第四电源输出端和物联网协调单元电路电源输入端通过电路板布线连接，物联网协调单元电路信号输出端和网络管理单元电路第二信号输入端通过电路板布线连接，电源模块第五电源输出端和电流检测单元电路电源输入端通过电路板布线连接，电流检测单元电路信号输出端和电脑模块第二信号输入端通过电路板布线连接，电源模块第六电源输出端和音频解码单元电路电源输入端通过电路板布线连接。

2.根据权利要求1所述的数字教学一体机，其特征在于主机外壳和理线盒采用ABS工程塑料制作，理线盒安装在主机外壳上端，主机外壳的后盖板上有四个安装孔，方便将主机外壳安装在墙体上。

3.根据权利要求1所述的数字教学一体机，其特征在于展台采用ABS工程塑料制作，展台由壳体和展示架组成，在壳体前右上端有一个电脑模块配套外接设备的无线麦克风收纳位，在壳体前右下端有一个电脑模块配套外接设备的键盘收纳位，在壳体前左上端有一个电脑模块配套外接设备的鼠标收纳位，在壳体前左下端有一个电脑模块配套外接设备的互动笔收纳位，在壳体的前上端中部有一支可安装电脑模块配套外接设备光学字符识别器的支架，支架后端能经壳体前上中部向右收纳于壳体前右上端，展示架后侧安装在壳体下外侧端，安装好后，展示架前端能经安装点沿壳体下外侧端向上运动，从而将壳体前端关闭。

4.根据权利要求1所述的数字教学一体机，其特征在于视频处理单元电路具备HDMI和VGA视频信号同时输出功能。

5.根据权利要求1所述的数字教学一体机，其特征在于网络管理单元电路，通过电脑模块和云平台管理软件可在云端对需控制设备进行网络管理。

6.根据权利要求1所述的数字教学一体机，其特征在于物联网协调单元电路，通过串口与网络管理单元电路互通信号，物联网协调单元电路与需控制节点之间采用ZigBee传输信号方式。

7.根据权利要求1所述的数字教学一体机，其特征在于电流检测单元电路，在主机自身和主机外接设施离线时，能通过网络传送报警信号到管理平台。

8.根据权利要求1所述的数字教学一体机，其特征在于音频解码单元电路，能对存取的真人录音片段进行解码播放，在操作主机外接设备的按键时能给出真人发音语音提示。