CN1735170A - 数码正投影远程教育服务终端 - Google Patents

Abstract

本发明数码正投影远程教育服务终端，包括视听设备和与视听设备电连接的中控系统，其特点是，视听设备包括数码投影屏幕、音响设备，中控系统包括若干模块，其中，主功能模块通过数据总线分别与常用外围产品备用输入输出端口、输入端口、输出端口、进程控制模块以及时钟控制模块双向连接；无线接收单元、功能切换单元、自动跳转单元、设备保护单元、信息存储单元分别与进程控制模块双向连接；时钟控制模块分别与音频解码单元、视频解码单元、通讯解码单元、数字信号处理单元、A/D、D/A转换单元、模拟信号处理单元双向连接。本发明可集远程教学、大屏幕投影、数字电视、网络技术为一体，功能多。

Description

数码正投影远程教育服务终端

技术领域

本发明涉及数码正投影远程教育服务终端。

技术背景

随着互联网的应用越来越普及，远程教育也应运而生。现有的远程教育服务终端虽然具有运用网络进行远程教育、给教学和学习带来方便快捷的优点，但还存在以下的缺点：

1、交互能力较差，信息传播模式单一，一般仅仅是单向传播，不具有多向交互能力。

2、实用性有限，现有远程教育技术为通用工程项目技术，技术繁杂，不具有简单灵活的要求，功能单一。

3、对于各种信号源的接受不具有广泛性，不能进行模拟信号、数字信号、无线信号的相互共存与快速转换。

4、可扩充性能差，产品在系统设计时，没有预留常用的IT设备端口，当外围产品升级或功能扩充时很难作出升级或改进。

发明内容

本发明是为了克服目前在远程教育服务终端存在的功能单一的缺点，而提供的一种集远程教学、大屏幕投影、数字电视、网络技术为一体的、多功能的视新数码正投影远程教育服务终端。

本发明采取的技术方案是：数码正投影远程教育服务终端，包括视听设备和与视听设备电连接的中控系统，其特点是，所述的视听设备包括数码投影屏幕、音响设备，所述的中控系统包括：主功能模块、进程控制模块、时钟控制模块、音频解码单元、视频解码单元、通讯解码单元、数字信号处理单元、A/D、D/A转换单元、模拟信号处理单元、无线接收单元、信息存储单元、常用外围产品备用输入输出端口、输入端口、输出端口；所述的主功能模块通过数据总线分别与常用外围产品备用输入输出端口、输入端口、输出端口、进程控制模块以及时钟控制模块双向连接；所述的无线接收单元、信息存储单元分别与进程控制模块双向连接；所述的时钟控制模块分别与音频解码单元、视频解码单元、通讯解码单元、数字信号处理单元、A/D、D/A转换单元、模拟信号处理单元双向连接。

上述数码正投影远程教育服务终端，其中，所述的A/D、D/A转换单元包括模拟信号寄存器、A/D转换器、D/A转换器、数字信号寄存器；所述的音频或视频模拟信号从输入端口输入到主功能模块，经进行指令解释后进入模拟信号寄存器，输出模拟信号到A/D转换器，经A/D转换器模数转换后变成数字信号输出到数字信号寄存器，由主功能模块根据指令选择存储在数字信号寄存器中或送到输出端口输出；所述的音频或视频数字信号从输入端口输入到主功能模块，经进行指令解释后进入数字信号寄存器，输出数字信号到D/A转换器，经D/A转换器数模转换后变成模拟信号输出到模拟信号寄存器，由主功能模块选择存储在模拟信号寄存器中或送到输出端口输出。

上述数码正投影远程教育服务终端，其中，所述的A/D转换器包括采样模块、寄存器、量化模块、编码器，顺序连接，编码器输出数字信号。

上述数码正投影远程教育服务终端，其中，所述的D/A转换器包括数字寄存器、N位模拟开关、基准电压源、译码器、放大器，所述的数字寄存器、基准电压源的输出端分别与N位模拟开关的输入端连接，所述的N位模拟开关的输出端与译码器的输入端连接，译码器的输出端与放大器的输入端连接，放大器输出模拟信号。

上述数码正投影远程教育服务终端，其中，所述的视频解码单元包括解复用模块、合成模块、形状解码模块、运动解码模块、运动补偿模块、纹理解码模块、前VOP重建模块、VOP重建模块；所述的解复用模块的输入端与视频流连接，其输出端分别与合成模块、运动解码模块、纹理解码模块、的输入端连接；合成模块的输出端与形状解码模块的输入端连接，形状解码模块的输出端分别与运动补偿模块和纹理解码模块的输入端连接；运动解码模块的的输出端与运动补偿模块的输入端连接，运动补偿模块的输出端及纹理解码模块的输出端与VOP(视频对象平台)重建模块的输入端连接；VOP重建模块的输出端与前VOP重建模块的输入端连接，并输出信号到中控系统，由中控系统调用；所述的前VOP重建模块的输出端分别与形状解码模块和运动补偿模块的输出端连接。

上述数码正投影远程教育服务终端，其中，所述的纹理解码模块包括变长解码模块、逆扫描模块、逆DC/AC预测模块、逆量化模块以及IDCT(离散正余弦变换)模块，所述的变长解码模块的输入端与解复用模块的输出端连接，所述的变长解码模块、逆扫描模块、逆DC/AC预测模块、逆量化模块以及IDCT模块顺序连接，所述的IDCT模块所输出端与VOP重建模块的输入端连接。

上述数码正投影远程教育服务终端，其中，所述的时钟控制单元包括数据接收及信道编码模块、滤波处理及时钟恢复模块、数据打包及同步传输模块、信号自适应处理模块、时钟同步与频率综合模块；所述的数据接收及信道编码模块的输入端连接信号数据源输出的音、视频信号和时钟同步与频率综合模块输出的采样钟信号；所述的时钟控制单元包括数据接收及信道编码模块、滤波处理及时钟恢复模块、数据打包及同步传输模块、信号自适应处理模块顺序连接；所述的滤波处理及时钟恢复模块输出符号钟信号到时钟同步与频率综合模块；所述的时钟同步与频率综合模块输出同步钟信号到数据打包及同步传输模块，同时输出时钟信号到信号自适应处理模块；由信号自适应处理模块进行自适应处理后输出同步信号。

上述数码正投影远程教育服务终端，其中，所述的视听设备还包括与中控系统电连接的VCD、DVD装置。

由于本发明采用了以上的技术方案，使远程教集多媒体教育、电影电视、游戏娱乐、会议宣传及上网冲浪等综合功能于一体，具有双向或多向互动教育模式。用户可根据自身的需求，加载多种外部设备，具有功能强大的优点。

附图说明

本发明的具体特征性能由以下的实施例及其附图进一步详细说明。

图1是本发明的外形结构示意图。

图2是本发明的中控系统的电方框图。

图3是本发明中控系统中的A/D、D/A转换单元的电方框图。

图4是图3中的A/D转换模块的电方框图。

图5是图3中的D/A转换模块的电方框图。

图6是本发明中控系统中的视频解码单元的电方框图。

图7是本发明中控系统中的时钟控制单元的电方框图。

图8是本发明无线接收单元的线路图。

图9是本发明的应用状态示意图。

具体实施方式

请参阅图1，本发明数码正投影远程教育服务终端，包括视听设备1和与视听设备电连接的中控系统2。所述的视听设备包括投影机10(配合参见图9)、数码投影屏幕11、音响设备12(图上所示包括中置音箱121、左右主音箱122低音音箱123)以及VCD、DVD装置(未图示)。中控系统2设在数码正投影远程教育服务终端的壳体内。在数码正投影远程教育服务终端的壳体的适当部位还设有众多的输入输出端口5、6，以及常用外围产品备用输入输出端口7，用于扩接有关设备。数码正投影远程教育服务终端的壳体的面板上设有电源开关K1、控制开关K2、指示灯R，还设有放置碟片到VCD、DVD装置的窗口W。

请参阅图2。本发明所述的中控系统2包括：主功能模块20、时钟控制模块21、音频解码单元22、视频解码单元23、通讯解码单元24、数字信号处理单元25、A/D、D/A转换单元26、模拟信号处理单元27、进程控制模块31、无线接收单元32、信息存储单元33、常用外围产品备用输入输出端口7、输入端口5、输出端口6。

其中：主功能模块20通过数据总线分别与常用外围产品备用输入输出端口7、输入端口5、输出端口6、进程控制模块31以及时钟控制模块21双向连接；无线接收单元32、信息存储单元33分别与进程控制模块31双向连接；时钟控制模块21分别与音频解码单元22、视频解码单元23、通讯解码单元24、数字信号处理单元25、A/D、D/A转换单元26、模拟信号处理单元27双向连接。

请参见图3，这是本发明数码正投影远程教育服务终端的A/D、D/A转换单元电方框图。A/D、D/A转换单元26包括模拟信号寄存器261、A/D转换器262、D/A转换器263、数字信号寄存器264；主功能模块20控制A/D、D/A转换单元进行A/D、D/A转换的过程是：音频或视频模拟信号从输入端口5输入到主功能模块20，经进行指令解释后进入模拟信号寄存器261，输出模拟信号到A/D转换器262，经A/D转换器模数转换后变成数字信号输出到数字信号寄存器264，由主功能模块20根据指令选择存储在数字信号寄存器264中或送到输出端口6输出；音频或视频数字信号从输入端口5输入到主功能模块20，经进行指令解释后进入数字信号寄存器264，输出数字信号到D/A转换器263，经D/A转换器数模转换后变成模拟信号输出到模拟信号寄存器261，由主功能模块20选择存储在模拟信号寄存器中或送到输出端口65输出。

请参见图4，这是本发明A/D、D/A转换单元中的A/D转换器电方框图。A/D转换器262包括采样模块2621、寄存器2622、量化模块2623、编码器2624，顺序连接，编码器输出数字信号。

请参见图5，这是本发明A/D、D/A转换单元中的D/A转换器电方框图。D/A转换器264包括数字寄存器2641、N位模拟开关2642、基准电压源2643、译码器2644、放大器2645。数字寄存器2641、基准电压源2643的输出端分别与N位模拟开关2642的输入端连接，N位模拟开关2642的输出端与译码器2644的输入端连接，译码器2644的输出端与放大器2645的输入端连接，放大器输出模拟信号。

请常用图6。本发明所述的视频解码单元23包括解复用模块231、合成模块232、形状解码模块233、运动解码模块234、运动补偿模块235、纹理解码模块236、前VOP重建模块238、VOP重建模块238；解复用模块231的输入端与视频流连接，其输出端分别与合成模块232、运动解码模块234、纹理解码模块236、的输入端连接；合成模块232的输出端与形状解码模块233的输入端连接，形状解码模块233的输出端分别与运动补偿模块235和纹理解码模块236的输入端连接；运动解码模块234的的输出端与运动补偿模块235的输入端连接，运动补偿模块235的输出端及纹理解码模块236的输出端与视频对象平台(VOP)重建模块238的输入端连接；VOP重建模块238的输出端与前VOP重建模块238的输入端连接，并输出信号回到主功能模块，等待调用；前VOP重建模块238的输出端分别与形状解码模块233和运动补偿模块235的输出端连接。

视频解码单元23中的纹理解码模块236包括变长解码模块2361、逆扫描模块2361、逆DC/AC预测模块2363、逆量化模块2364以及IDCT(离散正余弦变换)模块2365。变长解码模块2361的输入端与解复用模块231的输出端连接；变长解码模块2361、逆扫描模块2362、逆DC/AC预测模块2363、逆量化模块2364以及IDCT模块2365顺序连接；IDCT模块2365的输出端与VOP重建模块238的输入端连接。

本发明所述的音频解码单元是成熟模块，未给出视图。其音频解码可分为三层，层数越高，压缩的程度、所需CPU处理能力以及声音质量也相应增加；而传输所需的带宽则相应减少。其中滤波器组采用快速傅利叶变换(FFT)将时域采样转换成同样数目的频域采样。输出是一系列带宽相等的子带。心理声学模式过程计算每一子带的信号掩蔽比(SMR)，以便决定每一子带可用于编码的信号位数。在信号位或噪声分配过程中，通过滤波器组的输出及SMR信息来决定每个子带可承受的量化噪声。量化噪声越高，这一子带所分配的信号位数就越低。在位流格式化模块中，子带频率采样与分配给该层的信号位及一些其它信息相结合，形成一个音频帧，这个帧包括一个信号头和其它信息段。

请参阅图7。本发明所述的时钟控制单元21包括数据接收及信道编码模块211、滤波处理及时钟恢复模块212、数据打包及同步传输模块213、信号自适应处理模块214、时钟同步与频率综合模块215；数据接收及信道编码模块211的输入端连接信号数据源输出的音、视频信号和时钟同步与频率综合模块215输出的采样钟信号；时钟控制单元包括数据接收及信道编码模块211、滤波处理及时钟恢复模块212、数据打包及同步传输模块213、信号自适应处理模块214顺序连接；所述的滤波处理及时钟恢复模块212输出符号钟信号到时钟同步与频率综合模块215；时钟同步与频率综合模块215输出同步钟信号到数据打包及同步传输模块213，同时输出时钟信号到信号自适应处理模块214；由信号自适应处理模块214进行自适应处理后输出同步信号。运用时钟控制模块21可有效对所属指令进行排列和其它管理并实现软控制状态。时钟控制模块21由采样钟和恢复出的符号钟交互控制，最终产生所需的各种音视频同步信号。从而实现音频信号与视频信号的同步传输。它是实现双向交互信息传播重要的功能单元，提供了实时同步的信息传播效果。

其控制的原理是：当有数字信号或模拟信号(包括音频信号与视频信号)从输入端口经中控解释后送至时钟控制模块，在数据接收及信道编码模块中由采样钟进行采样，处理后由时钟恢复模块把符号钟传至时钟同步与频率综合模块，再由时钟同步与频率综合模块将同步钟送至数据打包及同步传输模块，后经信号自适应处理模块和时钟共同作用，将同步的数据源分别传至音频解码单元、视频解码单元、通迅解码单元。

本发明的通迅解码单元采用了最新的STi5518芯片，支持Conax，Cryptoworks，Irdeto，NDS，Mediaguard，SECA以及Viaccess等多种有条件接收系统，它采用独特数字解码技术和双PCMCIA DVB-CI接口，通过更换不同的PCMCIA模块来接收各种加密的卫星数字电视信号，通过QPSK解调为解扰或不解扰的数字传输码流(TS流)信号，经串口ASI接口和并口SPI(LVDS)接口同时输出。

本发明的数字信号处理单元是现有技术，主要包含一个超长指令字处理器内核(The VLIW core)、一个可编程位流协处理器(The VLx)、视频滤波协处理器、显示刷新控制器和丰富的数字I/O接口等。输入的模拟视频信号(S-Video或者CVBS)经过A/D转换模块进行模数转换和数据格式处理后，得到标准的数字视频流送给数字信号模块处理，通过配套的软件支持，可以实现视频的各种操作。

本发明的模拟信号处理单元也是现有技术，其主要包含一个可编程位流协处理器、音视频滤波协处理器、显示刷新控制器和模拟接口等。采用光电隔离，有效保护外用电路不产生干扰。该处理单元负责对模拟信号源进行存储和控制。

本发明所述的进程控制模块，具有功能切换、自动跳转和设备保护功能，其通过内部集成指令和外部可编写程序的控制，按要求实时作出相应动作，是其它功能模块正常工作的必要部件，因是常用部件，故不赘述。在控制中，分自动控制和被动控制，都可以用相应软件和教学课件来实现，支持多种外围应用程序软件。内设电源自控指令，在部分设备出现应用错误和部件损坏时会自动保护其它设备的安全。

进程控制模块的工作原理是：

当系统处于外界控制时，外界控制指令经无线接收单元或输入端口传至中控，经中控解释后将指令下发给进程控制模块，在信息存储单元存储并等待下一步指令，进程排列完成后，等待中控的调用，从而完成整个外界控制过程。

当系统没有外界控制时，进程控制模块按照内置指令，对系统进程进行控制和干预，包括功能切换、自动跳转、设备保护和对信息存储，而这些功能都在内置的指令或程序的控制下作出的即时、必要的系统控制干预。

图8是本发明无线接收单元的线路图。本发明无线接收单元32以无线接收电路以MICRF007为核心。MICRF007是超外差无线电接收芯片，芯片内电路可分为UHF下变换器、OOK(导通-关断键控)解调器和基准控制三部分。UHF下变换器包含RF放大器、混频器、中频放大器、带通滤波器、峰值检波器、合成器、AGC控制电路；OOK解调器包含低通滤波器、比较器；基准控制电路包含基准振荡器和控制逻辑电路。仅需外接2个电容器、1个晶振以及电源去耦电容即可构成1个UHF ASK接收器，所有的RF和IF调谐都在芯片内自动完成，是一个真正″无线输入—数据输出″的单片器件。

本发明所述的存储单元是用于存储数据的存储器。

请参阅图9，这是本发明应用状态的示意图。本发明远程教育服务终端除可连接投影机可通过端口连接有线话筒71、摄像头72、摄影机73、音频设备74、视频设备75、卫星电视76、有线电视77、网络信号78、计算机79等设备，还预留了常用外围产品备用输入输出端口7，以及连接无线遥控设备和无线话筒的信号接入口，可集远程多媒体教育、电影电视、游戏娱乐、会议宣传及上网冲浪等综合功能于一体，具有双向或多向互动教育模式。用户可根据自身的需求，加载多种外部设备，可完成：卫星电视教学实况广播；对卫星电视教学广播进行录相/光盘录相、DVD/VCD的播放、计算机课件教学；接收卫星IP数据广播并播放；卫星高速因特网的接入和浏览；大屏幕实物的投影教学；多媒体教学的远程监控和网络资源共享；具有功能强大的优点。

本发明的技术效果是：

1、先进性，本发明是针对远程教育的特殊性，运用了最新的信息传播模式，具有双向或多向直接、同步交互能力。

2、实用性，引入高清晰金属大屏幕显示设备，能即时捕捉重要图形、影视界面，支持多媒体教学要求，更有效保护广大师生视力。

3、性价比，在性能相近的产品中，本远程教育服务终端的价格不及其25％，而且本产品使用简单，不需要专业人员维护、调试。

4、标准化，系统设计遵循国家有关规范和ITU-T的相关视音频和数据标准，能够与现有网管系统交换信息，可实现模拟信号、数字信号、无线信号的相互共存与快速转换。

5、可扩充性，本发明在系统设计时，预留了常用IT设备的端口，为产品的升级和功能扩充作出了合理的定性。

Claims (8)

1、数码正投影远程教育服务终端，包括视听设备和与视听设备电连接的中控系统，其特征在于，所述的视听设备包括数码投影屏幕、音响设备，所述的中控系统包括：主功能模块、进程控制模块、时钟控制模块、音频解码单元、视频解码单元、通讯解码单元、数字信号处理单元、A/D、D/A转换单元、模拟信号处理单元、无线接收单元、信息存储单元、常用外围产品备用输入输出端口、输入端口、输出端口；所述的主功能模块通过数据总线分别与常用外围产品备用输入输出端口、输入端口、输出端口、进程控制模块以及时钟控制模块双向连接；所述的无线接收单元、信息存储单元分别与进程控制模块双向连接；所述的时钟控制模块分别与音频解码单元、视频解码单元、通讯解码单元、数字信号处理单元、A/D、D/A转换单元、模拟信号处理单元双向连接。

2、根据权利要求1所述的数码正投影远程教育服务终端，其特征在于，所述的A/D、D/A转换单元包括模拟信号寄存器、A/D转换器、D/A转换器、数字信号寄存器；所述的音频或视频模拟信号从输入端口输入到主功能模块，经进行指令解释后进入模拟信号寄存器，输出模拟信号到A/D转换器，经A/D转换器模数转换后变成数字信号输出到数字信号寄存器，由主功能模块根据指令选择存储在数字信号寄存器中或送到输出端口输出；所述的音频或视频数字信号从输入端口输入到主功能模块，经进行指令解释后进入数字信号寄存器，输出数字信号到D/A转换器，经D/A转换器数模转换后变成模拟信号输出到模拟信号寄存器，由主功能模块选择存储在模拟信号寄存器中或送到输出端口输出。

3、根据权利要求2所述的数码正投影远程教育服务终端，其特征在于，所述的A/D转换器包括采样模块、寄存器、量化模块、编码器，顺序连接，编码器输出数字信号。

4、根据权利要求2所述的数码正投影远程教育服务终端，其特征在于，所述的D/A转换器包括数字寄存器、N位模拟开关、基准电压源、译码器、放大器，所述的数字寄存器、基准电压源的输出端分别与N位模拟开关的输入端连接，所述的N位模拟开关的输出端与译码器的输入端连接，译码器的输出端与放大器的输入端连接，放大器输出模拟信号。

5、根据权利要求1所述的数码正投影远程教育服务终端，其特征在于，所述的视频解码单元包括解复用模块、合成模块、形状解码模块、运动解码模块、运动补偿模块、纹理解码模块、前视频对象平台重建模块、视频对象平台重建模块；所述的解复用模块的输入端与视频流连接，其输出端分别与合成模块、运动解码模块、纹理解码模块、的输入端连接；合成模块的输出端与形状解码模块的输入端连接，形状解码模块的输出端分别与运动补偿模块和纹理解码模块的输入端连接；运动解码模块的的输出端与运动补偿模块的输入端连接，运动补偿模块的输出端及纹理解码模块的输出端与视频对象平台重建模块的输入端连接；视频对象平台重建模块的输出端与前视频对象平台重建模块的输入端连接，并输出信号到中控系统，由中控系统调用；所述的前视频对象平台重建模块的输出端分别与形状解码模块和运动补偿模块的输出端连接。

6、据权利要求5所述的数码正投影远程教育服务终端，其特征在于，所述的纹理解码模块包括变长解码模块、逆扫描模块、逆DC/AC预测模块、逆量化模块以及离散正余弦变换模块，所述的变长解码模块的输入端与解复用模块的输出端连接，所述的变长解码模块、逆扫描模块、逆DC/AC预测模块、逆量化模块以及离散正余弦变换模块顺序连接，所述的离散正余弦变换模块所输出端与视频对象平台重建模块的输入端连接。

7、据权利要求1所述的数码正投影远程教育服务终端，其特征在于，所述的时钟控制单元包括数据接收及信道编码模块、滤波处理及时钟恢复模块、数据打包及同步传输模块、信号自适应处理模块、时钟同步与频率综合模块；所述的数据接收及信道编码模块的输入端连接信号数据源输出的音、视频信号和时钟同步与频率综合模块输出的采样钟信号；所述的时钟控制单元包括数据接收及信道编码模块、滤波处理及时钟恢复模块、数据打包及同步传输模块、信号自适应处理模块顺序连接；所述的滤波处理及时钟恢复模块输出符号钟信号到时钟同步与频率综合模块；所述的时钟同步与频率综合模块输出同步钟信号到数据打包及同步传输模块，同时输出时钟信号到信号自适应处理模块；由信号自适应处理模块进行自适应处理后输出同步信号。

8、据权利要求1所述的数码正投影远程教育服务终端，其特征在于，所述的视听设备还包括与中控系统电连接的VCD、DVD装置。

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