CN2599653Y - 多媒体辅助教学系统节点的键盘控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及多媒体辅助教学系统的部件。本键盘控制装置节点键盘的电源端是使用时直接与外接直流电源相连的端口，在节点单片机的控制下节点键盘的时钟端的信号可依次通过节点切换电路中的一路开关、键盘时钟信号处理电路后输出，其数据端的信号依次通过节点切换电路的另一路开关、键盘数据信号处理电路后输出；节点通信信号处理电路的接收电路是具有电平转换和驱动功能的电路，该接收电路可接收按相对电平传送的通信信号或按绝对电平传送的通信信号且可将接收的信号处理后输至节点单片机中。本实用新型性能可靠、使用寿命较长，在使用中可由节点键盘直接操作主控端的计算机。

Description

多媒体辅助教学系统节点的键盘控制装置

技术领域

本实用新型涉及多媒体辅助教学系统中的节点的部件。

背景技术

多媒体辅助教学系统是利用计算机进行语音、计算机及其它课程教学的一种系统。中国专利申请90108661公开了一种计算机辅助教学系统。该系统具有计算机、电视机、录音机、译码器、总线驱动器、数据选择器和多个学生键盘。其键盘有7个键，可以向数据选择器发出7种不同信号，在计算机的控制下，通过译码器使数据选择器选通相应的键盘所发出的信号，该键盘的信号通过总线驱动器进入计算机的数据总线供计算机读取，实现了指定键盘的数据输入。这种系统所使用的计算机是功能简单的计算机，其主频只有1兆，该系统的键盘也是只有7个键的简单键盘，只能向计算机传送数据诸如将表示是非题、多重选择题、匹配题的答案的信息送给计算机，并由计算机进行读取，不但不能进行双向交流，更不能对计算机进行操作。作为其改进，中国专利申请92101609公开了一种单机多键盘教学系统。该系统教师端的计算机是具有键盘输入端口的微型计算机，学生端的键盘为通用键盘。在计算机的键盘输入端口与各个键盘之间设置多键盘控制转换器，在微型计算机的显示输出接口通过软线连接一台彩色投影电视机和多台视频监视器。这种系统的学生端的键盘旁设有呼叫按键、提示灯和电子蜂鸣器。学生通过按下呼叫按键即可使位于教师端的呼叫提示灯点亮。教师可以通过操作多键盘控制转换器将教师键盘或某一指定的学生键盘与主机联通，或都不联通，在接通某一学生键盘的同时点亮学生端的提示灯和使电子蜂鸣器发声，学生则可通过该键盘直接对微型计算机进行操作，其结果可以通过投影电视设备投影在银幕或墙壁上，或通过由多台标准视频监视器组成的显示系统同时进行显示。因此，该系统能使所有被连接的键盘在多键盘控制转换器的控制下共享同一微型计算机的主机资源。多键盘转换器具有三种具体的形式，第一种是采用多个普通的四刀式电路开关，每个四刀电路开关与一个键盘相连，教师在操作中合上某一个电路开关即可使该开关相接的键盘操作计算机。第二种形式是采用组合逻辑开关电路以及受控于该电路的多组电子开关，每组电子开关的开关数目为4个。每组电子开关与一个键盘相对应，即键盘的电源端、接地端、数据端和时钟端中的一个端口与该组4个电子开关中的相应一个电子开关的输入端相连接；组合逻辑开关电路应设有不少于键盘总数的控制信号输出端，每个控制信号输出端应该与一组电子开关的公共控制端相连。教师在操作中按下与组合逻辑开关电路相连的控制键板上的相应的一个按钮，即可使组合逻辑开关电路的某一控制信号输出端输出有效信号而接通相应一组电路开关，而使与该开关相接的键盘可以对微型计算机进行操作。第三种形式中，以单片机代替组合逻辑开关电路。采用上述第一种形式的多键盘控制转换器的系统的对学生键盘与教师端的多键盘控制转换器之间的软线的长度一般不能超过10米，从而限制了学生键盘的数量，否则会因为软线中信号线与地之间的分布电容而在传输过程中使信号的波形发生变化而使信号电平脉冲高度减小，同时软线的长度的加长也会因线损而使信号电平脉冲高度减小，从而造成信号传递的失误引起误操作；另外所采用四刀式电路开关会因空气腐蚀而使用寿命较短。采用上述后两种形式的多键盘控制转换器的系统基本不具备可实施性，因为学生端的键盘的电源来自于计算机的键盘端口，一般情况下连接到键盘的电源的电压因通过多键盘控制转换器的电子开关而降低，从而达不到相应的键盘中的键盘芯片的工作电压，而不能正常使用键盘；另外同样存在因为分布电容而造成的信号传递失误的问题。

实用新型内容

本实用新型的基本目的是提供一种性能可靠、使用寿命较长的多媒体辅助教学系统中节点的键盘控制装置，且该键盘控制装置在使用中可以满足课堂教学或校园教学对多媒体辅助教学系统的节点键盘数量以及离主控端计算机的距离的要求，并且在教师的控制下可由主控端计算机与节点的单片机进行通信、从而可由节点键盘直接操作主控端的计算机。本实用新型的第一进一步目的是使上述多媒体辅助教学系统中节点的键盘控制装置还可在节点对节点键盘的操作结果进行显示。本实用新型的第二进一步目的是使上述多媒体辅助教学系统中节点的键盘控制装置还可在主控端计算机的控制下将对节点键盘进行操作的结果输送到主控端计算机中。

实现本实用新型基本目的技术方案是：本键盘控制装置具有节点键盘，其电路的结构特点是：还具有节点切换电路、节点键盘信号处理电路、节点通信信号处理电路和节点单片机、；节点键盘的电源端是使用时直接与外接直流电源相连的端口；节点切换电路具有两路切换开关，包括该两路切换开关的节点切换电路具有共同的控制端或分组的控制端；每路开关的输入端为一个，输出端为一个或两个；第一路开关的输入端与节点键盘的时钟端相连，第二路开关的输入端与节点键盘的数据端相连；节点键盘信号处理电路由键盘时钟信号处理电路和键盘数据信号处理电路组成；键盘时钟信号处理电路的输入端与节点切换电路的第一路开关的可称为第一输出端的端口相连；键盘数据信号处理电路的输入端与节点切换电路的第二路开关的可称为第一输出端的端口相连；键盘时钟信号处理电路的输出端是可输出经过处理后的节点键盘时钟信号的端口，键盘数据信号处理电路的输出端是可输出经过处理后的节点键盘数据信号的端口；节点通信信号处理电路具有接收电路；接收电路是具有电平转换和驱动功能的电路，该电路具有信号输入端和信号输出端，接收电路的信号输入端是可接收按相对电平传送的通信信号或按绝对电平传送的通信信号的端口；节点单片机具有通信信号输入端和切换电路控制信号输出端，节点单片机的通信信号输入端与接收电路的信号输出端相连，节点单片机的切换电路控制信号输出端与节点切换电路的控制端相连。

上述键盘时钟信号处理电路和键盘数据信号处理电路可以是电感器或二至数个电感器串联组成的电感器组。上述键盘时钟信号处理电路和键盘数据信号处理电路也可以是均具有电平转换和驱动功能的电路，键盘时钟信号处理电路的输出端是可按绝对电平或相对电平输出节点键盘时钟信号的端口，键盘数据信号处理电路的输出端是可按绝对电平或相对电平输出节点键盘数据信号的端口。

上述节点切换电路是具有共同控制端的电路，节点切换电路的一种形式是采用节点切换电路为双路电磁继电器，双路电磁继电器具有联动的两路切换开关，每路切换开关均具有两个输出端；双路电磁继电器的线圈同时对两路切换开关进行控制；线圈的一端作为节点切换电路的控制端与节点单片机的切换电路控制信号输出端相连，另一端接地。节点切换电路的另一种形式是采用双路电磁继电器和三极管；双路电磁继电器具有联动的两路切换开关；每路切换开关均具有两个输出端；双路电磁继电器的线圈同时对两路切换开关进行控制；线圈的一端为电源端，另一端与三极管的集电极相连，三极管的发射极接地，三极管的基极作为节点切换电路的控制端与节点单片机的切换电路控制信号输出端相连。因此双路电磁继电器的两个切换开关的切换由其线圈控制，线圈的得电与否由三极管控制。在双路电磁继电器的继电器线圈的两端之间并联有正极与三极管的集电极相连的二极管。

实现本实用新型第一进一步目的的技术方案是：在上述基本技术方案的基础上，本控制装置还具有锁存转换电路和显示器；显示器为发光二极管显示器或液晶显示器；节点单片机还设有中断端口、键盘信号输入端口和显示信号输出端口；锁存转换电路是将输入的串行信号锁存后再并行输出的电路，该电路具有时钟端、串行输入端和并行输出端口；节点切换电路的第一路切换开关的第二输出端与锁存转换电路的时钟端相连，节点切换电路的第二路切换开关的第二输出端与锁存转换电路串行输入端相连；锁存转换电路的并行输出端口与节点单片机的键盘信号输入端口相连；节点单片机的显示信号输出端与显示器的显示信号输入端相连；节点单片机的中断端口与节点切换电路的第一路切换开关的第二输出端或第二路切换开关的第二输出端相连。

上述锁存转换电路是由两片具有锁存功能的串行转并行移位寄存器集成电路经过级联而组成的电路；该集成电路具有时钟端、串行输入端、串行输出端和并行输出端口；其中的第一片集成电路的时钟端与第二片集成电路的时钟端相连，并作为锁存转换电路的时钟端；第一片集成电路的串行输入端即为锁存转换电路的串行输入端，第一片集成电路的串行输出端与第二片集成电路的串行输入端相连；第一片集成电路的并行输出端口与第二片集成电路的并行输出端口共同组成锁存转换电路的并行输出端口。

实现本实用新型第二进一步目的的技术方案是：在上述实现本实用新型第一进一步目的的技术方案的基础上，节点通信信号处理电路还具有发送电路，发送电路是具有电平转换和驱动功能的电路，该电路具有信号输入端和信号输出端；发送电路的信号输出端是可发送按相对电平传送的通信信号或按绝对电平传送的通信信号的端口；节点单片机还具有通信信号输出端；节点单片机的通信信号输出端与发送电路的信号输入端相连。

上述节点单片机还具有发送电路控制信号输出端；节点通信信号处理电路的发送电路还具有控制端；节点单片机发送电路控制信号输出端与发送电路的控制端相连；节点通信信号处理电路的接收电路的信号输入端是可接收按相对电平传送的通信信号的端口，发送电路的信号输出端是可发送按相对电平传送的通信信号的端口。

本实用新型具有积极的效果：(1)本实用新型的节点键盘的内部电路结构与通用的PC键盘的内部结构相同，且它们对外的连接端均具有电源端、接地端、数据端和时钟端。区别在于：已有键盘连接端口的4根芯线直接与计算机的键盘插口相连，本实用新型的键盘的数据端和时钟端与节点键盘信号处理电路的输入端相连，而其电源端在使用时与位于节点处的直流电源相连，其接地端可以接在节点键盘控制装置的电路板的地端。这样的结构和连接方式，在节点键盘在接入节点后，可以向键盘中的键盘芯片提供正常工作所需的工作电压。(2)本实用新型的控制装置在节点单片机中设置相应的程序后即可用于多媒体辅助教学总线型系统或星型系统。在采用本实用新型的多媒体辅助教学总线型系统用于课堂教学的一个实例中，当教师要让某一学生操作计算机时，则可通过操作主控端鼠标或键盘给系统计算机信号，由系统计算机在其串行通信信号发送端输出信号至主控端单片机的通信信号接收端，使主控端单片机执行一个控制任务，即由主控端单片机控制主控端切换电路由接收主控端键盘指令的位置切换至接收节点键盘指令的位置。系统计算机随后由其通信信号发送端输出包括有开始码、特定节点单片机标识码以及命令码的信号至主控端通信信号处理电路，再由该处理电路通过通信总线发送至各个节点的键盘控制装置的通信信号处理电路；各个节点的键盘控制装置的通信信号处理电路同时接收到来自主控端通信电路的信号，并由各自的节点通信信号处理电路将信号直接传送给本节点的单片机，单片机在对所接收的信号中标识码进行判断后而决定是否执行命令；因此，其余节点的单片机均不执行所接收的通信信号中的命令码，只有与标识码相应的一个节点单片机才执行有关的命令。该单片机向本节点切换电路的控制端输出一个有效的控制电平而使本节点切换电路的通断状态发生变化。此时，该节点键盘中的时钟信号端与节点键盘信号处理电路中的时钟信号输入端相连，键盘中的数据信号端与节点键盘信号处理电路中的键盘信号输入端相连，从而由该节点的键盘信号处理电路直接将键盘信号从其输出端发出。该节点的键盘信号通过主控端的节点键盘信号处理电路处理后，经过主控端转换电路的转换开关而由计算机的键盘接口进入计算机的总线，而可以对计算机进行操作。当教师要收回计算机控制权时，按下主控端键盘的任意按键，则主控端单片机的中断端口在接收到该按键信号后，执行两个任务：一是由主控端单片机控制主控端切换电路由接收节点键盘指令的位置切换至接收主控端键盘指令的位置，二是主控端单片机立即从其通信信号输出端口将一个恢复主控端键盘控制计算机的命令发送到计算机的通信信号接收端，计算机接收到该信号后，即通过其通信信号发送端发送带有特定节点单片机标识码的切换信号至各节点的单片机的通信信号接收端，只有特定的节点单片机接收到该切换信号后才发出信号至其节点切换电路使键盘的信号端口由与节点键盘信号处理电路相连接变换成与其锁存转换电路的相应端口相连；此时即可恢复主控端键盘对计算机的控制。恢复主控端键盘的控制权，也可通过在计算机内部设置恢复控制程序的方式来实现，只要主控端鼠标选中有关的命令，计算机在其通信信号发送端发出有关的信号给主控端单片机和节点单片机即可。上述的由主控端键盘以及节点键盘控制计算机的方式，不仅控制可靠、器件的使用寿命较长，而且为整个系统功能的扩充提供了可能性。(3)本实用新型的控制装置不仅可应用于课堂多媒体辅助教学系统，也可应用于校园多媒体辅助教学系统。这里关键是将键盘信号以及通信信号在传输过程中因分布电容而引起的失真控制在许可的范围之内。因此，本实用新型的键盘控制装置设置了节点键盘信号处理电路以及节点通信信号处理电路的接收电路。针对不同的应用场合节点键盘信号处理电路可以在三种不同形式中选择一种，节点通信信号处理电路的接收电路可以在两种形式中选择一种。节点键盘信号处理电路的第一种形式是采用电感；这种电路可以在一个教室的范围内解决分布电容对传输信号的干扰的问题。第二种形式的电路是通过对信号进行电平转换和驱动后、以绝对电平的形式传送节点键盘信号；这种形式的电路所发送的信号的有效传送距离可达100至200米。第三种形式的电路是通过对信号进行电平转换和驱动后、以相对电平的形式传送节点键盘信号：这种形式的电路所发送的信号的有效传送距离可达1000米至几千米。相类似节点键盘控制装置的节点通信信号处理电路的接收电路可按接收不同形式传送的通信信号分为两种，第一种接收电路所接收的信号是已经经过电平转换和驱动后的以绝对电平的形式传送的通信信号，第二种接收电路所接收的信号是已经经过电平转换和驱动后的以相对电平的形式传送的通信信号。因此若多媒体辅助教学系统配置在单一的教室中可在上述三种节点键盘信号处理电路中任意选择一种，并在两种节点通信信号处理电路中任意选择一种。若多媒体辅助教学系统配置在一幢教学大楼中则可在上述第二种和第三种节点键盘信号处理电路中选择一种，在上述两种节点通信信号处理电路中选择一种，相应的主控端设置在教学大楼的电化教学室中，各个教室可作为多媒体辅助教学系统中的一个节点。若多媒体辅助教学系统配置在整个校园中时，则选择上述第三种节点键盘信号处理电路和第二种节点通信信号处理电路，相应的主控端设置在电化教学中心，各个教室或一部分教室作为多媒体辅助教学系统中的节点。将采用本装置的多媒体辅助教学系统应用于单一的教室或距离较近的教室时，可采用中国专利申请98225802.X所公开的音像分路器对有关的音视频信号进行传送；将采用本装置的多媒体辅助教学系统在整幢教学楼或整个校园中应用时，对于视频信号则可在计算机的TV信号输出端引出视频信号并采用常规的TV信号传输技术将视频信号输送至相关的教室，对于音频信号则可在计算机的音频信号输出端引出音频信号经过功率放大后传输至相关的教室。(4)当本实用新型的键盘控制装置设置节点锁存转换电路和显示器、对有关的电路进行连接、并在节点单片机中设置相应的程序后，即可将对节点键盘的操作情况输入节点单片机中，由单片机对所输入的信号进行判断是何信号而决定是否存贮、显示或不进行任何反应，这样可使节点的操作者可以看到自己所进行的操作的情况，有利于教学的进行。此时的键盘控制装置还可应用于具有稳定的直流电源的场合，接通装置的电源后即可进行键盘的操作，在显示器上进行有关信息的显示，还可显示可供读取的存贮于节点单片机ROM中的有关信息。(5)当本实用新型的键盘控制装置的节点通信信号处理电路设置发送电路、对有关的电路进行连接、并在节点单片机中设置相应的程序时，主控端的计算机即可接收由节点键盘产生、通过节点单片机存贮、经节点通信信号处理电路的发送电路处理后发送，并经主控端通信信号处理电路处理后的信号，这些信号可以表示题目的答案、对主控端计算机的请求等信息，有利于教学进行。

附图说明

图1为本实用新型的一种电路框图。

图2为本实用新型的另一种电路框图。

图3为本实用新型的第三种电路框图。

图4为与图3所示电路框图相对应的一种电原理图。

图5为本实用新型应用例的电路框图。

图6为与图5的应用例相对应的电原理图。

具体实施方式

(实施例1)

见图1并参见图4，本实施例的多媒体辅助教学系统节点的键盘控制装置具有节点键盘S1、节点切换电路S2、节点键盘信号处理电路S3、节点通信信号处理电路S4和节点单片机S5。节点单片机S5具有通信信号输入端和切换电路控制信号输出端。节点键盘S1的电源端是使用时直接与外接直流电源相连的端口；节点切换电路S2具有两路开关，且选用双路电磁继电器KA。该双路电磁继电器KA具有联动的两路切换开关，即该两路切换开关的切换由同一个线圈KA-1控制；继电器线圈KA-1的一端为电源端，另一端与三极管SQK的集电极相连，三极管SQK的发射极接地，在继电器线圈KA-1的两端之间并联有正极与三极管SQK的集电极相连的二极管V1，三极管SQK的基极作为节点切换电路S2的控制端与节点单片机S5的切换电路控制信号输出端相连。节点切换电路S2的每路切换开关具有一个输入端和两个输出端，在控制端的控制下可使每路切换开关的输入端在与两个输出端的通断中进行变换；第一路切换开关的输入端与节点键盘S1的时钟端相连，第二路切换开关的输入端与节点键盘S1的数据端相连；节点键盘信号处理电路S3由键盘时钟信号处理电路S31和键盘数据信号处理电路S32组成；键盘时钟信号处理电路S31的输入端与节点切换电路S2的第一路切换开关的可称为第一输出端的端口相连；键盘数据信号处理电路S32的输入端与节点切换电路S2的第二路切换开关的可称为第一输出端的端口相连；键盘时钟信号处理电路S31的输出端是可输出经过处理后的节点键盘时钟信号的端口，键盘数据信号处理电路S32的输出端是可输出经过处理后的节点键盘数据信号的端口。键盘时钟信号处理电路S31和键盘数据信号处理电路S32均为相应的电感器，该两个电感器可与纠正线路中的分布电容的要求相适应。节点通信信号处理电路S4具有接收电路S41。接收电路S41是具有电平转换和驱动功能的电路，该电路具有信号输入端和信号输出端，接收电路S41的信号输入端是可接收绝对电平传送的通信信号的端口；接收电路S41的信号输出端与节点单片机S5的通信信号输入端相连，节点单片机S5的切换电路控制信号输出端与节点切换电路S2的控制端相连。

本实施例的键盘控制装置可应用于课堂多媒体辅助教学系统。其中的主控端为教师端，节点为学生端。

(实施例2)

见图1并参见图4，其余重复实施例1，不同之处在于：键盘时钟信号处理电路S31和键盘数据信号处理电路S32均为相应的由二至数个电感器串联组成的电感器组，该两个电感器组可与纠正线路中的分布电容的要求相适应。

本实施例的键盘控制装置可应用于课堂多媒体辅助教学系统。

(实施例3)

见图1并参见图4，其余重复实施例1，不同之处在于：键盘时钟信号处理电路S31和键盘数据信号处理电路S32均为具有电平转换和驱动功能的电路，键盘时钟信号处理电路S31的输出端是可按绝对电平输出节点键盘时钟信号的端口，键盘数据信号处理电路S32的输出端是可按绝对电平输出节点键盘数据信号的端口。

实施例3的键盘控制装置可应用于课堂多媒体辅助教学系统或整幢教学楼的多媒体辅助教学系统。当该实施例的键盘控制装置应用于整幢教学楼的多媒体辅助教学系统时，主控端可设置在教学楼的电化教学控制室中，教学楼中的相应的有关教室可设置至少一个节点。

(实施例4)

见图1并参见图4，其余重复实施例1，不同之处在于：键盘时钟信号处理电路S31和键盘数据信号处理电路S32均为具有电平转换和驱动功能的电路，键盘时钟信号处理电路S31的输出端是可按相对电平输出节点键盘时钟信号的端口，键盘数据信号处理电路S32的输出端是可按相对电平输出节点键盘数据信号的端口。

实施例4的键盘控制装置可应用于课堂多媒体辅助教学系统或整幢教学楼的多媒体辅助教学系统。

(实施例5至实施例8)

见图1并参见图4，实施例5与实施例1相对应，实施例6与实施例2相对应，实施例7与实施例3相对应，实施例8与实施例4相对应，实施例5至实施例8的其余部分与对应的实施例相同，不同之处在于：节点通信信号处理电路S4的接收电路S41的信号输入端是可按相对电平传送的通信信号的端口。

实施例5及实施例6的键盘控制装置可应用于课堂多媒体辅助教学系统。实施例7的键盘控制装置可应用于课堂多媒体辅助教学系统或整幢教学楼的多媒体辅助教学系统。实施例8的键盘控制装置可应用于课堂多媒体辅助教学系统、整幢教学楼的多媒体辅助教学系统或整个校园的多媒体辅助教学系统。当该实施例8的键盘控制装置应用于整个校园的多媒体辅助教学系统时，主控端可设置在学校电化教学控制中心室中，教学楼中的相应的有关教室可设置至少一个节点。

(实施例9至实施例16)

见图1并参见图4，实施例9与实施例1相对应，实施例10与实施例2相对应，依此类推，直至实施例16与实施例8相对应，实施例9至实施例16的其余部分与对应的实施例相同，不同之处在于：节点切换电路S2的两路开关的每路具有一个电子开关，两个电子开关具有共同控制端，该共同控制端即为节点切换电路S2的共同控制端；每个电子开关的输入端为一个，输出端为一个。其中的第一电子开关的输入端与节点键盘S1的时钟端相连，输出端与键盘时钟信号处理电路S31的输入端相连；第二电子开关的输入端与节点键盘S1的数据端相连，输出端与键盘数据信号处理电路S32的输入端相连；节点切换电路S2的控制端与节点单片机S5的切换电路控制信号输出端相连。节点单片机S5可以通过其切换电路控制信号输出端输出控制信号至节点切换电路S2的控制端，使两个电子开关同时关断和同时接通。

实施例9至实施例16的键盘控制装置的可应用的场合与对应实施例的可应用场合相同。

(实施例17至实施例24)

见图2并参见图4，实施例17与实施例1相对应，实施例18与实施例2相对应，依此类推，直至实施例24与实施例8相对应，实施例17至实施例24的其余部分与对应的实施例相同，不同之处在于：各实施例的键盘控制装置还具有锁存转换电路S6和显示器S7；显示器S7为发光二极管显示器或液晶显示器；节点单片机S5还设有中断端口、键盘信号输入端口和显示信号输出端口；锁存转换电路S6是将输入的串行信号锁存后再并行输出的电路，该电路具有时钟端、串行输入端和并行输出端口；节点切换电路S2的第一路切换开关的第二输出端与锁存转换电路S6的时钟端相连，节点切换电路S2的第二路切换开关的第二输出端与锁存转换电路S6串行输入端相连；锁存转换电路S6的并行输出端口与节点单片机S5的键盘信号输入端口相连；节点单片机S5的显示信号输出端与显示器S7的显示信号输入端相连；节点单片机S5的中断端口与节点切换电路S2的第二路切换开关的第二输出端相连。

仍参见图4，锁存转换电路S6是由两片具有锁存功能的串行转并行移位寄存器集成电路经过级联而组成的电路；该集成电路具有时钟端、串行输入端、串行输出端和并行输出端口；其中的第一片集成电路S61的时钟端与第二片集成电路S62的时钟端相连，并作为锁存转换电路S6的时钟端；第一片集成电路S61的串行输入端即为锁存转换电路S6的串行输入端，第一片集成电路S61的串行输出端与第二片集成电路S62的串行输入端相连；第一片集成电路S61的并行输出端口与第二片集成电路S62的并行输出端口共同组成锁存转换电路S6的并行输出端口。

实施例17至实施例24的键盘控制装置的可应用的场合除包括对应实施例的可应用场合外。还可应用于具有稳定的+5V直流电源的场合，各实施例的键盘控制装置均可进行有关的键盘操作，在显示器上进行有关信息的显示，还可显示可供读取并存贮于节点单片机ROM中的有关信息，例如英语课本的内容等。

(实施例25至实施例32)

见图2并参见图4，实施例25与实施例17相对应，实施例26与实施例18相对应，依此类推，直至实施例32与实施例24相对应，实施例25至实施例32的其余部分与对应的实施例相同，不同之处在于：节点单片机S5的切换电路控制信号输出端设有两个接线端；节点切换电路S2的两路开关的每路具有二个电子开关，每个电子开关具有一个控制端、一个输入端和一个输出端；每路电子开关中的两个电子开关的输入端共线而构成相应一路的电子开关的输入端。其中的第一路电子开关的输入端与节点键盘S1的时钟端相连，第一路电子开关中的第一电子开关的输出端与键盘时钟信号处理电路S31的输入端相连；第一路电子开关中的第二电子开关的输出端与锁存转换电路S6的时钟端相连。第二路电子开关的输入端与节点键盘S1的数据端相连，第二路电子开关中的第一电子开关的输出端与键盘数据信号处理电路S32的输入端相连；第二路电子开关中的第二电子开关的输出端与锁存转换电路S6的串行输入端相连。两路电子开关中各自的第一电子开关具有共同的控制端，而各自第二电子开关也具有共同的控制端。该两个控制端作为节点切换电路S2的分组控制端与节点单片机S5的切换电路控制信号输出端的相应一个接线端相连。

在其他实施例中，节点单片机S5的切换电路控制信号输出端仍只设一个接线端；节点单片机S5的切换电路控制信号输出端通过导线直接与上述两个控制端中的一个控制端相连，并且在引出一根导线通过反相器与另一个控制端相连，而使节点切换电路S2仍只有一个共同的控制端。

实施例25至实施例32的键盘控制装置的可应用的场合与对应实施例的可应用场合相同。

(实施例33至实施例40)

见图3并参见图4，实施例33与实施例17相对应，实施例34与实施例18相对应，实施例35与实施例19相对应，实施例36与实施例20相对应，实施例37与实施例25相对应，实施例38与实施例26相对应，实施例39与实施例27相对应，实施例40与实施例28相对应；实施例33至实施例40的其余部分与对应的实施例相同，不同之处在于：各实施例的键盘控制装置的节点通信信号处理电路S4还具有发送电路S42，发送电路S42是具有电平转换和驱动功能的电路，该电路具有信号输入端和信号输出端；发送电路S42的信号输出端是可发送按绝对电平传送的通信信号的端口。节点单片机S5还具有通信信号输出端；节点单片机S5的通信信号输出端与发送电路S42的信号输入端相连。节点单片机S5还具有发送电路控制信号输出端；节点通信信号处理电路S4的发送电路S42还具有控制端；节点单片机S5发送电路控制信号输出端与发送电路S42的控制端相连。

实施例33至实施例40的键盘控制装置的可应用的场合与对应实施例的可应用场合相同。

(实施例41至实施例47)

见图3并参见图4，实施例41与实施例21相对应，实施例42与实施例22相对应，实施例43与实施例24相对应，实施例44与实施例29相对应，实施例45与实施例30相对应，实施例46与实施例31相对应，实施例47与实施例32相对应；实施例41至实施例47的其余部分与对应的实施例相同，不同之处在于：各实施例的键盘控制装置的节点通信信号处理电路S4还具有发送电路S42，发送电路S42是具有电平转换和驱动功能的电路，该电路具有信号输入端和信号输出端；发送电路S42的信号输出端是可发送按相对电平传送的通信信号的端口。节点单片机S5还具有通信信号输出端；节点单片机S5的通信信号输出端与发送电路S42的信号输入端相连。节点单片机S5还具有发送电路控制信号输出端；节点通信信号处理电路S4的发送电路S42还具有控制端：节点单片机S5发送电路控制信号输出端与发送电路S42的控制端相连。

实施例41至实施例47的键盘控制装置的可应用的场合与对应实施例的可应用场合相同。

(实施例48)

见图3及图4，本实施例的其余部分与实施例23相同，不同之处在于：本实施例的键盘控制装置的节点通信信号处理电路S4还具有发送电路S42，发送电路S42是具有电平转换和驱动功能的电路，该电路具有信号输入端和信号输出端；发送电路S42的信号输出端是可发送按相对电平传送的通信信号的端口。节点单片机S5还具有通信信号输出端；节点单片机S5的通信信号输出端与发送电路S42的信号输入端相连。节点单片机S5还具有发送电路控制信号输出端；节点通信信号处理电路S4的发送电路S42还具有控制端；节点单片机S5发送电路控制信号输出端与发送电路S42的控制端相连。本实施例的键盘控制装置的可应用的场合与实施例23的可应用场合相同——可用于课堂多媒体辅助教学系统或整幢教学楼的多媒体辅助教学系统。

以下结合图4对本实施例作进一步说明。本实施例中组成键盘控制装置100的各个元器件以及它们相互之间的连接关系已由图4给出。其中：

节点键盘S1是普通的PC键盘的变形。节点键盘S1对外的连接端与普通PC键盘一样均具有电源端、接地端、数据端和时钟端。但本实用新型的节点键盘S1的电源端和接地端与数据端和时钟端分开设置。在使用时电源端与位于节点处的直流电源相连，接地端接节点键盘控制装置100的电路板的地线。这样的结构和连接方式，在节点键盘S1接入节点后，可以由专门的直流电源装置向节点键盘S1中的键盘芯片提供正常工作所需的工作电压。

节点切换电路S2由双路、高速、低导通电阻RY5W-K型继电器KA、三极管SQK和二极管V1组成；继电器KA的第一路切换开关的输入端3脚作为时钟信号输入端且与节点键盘S1的时钟端相连，第一路切换开关的两个输出端中的输出端4脚为第一输出端，输出端2脚为第二输出端；第二切换开关的输入端8脚为数据信号输入端且与节点键盘S1的数据端相连，第二切换开关中的两个输出端中的输出端7脚为第一输出端，输出端9脚为第二输出端。线圈KA-1的一端10脚接+5V的电源，另一端1脚与三极管SQK的集电极相连，三极管SQK的发射极接地，三极管SQK的基极作为节点切换电路S2的控制端。二极管V1并联在继电器线圈KA-1的两端，且其负极与+5V的电源相连，二极管V1用于在切换至失电位置时、对线圈KA-1进行保护，防止产生振荡而影响线圈KA-1使用寿命。节点切换电路S2的两路切换开关的常闭触点为输出端2脚和输出端9脚。

节点键盘信号处理电路S3采用型号为MC1488的集成芯片，在其它实施例中也可采用MAX232或TC232芯片。本实施例采用MC1488集成芯片中4个具有电平转换和驱动功能的与非门电路中的2个，其中用作键盘时钟信号处理电路S31的第一个与非门电路的两个输入端4脚和5脚共线，用作键盘数据信号处理电路S32的第二个与非门电路的两个输入端9脚和10脚共线。第一与非门电路的输入端与节点切换电路S2的第一路切换开关的输出键盘时钟信号的第一输出端4脚相连；第二与非门电路的输入端与节点切换电路S2的第二路切换开关的输出键盘数据信号第一输出端7脚相连。MC1488集成芯片在其相应的与非门电路的输入端共线的情况下，当输入端输入的电平为高电平时，则输出-12V的低电平；当输入端输入的电平为低电平时，则输出+12V的高电平。所以，键盘的时钟信号和数据信号均以±12V的方波信号在键盘控制装置的键盘信号输出端口输出。这种结构的节点键盘信号处理电路S3，使节点键盘S1在通过有关电路对系统计算机T1进行操作时，只能向系统计算机T1发出信号，而不能接收系统计算机T1的信号，节点键盘S1的3个指示灯由节点单片机S5控制点亮。这样，可使键盘的指示灯能正常工作。

锁存转换电路S6由两片4094集成芯片级联组成，4094集成芯片是具有锁存功能的串行转并行移位寄存器的集成电路；其中的第一片集成电路4094的时钟端CLK端3脚与第二片集成电路4094的时钟端CLK端3脚相连，并与节点切换电路S2的第一切换开关的输出时钟信号的常闭触点的第二输出端2相连：第一片集成电路4094的串行输入端D端2脚与节点切换电路S2的第二切换开关的输出数据信号的常闭触点的第二输出端9相连；第一片集成电路4094的串行输出端OS端9脚与第二片集成电路4094的串行输入端D端2脚相连；第二片集成电路4094的并行输出端口Q1、Q2端和第一片集成电路4094的并行输出端口Q3至Q8端共同组成锁存转换电路S6的并行输出端口。本实施例输出数据的方式是经过串转并移位寄存器，将接收到的按键扫描码以并行方式输出至节点单片机S5。在其它实施例中可以将按键扫描码直接以串行方式送入节点单片机S5。

节点单片机S5采用型号为AT89C51的8位单片机，在其他实施例中也可以采用功能类似的其它单片机。单片机AT89C51的I/O端口中的P3.1端与节点切换电路S2的控制端三极管SQK的基极相连，I/O端口中的P2.0至P2.7端与锁存转换电路S6的并行输出端口对应相连，I/O端口中的P0.0至P0.7和P1.4至P1.7端口为显示信号输出端，I/O端口中的P3.4端为发送电路S42的控制信号输出端；单片机AT89C51的中断端口与切换电路S2的第二路切换开关的输出数据信号的常闭触点的第二输出端9脚相连；单片机AT89C51的通信端口中的TXD端为串行信号输出端，RXD端为串行信号输入端；单片机AT89C51其它有关端口的连接关系见图4，本实施例中在有关的I/O端口上连接扩展存贮器。

显示器S7为液晶点阵显示器，按2行、每行16个字进行设置，并按5×8的规格设置每个字。显示器S7的信号输入端与单片机AT89C51的I/O端口的作为显示信号输出端的P0.0至P0.7和P1.4至P1.7端口相连。

节点通信信号处理电路S4选取2片DS75176B芯片，该型号的芯片可接收按相对电平传送的485通信信号，经过电平转换和驱动后，输出+5V的方波信号(TTL电平，下同)；或者接收+5V的方波信号(TTL电平，下同)经过电平转换和驱动后，输出按相对电平传送的485通信信号。在其它实施例中也可采用接收和发送按相对电平传送422通信信号的芯片，或接收和发送按绝对电平传送232通信信号的芯片。本实施例中第一片DS75176B芯片用作接收电路S41，第二片DS75176B芯片用作发送电路S42。第一片DS75176B芯片的2脚和3脚接地，而使芯片按照接收485通信信号的模式工作，且其信号输出端R端1脚与单片机S5的通信端口的RXD端相连，而向单片机S5传送所接收的信号，而其接收端A端6脚和B端7脚则是可接收外界输入的485通信信号的端口。第二片DS75176B芯片的2脚和3脚与节点单片机S5的I/O端口中的P3.4端相连，而使芯片在单片机S5的控制下按照发送485通信信号的模式工作，且其信号输入端D端4脚与单片机S5的通信端口的TXD端相连，而接收单片机S5所发出的通信信号，其发送端A端6脚和B端7脚则是可向外界发送485通信信号的端口。

键盘控制装置设有直流稳压电源输入端口，其中有直流+12V、-12V、+5V电源的输入接口。+12V和-12V的电源接口与节点键盘信号处理电路S3的相应的电源端相连，+5V电源接口与节点键盘S1、节点切换电路S2、锁存转换电路S6、节点单片机S5、显示器S7和节点通信信号处理电路S4的电源端相连。

(应用例1)

见图5及图6，由实施例48所得的键盘控制装置100可用于总线型多媒体辅助教学系统或星型多媒体辅助教学系统，本应用例用于总线型课堂多媒体辅助教学系统。该系统的位于教师端的主控装置通过总线可以控制位于学生端的10多个至200个的节点。每个学生节点除实施例48的键盘控制装置100外，还设有600×800象素或600×800象素以上的显示器、学生节点鼠标和音频信号输入输出装置等。各节点键盘信号处理电路S3的作为键盘时钟信号处理电路S31的相应的MC1488的第一与非门电路的输出端6脚与键盘总线的时钟线相连，各节点键盘信号处理电路S3的作为键盘数据信号处理电路S32的相应的MC1488的第二与非门电路的输出端8脚与键盘总线的数据总线相连。各节点通信信号处理电路S4的用于接收电路S41的第一片DS75176B芯片的6脚和7脚与第一组通信总线相连，各节点通信信号处理电路S4的用于发送电路S42的第二片DS75176B芯片的6脚和7脚与第二组通信总线相连。

主控装置具有系统计算机T1、主控端通信信号处理电路T2、主控端单片机T3、主控端键盘T4、主控端节点键盘信号处理电路T5、主控端切换电路T6、系统计算机键盘接口T7和直流稳压电源T8。主控端通信信号处理电路T2具有第一发送电路T21、第二发送电路T24、第一接收电路T22和第二接收电路T23；主控端节点键盘信号处理电路T5具有节点键盘时钟信号处理电路T51和节点键盘数据信号处理电路T52。另外，主控装置还设有主控端显示器、主控端鼠标、主控端音频信号输入输出装置以及音像信号分路器等。

直流稳压电源T8设有交流220V的电源输入端口和直流+12V、-12V、+5V电源输出端口。

系统计算机T1为通用的PC机，其硬盘中设有多媒体辅助教学系统的系统软件。系统计算机T1的通信端口中的RXD端为RS232通信信号输入端，TXD端为RS232通信信号输出端，RXD端以±12V方波的形式接收RS232通信信号，TXD端以±12V方波的形式发出RS232通信信号。系统计算机T1的键盘接口以+5V方波的形式接收键盘信号和向键盘发出信号。

主控端通信信号处理电路T2采用了一片型号为MC1489的集成电路、一片型号为MC1488的集成电路和两片型号为DS75176B的集成电路。集成电路MC1489和MC1488中均含有4个具有电平转换和驱动功能的与非门电路，MC1489的与非门电路可以将±12V的方波信号转换成+5V的方波信号，而MC1488的与非门电路可以将+5V的方波信号转换成±12V的方波信号。集成电路DS75176B也是具有电平转换和驱动功能的集成电路，该集成电路可以按485通信方式发送信号——将一路+5V的方波信号转换成按相对电平发送的两路方波信号，或者按485通信方式接收信号——将两路按相对电平发送的方波信号转换成一路+5V的方波信号。第一发送电路T21包括集成电路MC1489中的一个与非门电路和第一片DS75176B集成电路；第二发送电路T24的主要部分是集成电路MC1489中的另一个与非门电路；第一接收电路T22包括集成电路MC1488中的一个与非门电路和第二片DS75176B集成电路；第二接收电路T23的主要部分是集成电路MC1488中的另一个与非门电路。

第一发送电路T21向DS75176B集成电路的使能端RE端和DE端接+5V高电平，而将该集成电路设置成在将一路+5V的方波信号转换成两路相对电平的方波信号的状态下工作；第一接收电路T22的DS75176B集成电路的使能端RE端和DE端接地，而将该集成电路设置成在将两路相对电平的方波信号转换成+5V的一路方波信号的状态下工作。第一发送电路T21的与非门电路的输入端(MC1489的1脚)与系统计算机T1的TXD端相连，第一发送电路T21的与非门电路的输出端(MC1489的3脚)与第一片DS75176B集成电路的绝对电平输入端D端相连，第一片DS75176B集成电路的两路相对电平方波信号输出端A端和B端与第一组通信总线相连。第一接收电路T22的与非门电路的输出端(MC1488的6脚)通过二极管D11与系统计算机T1的RXD端相连，第一接收电路T22的与非门电路的输入端(MC1488的4脚和5脚)与第二片DS75176B集成电路的绝对电平输出端R端相连，第二片DS75176B集成电路的两路相对电平方波信号输入端A端和B端与第二组通信总线相连。

第二发送电路T24的与非门电路的输入端(MC1489的4脚)与系统计算机T1的TXD端相连。第二接收电路T23的与非门电路的输出端(MC1488的8脚)通过二极管D12与系统计算机T1的RXD端相连。

主控端单片机T3采用型号为AT89C51的8位单片机。单片机T3设有以8个端口为1组的4组输入输出端口。主控端单片机T3的晶振端X1端和X2端与其晶振电路相连，主控端单片机T3的复位端Reset端与其复位电路相连。主控端单片机T3设有串行通信端口RXD端和TXD端以及中断端口1NT0端。主控端单片机T3的串行通信端口RXD端与第二发送电路T24的与非门电路的输出端(MC1489的6脚)相连，TXD端与第二接收电路T23的与非门电路的输入端(MC1488的9脚和10脚)相连。

主控端键盘T4与节点键盘S1一样也是普通键盘的变形，其对外的连接端中的电源端和接地端与数据端和时钟端分开设置，电源端与直流稳压电源T8的+5V的电源输出端直接连接，主控端键盘T4的地线接系统的地线。

主控端节点键盘信号处理电路T5的结构与节点键盘信号处理电路S2的结构相对应，所采用的型号为MC1489的集成芯片中含有4个可以将±12V的方波信号转换成+5V的方波信号的与非门电路，本应用例只用其中的两个；该MC1489的集成芯片的第一与非门电路作为节点键盘时钟信号处理电路T51，其输入端1脚与键盘总线的时钟线相连；该MC1489的集成芯片的第二与非门电路作为节点键盘数据信号处理电路T52，其输入端4脚与键盘总线的数据线相连。

主控端切换电路T6的结构与节点切换电路S2的结构基本相同，所采用的器件有双路、高速、低导通电阻RY5W-K型继电器KB、三极管TQK和二极管V2。但是其两路切换开关中的每路切换开关均具有两个输入端和一个输出端。其连接关系是：继电器KB的第一路切换开关的第一输入端9脚与主控端键盘T4的时钟端相连，第一路切换开关的第二输入端7脚与主控端节点键盘信号处理电路T5的节点键盘时钟信号处理电路T51的输出端3脚相连，第一路切换开关的输出端8脚与计算机键盘接口T7的时钟端CLK端相连；继电器KB的第二路切换开关的第一输入端2脚与主控端键盘T4的数据端相连，第二路切换开关的第二输入端4脚与主控端节点键盘信号处理电路T5的节点键盘数据信号处理电路T52的输出端6脚相连，第二路切换开关的输出端3脚与计算机键盘接口T7的数据端DATA端相连；继电器KB的线圈KB-1的一端10脚接+5V的电源，另一端1脚与三极管TQK的集电极相连，三极管TQK的发射极接地，三极管TQK的基极作为主控端切换电路T6的控制端。二极管V2并联在继电器线圈KB-1的两端，且其负极与+5V的电源相连，二极管V2用于在切换至失电位置时、对线圈KB-1进行保护，防止产生振荡而影响线圈KB-1使用寿命。主控端切换电路T6的两路切换开关的常闭触点为输入端9脚和输入端2脚。

本应用例中的系统工作时，首先在直流稳压电路T8的交流输入端口接通市电，而使系统的各个电路上电。此时的主控端切换电路T6处于将主控端键盘T4的信号接入系统计算机键盘接口T7的状态，各节点切换电路S2处于将节点键盘S1的信号接入各自的锁存转换电路S6的状态。教师可以通过操作主控端的键盘T4或鼠标对系统计算机T1进行有关的操作。例如：通过点击主控端鼠标或操作主控端键盘T4，使系统计算机T1的音频信号输出端输出音频信号至音像分路器，再由音像分路器送至各节点处的音响设备和视频设备；教师也可操作键盘T4通过主控端通信信号处理电路T2向各节点发出有关的考试题目等。若教师要让某个学生回答问题时，则可通过操作主控端键盘T4使指定节点的学生享有对系统计算机的控制权，而回答问题，这时其它节点上的学生和主控端的教师都可通过视频设备看到该学生的回答情况。若教师要请其他学生回答问题时，可先夺回控制权，再将控制权交给另外的节点；或者教师也可夺回控制权组织全班教学。具体过程如下：

在通常状态下，由教师操作主控端鼠标或键盘T4对整个课堂教学进行组织。此时，主控端切换电路T6的两个公共输出端3脚和8脚分别接系统计算机键盘接口T7的数据端与时钟端。主控端切换电路T6的两个常闭端2和9分别连接主控端键盘T4的数据端与时钟端。即主控端切换电路T6的2脚与3脚平时是相连的，9脚与8脚平时也是相连的。主控端键盘T4的地线端与系统地线相连。主控端键盘T4的电源端由系统的+5V电源供电。主控端单片机T3控制主控端切换电路T6的切换状态。主控端单片机T3的与主控端切换电路T6的三极管TQK的基极相连的端口P3.4端输出低电平时，主控端切换电路T6处于通常的工作状态，这时系统计算机T1由主控端键盘T3进行操作，而可将有关的音视频信号通过音像分路器传递到位于各节点处的音视频设备，将与各节点键盘控制装置有关的信号由系统计算机T1的串行通信端口输出，经主控端通信信号处理电路T2的第一发送电路T21处理后发送至第一组通信总线；而各节点的通信信号处理电路S4的接收电路S41接收到该信号进行转换后，送至各自节点单片机S5中，各个节点单片机S5对该信号中的标识码进行判断后，决定是否处理该信号，从而可进行有关的教学活动。

节点单片机S5控制各自节点切换电路S2的工作状态。节点单片机S5与各自节点切换电路S2的三极管SQK基极相连接的端口为低电平时，节点切换电路S2处于通常的工作状态，学生通过操作节点键盘S1，则可通过节点切换电路S2将击键所得的串行扫描码数据经锁存转换电路S6变为并行数据送入节点单片机S5中，经节点单片机S5识别判断，完成节点有关的各项工作，如节点的控制工作、包括正常的英语考试在内的无纸化考试、通用键盘的录入训练、外语学习等工作。当每个学生同时使用各自的键盘时，每个节点的显示器S7可显示该节点键盘S1的输入内容，包括考试答案、控制信息等，也可供指法练习、录入训练、外语学习等应用。

当系统要求某学生回答问题、对有关的习题进行演算时，教师可以通过将系统计算机T1的控制权交给特定学生而由该学生通过其节点键盘S1进行示范。教师可以通过鼠标点击或键盘操作选中运行有关的程序，然后再在屏幕上选中某学生处的节点，此时，各节点单片机S5在接到系统计算机通过主控端通信信号处理电路T2和各节点通信信号处理电路S4传送的命令后，与命令中的标识码相对应的特定的节点单片机S5执行有关的命令，给本节点的节点切换电路S2的三极管的SQK基极送一个高电平，使节点切换电路S2的工作状态被转换。该节点切换电路S2的2脚与3脚断开，4脚与3脚接通；9脚与8脚断开，7脚与8脚接通。该节点键盘S1的数据编码信号、时钟编码信号不再经过本节点的锁存转换电路S6进入该节点单片机S5，而是经节点键盘信号处理电路S3作电平转换并驱动后进入系统键盘总线。系统计算机T1给该节点单片机S5发命令的同时，通过主控端单片机T3给主控端切换电路T6的三极管TQK的基极送一个高电平，使主控端切换电路T6的工作状态发生变化，这时主控端切换电路T6的2脚与3脚断开、4脚与3脚接通；9脚与8脚断开、7脚与8脚接通。由系统键盘总线送来的节点键盘数据编码信号、时钟编码信号，经主控端节点键盘信号处理电路T5作电平转换后，经主控端切换电路T6进入系统计算机的键盘接口T7。这样，该学生就能用自己的节点键盘S1全功能操作系统计算机T1了。

在某节点键盘S1控制系统计算机T1的情况下，如果教师要重新获得操作系统计算机T1的权利，教师只须按下主控端键盘T4的任意键，学生就将失去操作权，教师就能用主控端键盘T4全功能操作系统计算机T1了。具体过程是：按下主控端键盘T4的任意键，则被按键的数据信号经过主控端单片机T3的INT0端口在单片机T3内产生一个外部中断。此中断信号使主控端单片机执行两项任务。第一项任务是让主控端单片机T3向系统计算机T1通过其串行通信端口的TXD端发送一个有效电平，经过主控端通信信号处理电路T2的第二接收电路T23及二极管D12后从系统计算机T1的RS232串行通讯端口的RXD端进入系统计算机T1，系统计算机T1接收到该信号后，则由其串行通信端口的TXD端通过主控端通信信号处理电路T2的第一发送电路T21以及各节点的节点通信信号处理电路S4的接收电路S41向各节点的单片机S5发出带有特定标识码的有关命令，其余的节点单片机S5(包括主控端单片机T3)对此命令进行识别后，则不再解读下去，也不会执行该命令，而相应的节点单片机S5收到该命令后，立即由其P3.1端给节点切换电路S2的三极管SQK的基极送一个低电平，让该节点切换电路S2的工作状态恢复通常状态：使该节点切换电路S2的3脚与4脚断开、3脚与2脚接通；8脚与7脚断开、8脚与9脚接通，这时该节点的节点键盘S1失去对系统计算机T1的操作权。主控端单片机T3执行的第二项任务是使主控端键盘T4与系统计算机T1对应接口连通。为此，主控端单片机T3由其P3.4端给主控端切换电路T6的三极管TQK的基极送一个低电平，让主控端切换电路T6的工作状态发生变化，即使主控端切换电路T6的3脚与4脚断开、3脚与2脚接通；8脚与7脚断开、8脚与9脚接通。这时教师就能用主控端键盘T4正常操作系统计算机T1了。

(应用例2)

本应用例的系统可用于星型多媒体辅助教学系统中，不论在节点还是在主控端，键盘连接的电路原理，与总线型多媒体辅助教学系统中的情况完全相同；不同之处在于：在星型系统中，取消总线。主控端的节点键盘信号处理电路T5的数量与节点数量相同，且各节点的键盘信号处理电路S3与主控端的相应的一个节点键盘信号处理电路T5相连，主控端的各个节点键盘信号处理电路T5的节点键盘时钟信号处理电路T51的输出端均与主控端切换电路T6的第一路切换开关的一个输入端7脚相连，主控端的各个节点键盘信号处理电路T5的节点键盘数据信号处理电路T52的输出端均与主控端切换电路T6的第二路切换开关的一个输入端4脚相连；另外，主控端的通信信号处理电路T2的第一发送电路T21和第一接收电路T22的数量与节点数相同，且各节点的通信信号处理电路S4的接收电路S41的接收端A端6脚和B端7脚通过导线(最长可达1200米或更长)与主控端通信信号处理电路T2的第一发送电路T21的相应的端口连接，各节点的通信信号处理电路S4的发送电路S42的发送端A端6脚和B端7脚通过导线与主控端通信信号处理电路T2的第一接收电路T22的相应的端口连接；主控端的各通信信号处理电路T2的第一发送电路T21的输入端均与系统计算机T1的TXD端相连，各通信信号处理电路T2的第一接收电路T22的输出端均与系统计算机T1的RXD端相连。

星型多媒体辅助教学系统与总线型多媒体辅助教学系统相比导线很多，主控端电路板很多，成本也较高；但开发、维护、修理都比较容易。

Claims (10)

1、一种多媒体辅助教学系统节点的键盘控制装置，具有节点键盘(S1)，其特征在于：还具有节点切换电路(S2)、节点键盘信号处理电路(S3)、节点通信信号处理电路(S4)和节点单片机(S5)、；节点键盘(S1)的电源端是使用时直接与外接直流电源相连的端口；节点切换电路(S2)具有两路开关，包括该两路开关的节点切换电路(S2)具有共同的控制端或分组的控制端；每路开关的输入端为一个，输出端为一个或两个；第一路开关的输入端与节点键盘(S1)的时钟端相连，第二路开关的输入端与节点键盘(S1)的数据端相连；节点键盘信号处理电路(S3)由键盘时钟信号处理电路(S31)和键盘数据信号处理电路(S32)组成；键盘时钟信号处理电路(S31)的输入端与节点切换电路(S2)的第一路开关的可称为第一输出端的端口相连；键盘数据信号处理电路(S32)的输入端与节点切换电路(S2)的第二路开关的可称为第一输出端的端口相连；键盘时钟信号处理电路(S31)的输出端是可输出经过处理后的节点键盘时钟信号的端口，键盘数据信号处理电路(S32)的输出端是可输出经过处理后的节点键盘数据信号的端口；节点通信信号处理电路(S4)具有接收电路(S41)；接收电路(S41)是具有电平转换和驱动功能的电路，该电路具有信号输入端和信号输出端，接收电路(S41)的信号输入端是可接收按相对电平传送的通信信号或按绝对电平传送的通信信号的端口；节点单片机(S5)具有通信信号输入端和切换电路控制信号输出端，节点单片机(S5)的通信信号输入端与接收电路(S41)的信号输出端相连，节点单片机(S5)的切换电路控制信号输出端与节点切换电路(S2)的控制端相连。

2、根据权利要求1所述的多媒体辅助教学系统节点的键盘控制装置，其特征在于：键盘时钟信号处理电路(S31)和键盘数据信号处理电路(S32)是电感器或二至数个电感器串联组成的电感器组。

3、根据权利要求1所述的多媒体辅助教学系统节点的键盘控制装置，其特征在于：键盘时钟信号处理电路(S31)和键盘数据信号处理电路(S32)均为具有电平转换和驱动功能的电路，键盘时钟信号处理电路(S31)的输出端是可按绝对电平或相对电平输出节点键盘时钟信号的端口，键盘数据信号处理电路(S32)的输出端是可按绝对电平或相对电平输出节点键盘数据信号的端口。

4、根据权利要求1所述的多媒体辅助教学系统节点的键盘控制装置，其特征在于：节点切换电路(S2)是具有共同控制端的电路，节点切换电路(S2)为双路电磁继电器(KA)，双路电磁继电器(KA)具有联动的两路切换开关每路切换开关均具有两个输出端；双路电磁继电器(KA)的线圈(KA-I)同时对两路切换开关进行控制；线圈(KA-I)的一端作为节点切换电路(S2)的控制端与节点单片机(S5)的切换电路控制信号输出端相连，另一端接地。

5、根据权利要求1所述的多媒体辅助教学系统节点的键盘控制装置，其特征在于：节点切换电路(S2)是具有共同控制端的电路，节点切换电路(S2)具有双路电磁继电器(KA)和三极管(SQK)；双路电磁继电器(KA)具有联动的两路切换开关；每路切换开关均具有两个输出端；双路电磁继电器(KA)的线圈(KA4)同时对两路切换开关进行控制；线圈(KA-I)的一端为电源端，另一端与三极管(SQK)的集电极相连，三极管(SQK)的发射极接地，三极管(SQK)的基极作为节点切换电路(S2)的控制端与节点单片机(S5)的切换电路控制信号输出端相连。

6、根据权利要求5所述的多媒体辅助教学系统节点的键盘控制装置，其特征在于：在双路电磁继电器(KA)的线圈(KA-I)的两端之间并联有正极与三极管SQK的集电极相连的二极管(V1)。

7、根据权利要求4至6之一所述的多媒体辅助教学系统节点的键盘控制装置，其特征在于：本控制装置还具有锁存转换电路(S6)和显示器(S7)；显示器(S7)为发光二极管显示器或液晶显示器；节点单片机(S5)还设有中断端口、键盘信号输入端口和显示信号输出端口；锁存转换电路(S6)是将输入的串行信号锁存后再并行输出的电路，该电路具有时钟端、串行输入端和并行输出端口；节点切换电路(S2)的第一路切换开关的第二输出端与锁存转换电路(S6)的时钟端相连，节点切换电路(S2)的第二路切换开关的第二输出端与锁存转换电路(S6)串行输入端相连；锁存转换电路(S6)的并行输出端口与节点单片机(S5)的键盘信号输入端口相连；节点单片机(S5)的显示信号输出端与显示器(S7)的显示信号输入端相连；节点单片机(S5)的中断端口与节点切换电路(S2)的第一路切换开关的第二输出端或第二路切换开关的第二输出端相连。

8、根据权利要求7所述的多媒体辅助教学系统节点的键盘控制装置，其特征在于；锁存转换电路(S6)是由两片具有锁存功能的串行转并行移位寄存器集成电路经过级联而组成的电路；该集成电路具有时钟端、串行输入端、串行输出端和并行输出端口；其中的第一片集成电路(S61)的时钟端与第二片集成电路(S62)的时钟端相连，并作为锁存转换电路(S6)的时钟端；第一片集成电路(S61)的串行输入端即为锁存转换电路(S6)的串行输入端，第一片集成电路(S61)的串行输出端与第二片集成电路(S62)的串行输入端相连；第一片集成电路(S61)的并行输出端口与第二片集成电路(S62)的并行输出端口共同组成锁存转换电路(S6)的并行输出端口。

9、根据权利要求7所述的多媒体辅助教学系统节点的键盘控制装置，其特征在于：节点通信信号处理电路(S4)还具有发送电路(S42)，发送电路(S42)是具有电平转换和驱动功能的电路，该电路具有信号输入端和信号输出端；发送电路(S42)的信号输出端是可发送按相对电平传送的通信信号或按绝对电平传送的通信信号的端口；节点单片机(S5)还具有通信信号输出端；节点单片机(S5)的通信信号输出端与发送电路(S42)的信号输入端相连。

10、根据权利要求9所述的多媒体辅助教学系统节点的键盘控制装置，其特征在于：节点单片机(S5)还具有发送电路控制信号输出端；节点通信信号处理电路(S4)的发送电路(S42)还具有控制端；节点单片机(S5)发送电路控制信号输出端与发送电路(S42)的控制端相连；节点通信信号处理电路(S4)的接收电路(S41)的信号输入端是可接收按相对电平传送的通信信号的端口，发送电路(S42)的信号输出端是可发送按相对电平传送的通信信号的端口。

Images