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多媒体中央控制器智能电子产品设计专业毕业论文精品
常州信息职业技术学院
学生毕业设计（毕业论文）
系别：
计算机\软件学院
专业：
计算机应用
班号：
计应073
学生姓名：
黄玉胜
学生学号：
0708143319
设计（论文）题目：
多媒体中央控制器
指导教师：
王璐
设计地点：
常州信息职业技术学院
起迄日期：
09.06.01~09.08.20
毕业设计（论文）任务书
专业计算机应用班级计应073姓名黄玉胜
一、课题名称：
多媒体中央控制器
二、主要技术指标：
1、实现单片机系统对多媒体设备的多元控制,主要是视频和音频的切换；
2、实现PC机与单片机的通信，用于对媒体设备的参数设置;
3、用户通过键盘与单片机系统交互。
三、工作内容和要求：
1、设计PCB和制作硬件电路。
要求：
硬件电路的实现必须保证系统能正常工作；_
2、设计上位机程序。
要求：
保证上下机的正常通信。
3、设计单片机程序，。
要求：
保证系统功能的实现。
4、设计测试程序。
要求：
实现上位机对下位机的监控和状态模拟。
5、系统辅助设计。
要求：
能协助系统调试，能有助于系统的完善。
我主要负责上位机设计，首先要明确上位机的作用，主要包括界面设计和程序设计两部分，界面设计
主要用于对媒体设备参数的设置，主要是投影仪的预热参数和散热参数，相关参数可查阅资料获取，程
序设计主要是通过串口实现与下位机之间的通信，主要是向下位机发送参数进行设置和接收下位机发
送的指令以便进行实时监控。
四、主要参考文献：
___《接口技术讲义》吕勇（常州信息学院校内教材）
《智能电子产品设计》黄维翼等（常州信息学院校内教材）
《单片机系统开发实例经典》戢卫平等编冶金工业出版社2006.04第一版
《单片机应用开发技术》李兴国等编北京大学出版社2007.08
目录
多媒体中央控制器1
前言1
第1章总体设计1
1.1多媒体中央控制系统的研究背景1
1.2.1多媒体中央控制系统的现状1
1.2.2多媒体中央控制系统的发展2
第2章多媒体中央控制器系统概述2
2.1系统功能概述2
2.2技术指标3
2.3系统结构框图3
第3章控制电路的设计5
3.1音视频切换电路5
3.2串行接口电路设计5
3.3键盘系统的设计6
3.4E2PROM的扩展7
第4章系统控制软件设计8
4.1界面设计8
4.2上位机软件设计8
4.3下位机设计11
4.4综合测试20
第5章项目体会21
第6章结束语22
谢辞22
参考文献22
附录23
附录1元器件清单23
附录2原理图24
多媒体中央控制器
黄玉胜
（常州信息职业技术学院，江苏）
摘要：
随着多媒体技术和网络技术的飞速发展，以及国家对教育的越来越重视，教育信息化已经成为现代教育发展的主要方向。
为了适应现代化教学的需要，多媒体教学系统因其充分利用丰富的教学资源、灵活生动的教学方式等优点而得到广泛的应用。
本文介绍了采用AT89C52单片机为主控芯片，与X9313、CD4051、X25045、MAX232、74HC157等外围芯片共同构成多媒体中央控制器的核心器件的设计，该仪器具有性价比高、控制功能全、体积小以及使用方便快捷等特点。
系统采用上、下位机的结构构建，上位机主要是向下位机发送参数进行设置和接收下位机发送的指令以便进行实时监控，下位机主要是向上位机发送指令，整个系统分为工作阶段和学习阶段。
PC机与单片机之间的通信采用RS232接口，文章给出了实现该系统功能的显示电路和单片机控制电路的设计，且在显示模块的设计中采用动态扫描的方法，从而降低了硬件成本，节约了单片机的I/O口资源。
经过软硬件的多次调试和测试后，整个系统运行效果良好。
同时，设计中针对数据的可靠传输和通讯过程中可能出现的干扰等题也给出了相应的合理解决方案。
该系统的设计采用高级语言c和c++builder开发环境，在这些平台上实现PC机与单片机的通讯。
关键词：
电化教学多媒体单片机总线串行通信
Multimediacentralcontroller
HuangYuSheng
（ChangzhouCollegeofInformationTechnology,JiangSu）
Abstract:
Withthemultimediatechnologyandtherapiddevelopmentofnetworktechnology,aswellasthestate'sincreasingemphasisoneducation,education,informationtechnologydevelopmentofmoderneducationhasbecomethemaindirection.Inordertoadapttotheneedsofmodernteachingandmultimediateachingsystemstakefulladvantageofitsrichteachingresources,dynamicteachingmethods,etc.havebeenwidelyused.
ThisarticledescribesusingAT89C52single-chipchipsetforthehost,withtheX9313,CD4051,X25045,MAX232,74HC157chipperipheralssuchasmulti-mediaconstitutethecoreofthecentralcontrollerdevicedesign,theinstrumenthasacost-effectivetocontrolthefunctionofthewhole,smallsizeandconvenientfeaturessuchas.System,thelowerthestructureofmachinebuilding,themainPCisdown-bitmachinetosendandreceiveparameterssetunderthecrew'sinstructionstosendreal-timemonitoring,thenextcrewissentup-bitmachineinstructions,theworkoftheentiresystemisdividedintostagesandstagesoflearning.BetweenPCandMCUinterfacecommunicationusingRS232,thearticlegivesthefeatureofthesystemtoachievethedisplaycircuitandthedesignofsingle-chipcontrolcircuit,andthedisplaymoduleinthedesignofdynamicscanningmethod,whichreducesthehardwarecosts,savingtheMCUI/Oportresources.Afternumeroushardwareandsoftwaredebuggingandtesting,theentiresystemisrunningwell.Atthesametime,thedesignforreliabledatatransmissionandcommunicationprocess,suchaspossibleinterferencewiththecorrespondingtitleisalsoareasonablesolution.Thesystemdesignusesthehigh-levellanguagecandc++builderdevelopmentenvironment,theachievementofthesePC-platformandsingle-chipcommunications.
Keyword:
PowerofteachingmultimediaSingle-chipbusSerialcommunication
前言
进入信息时代，随着计算机技术、多媒体技术的不断发展，在各个领域的应用也越来越广泛。
由计算机技术设备与多媒体技术设备组成的多媒体教室在教学中的应用相当普及，成为了实现教学的现代化的主要手段。
由于构成多媒体教室的设备种类多，操作复杂繁琐，实际教学应用相当困难。
为了解决这些问题，能集中控制操作、简单明了、使用方便的多媒体中央控制系统应运而生。
而作为控制枢纽的多媒体中央控制系统，仅是提供使用上的便利还不够，必须具备非常高的稳定性、可靠性。
后者直接影响着多媒体课堂教学的效率和效果，所以，多媒体中央控制系统的研究开发和应用，都应把稳定性、可靠性作为重要的技术指标。
多媒体教室的基本配置如下：
（1）计算机设备：
台式计算机或笔记本手提电脑。
（2）视频播放设备：
录象机、影碟机。
（3）音频播放设备：
录音机、9I机。
（4）实物视频展示台。
（5）多媒体投影机，投影屏幕。
（6）音响系统（功放、音箱、调音台、效果处理器）。
（7）拾音设备（有线话筒、无线话筒）。
（8）电动窗帘，可调室内灯光照明。
多媒体教室汇集了众多的电教媒体设施设备，非专业技术人员出身的教师，在课堂进行多媒体教学时，一边要熟练操作面板和各种遥控器来控制设备运行，一边要专注于主题的讲解。
既紧张又辛苦，教师容易产生畏难心理，对多媒体教学必然产生负面影响。
为了解决这些问题，专业技术人员研究开发了多媒体中央控制系统。
多媒体中央控制系统把多媒体教室的各种设施设备集中管理、控制操作，菜单式可视化的操作流程，简单明了，实现了复杂的操作转变为简单的操作，直观方便，让教师运用自如。
多媒体中央控制系统的主要功能是：
（1）对各种播放设备的全面控制操作，如对录象机、影碟机的播放、慢放、静象、快进、停止等。
（2）对实物视频展示台的控制操作，如对图片、文字、实物的拍摄、放大、缩小等。
（3）监视各种视频的播放效果和进程。
（4）计算机信号与视频、影象信号的切换。
（5）视频、影象信号之间的切换。
（6）控制调节音响系统。
（7）控制电动屏幕的升降。
本多媒体中央控制器主要分两个阶段，即学习阶段和工作阶段。
本系统用AT89C52单片机P3口中的P3.0、P31作P3口的第二功能使用，与串行接口相连接，完成学习阶段的任务。
工作阶段采用部分P3口的引脚作为信号切换端；P1口直接与外部存储器X25045相连，实现存储器的扩展；P0、P2口与键盘连接，对键盘进行检测，用来执行用户的命令操作。
采用模块化的设计方法，由硬件PCB设计，上位机软件设计，下位机软件设计以及动画、视频、音频、视觉辅助设计几部分组成。
第1章总体设计
传统的课堂教学模式是教师采用口授的方法，使用黑板、粉笔；学生面对的是老师、教材和黑板。
这种教学形式单一，教学效果很大程度上取决于老师的个人才华和学生的学习兴趣。
随着时代的进步，各种器材被应用在教学中如无线话筒、投影仪、幻灯机等，提高了教学效果；同时大量教学录像片纷纷涌现，使教育飞跃了时空的限制。
计算机技术的长足进步、多媒体视频系统的大量开发生产，为现代教育媒体提供了一个新的传递工具。
本多媒体教室控制系统就是这方面的典型应用之一，它具有如下显著特点：
（1）继承和发展了传统电化教室的各种功能
在设计之前，参阅了大量的其它同类产品，对它们的各项功能进行了综合分析，并结合教学的实际要求着手开发和研制各种功能，力求教学中的各种功能逐一不漏地实现，同时也满足教师在教学中新的要求。
教室不仅可以用于多媒体计算机教学，还可以用于录像教学、外语教学、学术报告等。
（2）模块化的设计和中央控制系统使产品性能稳定可靠、易于扩展
在通信和控制上使用单片机，使控制电路一改传统的方法，使电路更加简洁明了，性能上也更加稳定可靠。
各模块合理分工，独立工作，组合起来成为一个整体，便于系统的安装、调试，一旦出了问题也不会殃及其他模块，提高了可靠性，而且便于系统的扩展和升级。
（3）利用计算机对设备、灯光等辅助设施进行控制，配套的图形界面软件使操作直观、方便、简单。
教师只需要按动鼠标就可以进行控制，十分直观、方便、简单。
。
1.1多媒体中央控制系统的研究背景
多媒体中央控制系统是现代化的教学设施，该系统包含了全部电化教学、计算机辅助教学和演示的手段，是便于使用、效果理想的教学演示系统。
它将录像机、影碟机、计算机、视频展台、投影机等先进的视听设备以及其他可遥控设备（如电动屏幕、电动窗帘、灯光等）有机地连接在一起，构成现代化视听教学环境。
系统由教师根据执教内容集中控制，能实现对各种设备常用功能的控制和视、音频切换操作，使教学的内容生动、形象和具体，克服了以往的呆板灌输的教学形式。
多媒体中控系统的工作原理：
中央控制系统采用多机通讯技术和系统集成技术，将被控设备按用户实际操作要求进行组合，再将其对每个设备的最终操作过程集成为简单的操作。
总之，多媒体中央控制系统可以对录像机、影碟机、视频展台、投影机、电动屏幕、电动窗帘等设备进行集中控制。
目前，多媒体中央控制系统主要采用两种形式：
计算机软件控制和纯电路硬件控制。
软件控制界面活泼，纯电路硬件控制操作简便。
用户可根据自己的喜好，选择其一或同时使用两种方式。
1.2多媒体中央控制系统的现状和发展趋势
1.2.1多媒体中央控制系统的现状
综观多媒体教室控制系统,大致可以把控制系统技术归纳为两种:
一种是简易型控制系统,利用简单仪器进行信号切换;另一种是智能型中央控制系统,利用智能控制器在同一界面上对各种电化教学设备进行常用功能的操作。
简易型控制系统虽然投资少、安装维护容易,但智能化程度低,要求教师在使用多媒体教室前,必须弄清设备的连接关系,并且要熟悉各设备的操作要领,这就增加了教师的操作难度,不建议采用。
目前组建的多媒体教室所采用的大多是智能型中央控制系统,其特点是集中控制所有设备,操作简便容易掌握,教师上课时不会因操作设备而分散精力。
中央智能控制器主要包括AV切换器、RS232计算机接口电路、VGA处理器和智能控制电路。
AV切换器连接所有教学设备的音频与视频信号,多媒体计算机输出的VGA数字信号连接到VGA处理器,直接输送到计算机显示器和投影机的VGA输入端口,RS232接口电路与计算机串行接口连接。
智能控制电路是中央智能控制器的核心部分,连接所有设备的红外遥控（Ir）输出端口。
智能中央控制系统操作方式分类智能型中央控制系统的用户操作界面大致可以分为以下三种:
轻触式薄膜开关面板、微机图形化操作和无线遥控触摸显示屏。
轻触式薄膜开关面板实际上是一台小型主机,一般采用价格和技术都较为低廉的单板机控制,优点是无需依赖计算机操作。
轻触式薄膜开关属于机械式电子开关,存在使用寿命较短的问题,单板机的智能化程度低,而且面板的连接线复杂触点多,容易老化易出故障,一般采用。
无线遥控触摸显示屏是一台高智能独立操作系统的小型主机,智能化程度高,无需依赖计算机操作,本身具有触摸显示屏,还可进行无线遥控操作。
无线遥控触摸显示屏的最大优点是可以无线遥控操作,这样,教师就不再局限于在控制台前活动,可以跟同学们有更近距离的接触。
但是系统的价格昂贵,一般用户难以接受,是未来的发展方向。
微机图形化操作现在采用最为广泛的是微机图形化操作,原理是在计算机安装相应的控制程序,通过计算机的串行端口发送指令到中央智能控制器,从而达到控制教学设备的目的。
在这种情况下,计算机既是控制设备也是教学设备。
系统的优点是升级容易,只需更新系统软件即可。
另外,还可以在显示屏上加装触摸屏或手写屏。
其最大的缺点是所有控制都要通过计算机操作,因此计算机系统崩溃或发生故障将导致整套设备无法使用。
智能中央控制器选购要点智能中央控制器的价格一般都在2万元左右,有的甚至3万多元,如果选购不当,就会给学校带来极大的经济损失。
下面笔者就具体谈一谈选购智能中央控制器的几点经验:
避免盲目选购标榜高新技术的产品。
多媒体智能中央控制技术经过十多年的发展已经相当成熟,市场竞争十分激烈,一些厂家为了突围而出,吸引用户的眼球,往往标榜其采用了新技术,增加了若干功能。
然而,当用户把产品买回来使用之后才发现,其中一些功能可能永远都用不上,反而会成为系统不稳定的因素。
例如一些厂家把镶嵌在控制台的CRT显示器改换成液晶显示器,由于液晶显示器具有可视角度的问题,教师坐在控制台前观看液晶显示屏时,画面的显示一团糟,只好不断地改变站立的姿势去适应液晶显示器的可视角度,使教师无所适从。
1.2.2多媒体中央控制系统的发展
多媒体报告厅是现代化的教学设施。
它由多媒体中央控制系统组成,该系统包含了全部电化教学、计算机辅助教学和演示的手段,是目前最受欢迎、最便于使用、效果最理想的教学演示系统。
系统由教师根据执教内容集中控制,能实现对各种设备常用功能的控制和视、音频切换操作,使教学的内容生动化、形象化和具体化,系统充分发挥了现代教学设备对提高教学质量的作用,缓解了上课教师的劳动强度,大大提高了各种设备的利用率,适用于各类学校进行多媒体教学、课例教学、专题演讲、报告会、国际学术交流会、演示及娱乐。
如果与校园计算机和互联网相连,可以共享校园网和互联网丰富的信息资源
第2章多媒体中央控制器系统概述
2.1系统功能概述
多媒体教室汇集了众多的电教媒体设施设备，非专业技术人员出身的教师，在课堂进行多媒体教学时，一边要熟练操作面板和各种遥控器来控制设备运行，一边要专注于主题的讲解。
既紧张又辛苦，教师容易产生畏难心理，对多媒体教学必然产生负面影响。
为了解决这些问题，专业技术人员研究开发了多媒体中央控制系统。
多媒体中央控制系统把多媒体教室的各种设施设备集中管理、控制操作，菜单式可视化的操作流程，简单明了，实现了复杂的操作转变为简单的操作，直观方便，让教师运用自如，多媒体中央控制系统的主要功能是：
（1）对各种播放设备的全面控制操作，如投影仪的预热，影片播放等。
（2）对实物视频展示台的控制操作，如对图片文字、实物的拍摄、放大、缩小等。
（3）监视各种视频的播放效果和进程。
（4）计算机信号与视频、影象信号的切换。
（5）计算机信号之间的切换。
（6）视频、影象信号之间的切换。
2.2技术指标
高稳定性、可靠性的结构设计：
作为控制枢纽的多媒体中央控制系统，不仅要有强大的智能化功能，让操作使用简单便利，还必须具备非常高的稳定性、可靠性，才能保证多媒体课堂教学的效率和效果。
为了使多媒体中央控制系统具有较高的稳定性、可靠性，系统采用模块化结构设计。
由中央控制、串行接口、视频切换矩阵、音频切换矩阵、VGA信号处理模块、上机位控制软件等组成。
系统中的通讯和控制使用单片机，各模块合理分工，独立工作组合成为一个整体。
控制电路简洁明了，系统的安装调试简单容易，某一模块出了问题也不为影响其他模块，使得系统具有非常高的稳定性、的可靠性同时也便于系统扩展和升级。
2.3系统结构框图
多媒体中央控制系统是应用多媒体系统集成控制技术的一种产品,由多媒体电脑、控制面板、中央控制主机、等组成。
图1-1
它采用多机通讯技术和系统集成技术,各部分之间用通信电缆相连,构成一个网络系统。
中央控制主机集成了音频切换模块、视频切换模块、VGA切换模块和电源管理模块;通过键盘可以控制投影机、影碟机、录象机、展示台等影音设备。
VGA切换模块有两路切换,可外接笔记本电脑。
中央控制主机通过串口和多谋体电脑、控制面板等通信。
对于复杂的教室或场所控制,中央控制主机,可根据需要扩展。
中央控制主机还集成RS232码的控制模块,通过RS232串口完成对RS232串口设备间的通讯,实现对该设备的控制。
具有智能保护功能的多功能控制器能实现投影机的智能开、关机。
用户不必考虑关机顺序,也不必等待投影机散热结束后关电源,而只要用后随手关机就行,极大地方便用户操作,并延长投影机使用寿命,特别是灯泡、液晶片的使用寿命。
控制主机提供投影机的灯泡开关检测,实现电动屏幕与投影机开关的联动;当有投影光线时,屏幕自动放下,投影灯关闭时,屏幕自动收起。
投影机灯开关检测电路还能确保在投影机主电源断电前关闭投影灯并有几分钟的散热延时。
外电出现突然停电故障时,检测控制电路自动启动后备电源,并立即发关机指令给投影机,等投影灯泡散热3~5min后,再关闭主电源。
控制面板是整个系统最重要、最方便的控制方式,它实际上是调音台、卡拉OK机和指令发送中心,控制面板根据所按下的按键,发送对应的指令给中央控制主机或其它模块使其做出相应的动作从而达到控制的目的。
通过按键控制面板可以进行设备的选择和常用的视/音频和VGA输出的切换。
设备选择按键分别可以选择外接AV、电脑、笔记本电脑的设备进行控制,同时系统将外接AV、电脑、笔记本电脑的视频或VGA信号自动识别通过投影机投影出来,音频通过功放播放出来。
面板除了提供影音设备的控制和信号源切换的控制按键外,还提供电动幕控制按键。
面板集成调音控制功能,可以对计算机、影碟机等控制声音音量及话筒音量和混响时间。
第3章控制电路的设计
3.1音视频切换电路
本模块选用AT89C52控制8选1模拟开关CD4051，选中某一路音频或视频输入信号，从而得到。
相应的音频或视频输出。
音频切换模块采用两片CD4051分别做左右声道切换，通过单片机的控制信号进行输入选择。
缓冲放大电路选用集成运放NE5532与话筒放大信号叠加后输出。
本系统中逻辑门电路74HC157的A、B、Strobe和Select的信号由单片机来控制。
由于本系统中有三个VGA输入和二个VGA输出，故选用两个74HC157芯片。
3.2串行接口电路设计
单片机通过串行总线与上位计算机进行串行通讯，接收从计算机发出的控制指令，对中央控制系统内的视频切换、音频切换、功率控制等模块发出控制信号，处理这些模块返回的数据，实时监控各模块的状态，与上位计算机完成数据指令的交换。
通信芯片MAX232实现RS232电平和TTL电平转换，从而实现上位机和下位机的通信。
采用AT89C52单片机作为整个主从式多机通讯系统中的一个从机，通过MAX232连接在串行总线上。
AT89C51的P0口用作音频、视频切换控制，其输出信号经过锁存器74HC373锁存，74HC373的输出同时送到单片机的P2.0~P2.5口，用于实时检测切换状态是否正确；P2.6、P2.7为电子音量电位器的控制输出，经光耦隔离后控制电子音量，电位器X9313控制系统总音量；P1.0~P1.2是手控面板接口，手控面板是中央控制器外的一个附属模块，自带键盘扫描和显示驱动器，手控面板可以在脱离主控计算机的情况下，操作中央控制器完
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