專利名稱：基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧課堂云終端的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種多媒體教學設備，尤其涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧課堂云終端。
背景技術：
多媒體教學是沿著兩條不同線索發(fā)展而來一條是以模型、圖表及基于視聽技術的投影、幻燈、錄音、錄像等視聽媒體及其組合(復合媒體)為特征的視聽教學，它雖然強調以“視聽”取代“靜聽”，但從根本上說，這種視聽教學是認同傳統(tǒng)課堂教學的；另一條是在程序教學基礎上發(fā)展而來的計算機輔助教學，其初衷是實施個別化教學，但目前也只是粗放式、零散式的多媒體用于教學，最多加上一個校園局域網(wǎng)。傳統(tǒng)多媒體控制系統(tǒng)，一般只集成視頻切換和簡單的手動電源控制。比如威科姆 科技公司，上海五指峰企業(yè)提供的班班通一體機，雖然集成了先進的短焦投影儀，電子白板等，但是也只是僅僅是將多媒體切換的中控和PC機集成在一起，沒有將多媒體教學系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)技術、先進的計算機輔助教學系統(tǒng)和新近出現(xiàn)的物聯(lián)網(wǎng)技術進行深度結合，沒有實現(xiàn)真正意義的互動性、網(wǎng)絡化教學和智能化管理各種教學設備，提高教學質量和效率。
發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧課堂云終端，將多媒體教學設備，先進的計算機輔助教學設備和新近出現(xiàn)的物聯(lián)網(wǎng)技術進行深度結合，實現(xiàn)真正意義的互動性，網(wǎng)絡化教學，并智能化管理各種教學設備，提高教學質量和效率。本發(fā)明為解決上述技術問題而采用的技術方案是提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧課堂云終端,包括IO控制器輸入端和矩陣按鍵、電位器旋鈕相連，一個輸出端和音視頻切換開關相連，另一個輸出端通過音量調節(jié)器和音箱相連，控制課堂多媒體教學設備；CPU主板一個IO端口和手持電子教鞭、電子白板相連,另一 IO端口通過第二ZigBee模塊和ZigBee手持終端相連，進行課堂互動和無紙化考試；無線路由器核心板和校園網(wǎng)絡相連，一個輸出端通過第一 ZigBee模塊和ZigBee外設相連，另一個輸出端通過WiFi擴展板和WiFi外設相連提供外部無線設備的接入；所述IO控制器、無線路由器核心板和CPU主板的電源端和電源模塊相連，通信端通過排線相連。上述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧課堂云終端，其中，所述IO控制器采用Mega48單片機，所述無線路由器核心板采用RT3352芯片，所述CPU主板的主芯片采用Intel525，所述第一ZigBee模塊和第二 ZigBee模塊采用CC2530芯片。上述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧課堂云終端，其中，所述電源模塊為開關電源，輸入IlOV 220VAC，輸出3. 3VDC、5VDC和12VDC，其中，12VDC輸出端通過MC34063電源芯片輸出-5V，為模擬開關供電；3. 3VDC輸出端通過上拉電阻后和RT3352芯片的UART 口相連，5VDC輸出端通過限流電阻后和Mega48單片機的UART 口相連。
上述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧課堂云終端，其中，所述電源模塊的12V DC輸出端通過穩(wěn)壓管Dl和開關晶體管Ql相連，所述穩(wěn)壓管Dl的兩端和光電耦合隔離開關Kl的輸入端相連，光電耦合隔離開關Kl的輸出端和高壓雙向TVS管D2、電阻Rl和電容Cl相連形成浪涌保護回路，電阻Rl —端和二極管D3的正極相連，另一端和二極管D4的正極相連，二極管D3、D4的負極相連在一起。上述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧課堂云終端，其中，所述ZigBee外設包括燈開關控制器、窗簾馬達控制器、投影儀控制器、空調控制器和LED顯示屏控制器。上述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧課堂云終端，其中，所述WiFi外設包括平板電腦和手機終端。上述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧課堂云終端，其中，所述音箱包括主音箱和副音箱，所述 主音箱內集成2. 4G無線音頻接收和DSP音頻混音處理芯片。本發(fā)明對比現(xiàn)有技術有如下的有益效果本發(fā)明提供的基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧課堂云終端，利用IO控制器控制課堂多媒體教學設備，無線路由器核心板通過第一 ZigBee模塊和WiFi擴展板連接無線外設，CPU主板通過第二 ZigBee模塊控制ZigBee手持終端，從而將多媒體教學設備，先進的計算機輔助教學設備和新近出現(xiàn)的物聯(lián)網(wǎng)技術進行深度結合，實現(xiàn)真正意義的互動性，網(wǎng)絡化教學，并智能化管理各種教學設備，提高教學質量和效率。
圖I為本發(fā)明基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧課堂云終端電路結構示意圖；圖2為本發(fā)明電源模塊輸出電壓轉換電路示意圖；圖3為本發(fā)明繼電器驅動電路示意圖。圖中I IO控制器2無線路由器核心板3 CPU主板11按鍵12音視頻切換開關13電位器旋鈕14音量調節(jié)器15音箱21 LED顯示屏22校園局域網(wǎng)23第一 ZigBee模塊24 ZigBee外設25 WiFi 外設26 WiFi 擴展板31 第 ZigBee 模塊32 ZigBee手持終端33手持電子教鞭34電子白板
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的描述。圖I為本發(fā)明基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧課堂云終端電路結構示意圖。請參見圖1，本發(fā)明提供的基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧課堂云終端包括IO控制器I :輸入端和矩陣按鍵11、電位器旋鈕13相連，一個輸出端和音視頻切換開關12相連，另一個輸出端通過音量調節(jié)器14和音箱15相連，控制課堂多媒體教學設備;CPU主板3 :輸入端和手持電子教鞭33、電子白板34相連，輸出端通過第二 ZigBee模塊31和ZigBee手持終端32相連，進行課堂互動和無紙化考試；無線路由器核心板2 :和校園網(wǎng)絡22相連，一個輸出端通過第一 ZigBee模塊23和ZigBee外設31相連，另一個輸出端通過WiFi擴展板26和WiFi外設25相連提供外部無線設備的接入；所述IO控制器I、無線路由器核心板2和CPU主板3的電源端和電源模塊相連，通信端通過排線相連。本發(fā)明提供的基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧課堂云終端，利用IO控制器I控制課堂多媒體教學設備，無線路由器核心板2通過第一 ZigBee模塊23連接ZigBee外設24，通過WiFi擴展板26連接WiFi外設25，CPU主板3通過第二 ZigBee模塊31控制ZigBee手持終端32，具體優(yōu)點如下1)集教學電腦與Zigbee無線設備系統(tǒng)控制于一體；內置全模式互動教學系統(tǒng)和智能考試系統(tǒng)；2)實現(xiàn)Zigbee、Wifi多種網(wǎng)絡覆蓋；3)支持校園廣播接入、支持LED屏控制和緊急預案和安防防盜報警器接入；4)支持傳感器接入，通過傳感器獲取環(huán)境信息，通過LED顯示環(huán)境信息。下面詳細介紹本發(fā)明提供的基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧課堂云終端各主要模塊的連接使用 I)電源模塊電源模塊選用開關電源實現(xiàn)系統(tǒng)的供電，輸入11(^八(一25(^4(，輸出12V，5V，
3.3VDCo 12V 輸入經過 MC34063 電源芯片輸出-5V,為 74HC4052, CD40522 和 EL4342 模擬開關供電。3. 3VDC輸出端通過上拉電阻RlO后和RT3352芯片的UART 口相連，5VDC輸出端通過限流電阻R13和Mega48單片機的UART 口的RXD相連，5VDC輸出端通過限流電阻R17和Mega48單片機的UART 口的TXD相連，如圖2所示。使用限流電阻和上拉電阻，簡單又穩(wěn)定，成功實現(xiàn)5V和3. 3V處理器之間UART的可靠通信，是最廉價的解決方案。本發(fā)明中的很多外設需要通過繼電器控制開關。普通繼電器，在接有感性、阻性負載(如各種常見的燈具，馬達等)時，開關瞬間容易形成浪涌，220VAC時會形成超過IKV的電壓脈沖，使繼電器拉弧積碳，很容易損壞。一般的RC保護，效果并不明顯，而且需要根據(jù)負載調節(jié)阻容值。12V DC輸出端通過穩(wěn)壓管Dl和開關晶體管Ql相連，穩(wěn)壓管Dl的兩端和光電I禹合隔離開關Kl的輸入端相連,光電I禹合隔離開關Kl的輸出端和高壓雙向TVS管D2、電阻Rl和電容Cl相連形成浪涌保護回路，電阻Rl —端和二極管D3的正極相連，另一端和二極管D4的正極相連，二極管D3、D4的負極相連在一起(即二極管D3、D4反向相連后與電阻Rl并聯(lián))，如圖3所示。R1，C1為普通的感性浪涌保護；二極管D3(M7，即1N4007的貼片形式)和D4加快了電容Cl的充放電，使電路更快的消弭浪涌；D2為高壓雙向TVS管(P6KE400CA),更進一步消除浪涌。2)無線路由器核心板無線路由器核心板2選用RT3352模塊，其通信輸出端通過排針固定在底板以便進行擴展定制。如UARTl串口擴展連接第一 ZigBee模塊23 ;1個LAN 口連接WiFi擴展板26，提供Wifi和POE Wifi擴展，POE(Power Over Ethernet),也被稱為基于局域網(wǎng)的供電系統(tǒng)(POL, Power over LAN)或有源以太網(wǎng)(Active Ethernet),利用現(xiàn)存標準以太網(wǎng)傳輸電纜的同時傳送數(shù)據(jù)和電功率，并保持了與現(xiàn)存以太網(wǎng)系統(tǒng)和用戶的兼容性。WiFi外設25包括平板電腦和手機終端。3) Zigbee 模塊此為Zigbee組網(wǎng)的協(xié)調器，采用CC2530芯片，供電3. 3V。第一 Zigbee模塊23負責與燈開關控制器、窗簾馬達控制器、投影儀控制器、空調控制器和LED顯示屏控制器等等進行組網(wǎng)通信。第二 ZigBee模塊31和ZigBee手持終端32相連，進行課堂互動和無紙化考試。4) IO 控制器IO控制器I選用Mega48單片機系統(tǒng)，供電+5V。AD檢測電位器，去控制M62429進行音量調節(jié)；矩陣鍵盤，供用戶實現(xiàn)音頻、視頻切換，繼電器組的開關等控制；74HC595前級實現(xiàn)LED組的控制；后級74HC595實現(xiàn)繼電器組的控制；兩個獨立的IO 口控制音頻、視頻的同步切換。5)主音箱內集成了 2. 4G無線音頻接收、DSP音頻混音處理，110V/70V校園廣播降壓。2. 4G無線音頻接收，和無線MIC通信，實現(xiàn)無線擴音功能。DSP音頻混音處理，完成校園廣播、無線音頻、PC機的音頻輸入的混音。供電220VAC市電。 6)電子白板，供電+5V，通過USB 口和PC機通訊。7)電子教鞭接收部分，通過USB和PC機通訊；手持部分通過天線通訊。供電分別為USB和電池。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領域技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可作些許的修改和完善，因此本發(fā)明的保護范圍當以權利要求書所界定的為準。
權利要求
1.一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧課堂云終端，其特征在于，包括 IO控制器(I):輸入端和矩陣按鍵(11 )、電位器旋鈕(13 )相連，一個輸出端和音視頻切換開關(12)相連，另一個輸出端通過音量調節(jié)器(14)和音箱(15)相連，控制課堂多媒體教學設備； CPU主板(3):—個IO端口和手持電子教鞭(33)、電子白板(34)相連，另一 IO端口通過第二 ZigBee模塊(31)和ZigBee手持終端(32)相連，進行課堂互動和無紙化考試； 無線路由器核心板(2):和校園網(wǎng)絡(22)相連，一個輸出端通過第一 ZigBee模塊(23)和ZigBee外設(31)相連，另一個輸出端通過WiFi擴展板(26)和WiFi外設(25)相連提供外部無線設備的接入； 所述IO控制器(I)、無線路由器核心板(2)和CPU主板(3)的電源端和電源模塊相連， 通信端通過排線相連。
2.如權利要求I所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧課堂云終端，其特征在于，所述IO控制器(I)采用Mega48單片機，所述無線路由器核心板(2)采用RT3352芯片，所述CPU主板(3)的主芯片采用Intel525，所述第一 ZigBee模塊(23)和第二 ZigBee模塊(31)采用CC2530-H-* I I心/T
3.如權利要求2所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧課堂云終端，其特征在于，所述電源模塊為開關電源，輸入IlOV 220VAC，輸出3. 3 VDC, 5 VDC和12VDC，其中，12VDC輸出端通過MC34063電源芯片輸出-5V，為模擬開關供電；3. 3VDC輸出端通過上拉電阻后和RT3352芯片的UART 口相連，5VDC輸出端通過限流電阻后和Mega48單片機的UART 口相連。
4.如權利要求3所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧課堂云終端，其特征在于，所述電源模塊的12V DC輸出端通過穩(wěn)壓管Dl和開關晶體管Ql相連，所述穩(wěn)壓管Dl的兩端和光電耦合隔離開關Kl的輸入端相連，光電耦合隔離開關Kl的輸出端和高壓雙向TVS管D2、電阻Rl和電容Cl相連形成浪涌保護回路，電阻Rl —端和二極管D3的正極相連，另一端和二極管D4的正極相連，二極管D3、D4的負極相連在一起。
5.如權利要求I所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧課堂云終端，其特征在于，所述ZigBee外設(31)包括燈開關控制器、窗簾馬達控制器、投影儀控制器、空調控制器和LED顯示屏控制器。
6.如權利要求I所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧課堂云終端，其特征在于，所述WiFi外設(25)包括平板電腦和手機終端。
7.如權利要求I所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧課堂云終端，其特征在于，所述音箱(15)包括主音箱和副音箱，所述主音箱內集成2. 4G無線音頻接收和DSP音頻混音處理芯片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧課堂云終端，包括控制課堂多媒體教學設備的IO控制器；進行課堂互動和無紙化考試的CPU主板和提供外部無線設備的接入的無線路由器核心板；所述IO控制器、無線路由器核心板和CPU主板的通信端口通過排線相連。本發(fā)明提供的基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧課堂云終端，利用IO控制器控制課堂多媒體教學設備，無線路由器核心板通過第一ZigBee模塊和WiFi擴展板連接無線外設，CPU主板通過第二ZigBee模塊控制ZigBee手持終端，從而將多媒體教學設備，計算機輔助教學設備和物聯(lián)網(wǎng)技術進行深度結合，實現(xiàn)真正意義的互動性，網(wǎng)絡化教學，并智能化管理各種教學設備，提高教學質量和效率。
文檔編號G09B5/06GK102750843SQ201210244378
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月13日 優(yōu)先權日2012年7月13日
發(fā)明者徐少權 申請人:上海易教信息科技有限公司