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(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多媒體教學(xué)設(shè)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(shù)：
多媒體教學(xué)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(shù)的投影、幻燈、錄音、錄像等視聽媒體及其組合(復(fù)合媒體)為特征的視聽教學(xué)，它雖然強(qiáng)調(diào)以“視聽”取代“靜聽”，但從根本上說，這種視聽教學(xué)是認(rèn)同傳統(tǒng)課堂教學(xué)的；另一條是在程序教學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，其初衷是實(shí)施個(gè)別化教學(xué)，但目前也只是粗放式、零散式的多媒體用于教學(xué)，最多加上一個(gè)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(jiǎn)單的手動(dòng)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(jī)，雖然集成了先進(jìn)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(jī)集成在一起，沒有將多媒體教學(xué)系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)和新近出現(xiàn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行深度結(jié)合，沒有實(shí)現(xiàn)真正意義的互動(dòng)性、網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)和智能化管理各種教學(xué)設(shè)備，提高教學(xué)質(zhì)量和效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)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(xué)設(shè)備，先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)設(shè)備和新近出現(xiàn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行深度結(jié)合，實(shí)現(xiàn)真正意義的互動(dòng)性，網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)，并智能化管理各種教學(xué)設(shè)備，提高教學(xué)質(zhì)量和效率。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)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(gè)輸出端和音視頻切換開關(guān)相連，另一個(gè)輸出端通過音量調(diào)節(jié)器和音箱相連，控制課堂多媒體教學(xué)設(shè)備；CPU主板一個(gè)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(jìn)行課堂互動(dòng)和無紙化考試；無線路由器核心板和校園網(wǎng)絡(luò)相連，一個(gè)輸出端通過第一 ZigBee模塊和ZigBee外設(shè)相連，另一個(gè)輸出端通過WiFi擴(kuò)展板和WiFi外設(shè)相連提供外部無線設(shè)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(jī)，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(guān)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(guān)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(jī)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(guān)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(guān)Kl的輸入端相連，光電耦合隔離開關(guān)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(hù)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(fù)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(shè)包括燈開關(guān)控制器、窗簾馬達(dá)控制器、投影儀控制器、空調(diào)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(shè)包括平板電腦和手機(jī)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(nèi)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(duì)比現(xiàn)有技術(shù)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(xué)設(shè)備，無線路由器核心板通過第一 ZigBee模塊和WiFi擴(kuò)展板連接無線外設(shè)，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(xué)設(shè)備，先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)設(shè)備和新近出現(xiàn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行深度結(jié)合，實(shí)現(xiàn)真正意義的互動(dòng)性，網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)，并智能化管理各種教學(xué)設(shè)備，提高教學(xué)質(zhì)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(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明電源模塊輸出電壓轉(zhuǎn)換電路示意圖；圖3為本發(fā)明繼電器驅(qū)動(dòng)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(guān)13電位器旋鈕14音量調(diào)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(shè)25 WiFi 外設(shè)26 WiFi 擴(kuò)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(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)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(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)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(gè)輸出端和音視頻切換開關(guān)12相連，另一個(gè)輸出端通過音量調(diào)節(jié)器14和音箱15相連，控制課堂多媒體教學(xué)設(shè)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(jìn)行課堂互動(dòng)和無紙化考試；無線路由器核心板2 :和校園網(wǎng)絡(luò)22相連，一個(gè)輸出端通過第一 ZigBee模塊23和ZigBee外設(shè)31相連，另一個(gè)輸出端通過WiFi擴(kuò)展板26和WiFi外設(shè)25相連提供外部無線設(shè)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(xué)設(shè)備，無線路由器核心板2通過第一 ZigBee模塊23連接ZigBee外設(shè)24，通過WiFi擴(kuò)展板26連接WiFi外設(shè)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(diǎn)如下1)集教學(xué)電腦與Zigbee無線設(shè)備系統(tǒng)控制于一體；內(nèi)置全模式互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)和智能考試系統(tǒng)；2)實(shí)現(xiàn)Zigbee、Wifi多種網(wǎng)絡(luò)覆蓋；3)支持校園廣播接入、支持LED屏控制和緊急預(yù)案和安防防盜報(bào)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(xì)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(guān)電源實(shí)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(jīng)過 MC34063 電源芯片輸出-5V,為 74HC4052, CD40522 和 EL4342 模擬開關(guān)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(jī)的UART 口的RXD相連，5VDC輸出端通過限流電阻R17和Mega48單片機(jī)的UART 口的TXD相連，如圖2所示。使用限流電阻和上拉電阻，簡(jiǎn)單又穩(wěn)定，成功實(shí)現(xiàn)5V和3. 3V處理器之間UART的可靠通信，是最廉價(jià)的解決方案。本發(fā)明中的很多外設(shè)需要通過繼電器控制開關(guān)。普通繼電器，在接有感性、阻性負(fù)載(如各種常見的燈具，馬達(dá)等)時(shí)，開關(guān)瞬間容易形成浪涌，220VAC時(shí)會(huì)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(hù)，效果并不明顯，而且需要根據(jù)負(fù)載調(diào)節(jié)阻容值。12V DC輸出端通過穩(wěn)壓管Dl和開關(guān)晶體管Ql相連，穩(wěn)壓管Dl的兩端和光電I禹合隔離開關(guān)Kl的輸入端相連,光電I禹合隔離開關(guān)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(hù)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(fù)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(hù)；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(jìn)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(jìn)行擴(kuò)展定制。如UARTl串口擴(kuò)展連接第一 ZigBee模塊23 ;1個(gè)LAN 口連接WiFi擴(kuò)展板26，提供Wifi和POE Wifi擴(kuò)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(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)傳輸電纜的同時(shí)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(shè)25包括平板電腦和手機(jī)終端。3) Zigbee 模塊此為Zigbee組網(wǎng)的協(xié)調(diào)器，采用CC2530芯片，供電3. 3V。第一 Zigbee模塊23負(fù)責(zé)與燈開關(guān)控制器、窗簾馬達(dá)控制器、投影儀控制器、空調(diào)控制器和LED顯示屏控制器等等進(jìn)行組網(wǎng)通信。第二 ZigBee模塊31和ZigBee手持終端32相連，進(jìn)行課堂互動(dòng)和無紙化考試。4) IO 控制器IO控制器I選用Mega48單片機(jī)系統(tǒng)，供電+5V。AD檢測(cè)電位器，去控制M62429進(jìn)行音量調(diào)節(jié)；矩陣鍵盤，供用戶實(shí)現(xiàn)音頻、視頻切換，繼電器組的開關(guān)等控制；74HC595前級(jí)實(shí)現(xiàn)LED組的控制；后級(jí)74HC595實(shí)現(xiàn)繼電器組的控制；兩個(gè)獨(dú)立的IO 口控制音頻、視頻的同步切換。5)主音箱內(nèi)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(shí)現(xiàn)無線擴(kuò)音功能。DSP音頻混音處理，完成校園廣播、無線音頻、PC機(jī)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(jī)通訊。7)電子教鞭接收部分，通過USB和PC機(jī)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(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)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(gè)輸出端和音視頻切換開關(guān)(12)相連，另一個(gè)輸出端通過音量調(diào)節(jié)器(14)和音箱(15)相連，控制課堂多媒體教學(xué)設(shè)備； CPU主板(3):—個(gè)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(jìn)行課堂互動(dòng)和無紙化考試； 無線路由器核心板(2):和校園網(wǎng)絡(luò)(22)相連，一個(gè)輸出端通過第一 ZigBee模塊(23)和ZigBee外設(shè)(31)相連，另一個(gè)輸出端通過WiFi擴(kuò)展板(26)和WiFi外設(shè)(25)相連提供外部無線設(shè)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(quán)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(jī)，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(quán)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(guān)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(guān)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(jī)的UART 口相連。
4.如權(quán)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(guān)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(guān)Kl的輸入端相連，光電耦合隔離開關(guān)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(hù)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(fù)極相連在一起。
5.如權(quán)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(shè)(31)包括燈開關(guān)控制器、窗簾馬達(dá)控制器、投影儀控制器、空調(diào)控制器和LED顯示屏控制器。
6.如權(quán)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(shè)(25)包括平板電腦和手機(jī)終端。
7.如權(quán)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(nèi)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(xué)設(shè)備的IO控制器；進(jìn)行課堂互動(dòng)和無紙化考試的CPU主板和提供外部無線設(shè)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(xué)設(shè)備，無線路由器核心板通過第一ZigBee模塊和WiFi擴(kuò)展板連接無線外設(shè)，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(xué)設(shè)備，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行深度結(jié)合，實(shí)現(xiàn)真正意義的互動(dòng)性，網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)，并智能化管理各種教學(xué)設(shè)備，提高教學(xué)質(zhì)量和效率。
文檔編號(hào)G09B5/06GK102750843SQ201210244378
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月13日
發(fā)明者徐少權(quán) 申請(qǐng)人:上海易教信息科技有限公司