专利名称：智能教室控制系统的制作方法
智能教室控制系统
技术领域：
本发明涉及一种智能教室，特别是指此智能教室的控制系统。背景技术I
目前随着网络技术的发展，网络远程教育不断涌现，人们通过网络可 以进行学习交流等，如此不必拘泥于时间及场所等自然因素的限制，极大 地的方便了人们的学习与生活，同时组织者还可以将教师的授课通过摄像
机录制下来或形成可播放的数字媒介(如VCD或DVD)，或者是可直接放在 网络上供使用者下栽学习，但是目前智能教室的控制系统仅是通过控制服 务器对所连接的学生电脑进行控制，单纯实现特定視频文件或其他文件的 播放及控制，无法对摄像机视频信号、VGA視频信号及音频信号实现全方 位的控制，从而整合更多的教学资源，进一步限制了智能教室的推广使用， 因此实有必要提供一种能够对摄像机視频信号、VGA視频信号及音频信号 进行全方位控制的智能教室控制系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能教室控制系统，此系统能够对摄像机 视频信号、VGA视频信号及音频信号进行全方位控制，从而整合更多的教 学资源，进一步限制了智能教室的推广使用。
为实现上述目的，实施本发明的智能教室控制系统包括
处理器单元，用以协调及控制该控制系统各组成单元；
存储单元，用于存储命令及数据； 输入输出接口控制单元，用以控制输入与输出装置；网络接口单元，用以提供给外部设备和内部单元的网络使用； 串口单元，与处理器单元连接，用以与外部的设备进行串^f亍通讯；
VGA信号管理单元，与输入输出接口控制单元连接，并接收外部的多 路VGA信号，并对该多路VGA信号进行选择并输出；
音频信号管理单元，与输入输出接口控制单元连接，并对外部的多路 输入音频信号进行采样及处理，并通过网络接口单元传输至远程控制中心
接收端；
視频信号管理单元，与输入输出接口控制单元连接，对输入的多路视 频信号进行选择并输出；
数个摄像机模块，用以对智能教室的场景进行录制，并输出至视频信 号管理单元；
高级图像处理单元，接收VGA信号管理单元及视频信号管理单元输出 的视频信号，并输出VGA同步信号和视频同步信号。
依据上述主要特征，该視频信号管理单元还与一视频编码单元连接， 该视频编码单元将视频信号管理单元输出的AV信号转换成H.26A格式的数
字信号，
依据上述主要特征，该智能教室控制系统还具有一操作单元，用于接 受操作者的输入信息及控制命令。
依据上述主要特征，该VGA信号管理单元与该操作单元连接，接收该 操作单元输出的VGA信号。
依据上述主要特征，该控制系统还设有一监听模块，该监听模块接收 音频信号管理单元及搡作单元输出的音频信号，并输出至視频编码单元转 换成数字信号，通过网络进行通讯。
依据上述主要特征，该智能教室控制系统还具有一音频模块，该音频 模块接收音频信号管理模块输出的声音信号，并经过处理器单元的完成数字化编码并通过网路接口单元发送至远程控制中心接收端及操作单元，从 而配合接收端及操作单元上的语音装置实现通话功能。
依据上述主要特征，该智能教室控制系统还具有一串口扩展单元，该
串口扩展单元与串口单元连接，扩展成5个RS232串口和1个RS485串口 ， 用于智能教室串口控制设备的连接.
依据上述主要特征，该串口扩展单元还与一红外光学码模块连接，通 过该模块可以学习128位红外编码，并存入处理器单元，最多可以支持存 入200个编码命令，该模块收到处理器单元的命令后，可以将保存好的编 码命令通过红外线接口控制外部设备。
依据上述主要特征，该串口扩展单元还与一录播编辑单元连接，该录 播编辑单元与外部的定位单元连接，结合该定位单元的定位信息对摄像单
元拍摄的场景进行跟综和场景选择，并且该录播编辑单元采用插卡的形式 便于用户选择。
依据上述主要特征，该串口扩展单元还与一RF模块连接，用以通过该 RF模块与外部设备通过无线通讯。
依据上述主要特征，该串口扩展单元通过串接的摄像机接口与摄像机 模块与摄像机连接。
依据上迷主要特征，该处理器单元采用ARM核心CPU，外部主频高达 72MHZ，含有4个定时器和1个看门狗定时电路。
依据上述主要特征，该存储单元包括容量为512KB的FLASH和58KB 的SRAM。
依据上述主要特征，该输入输出接口控制单元含有4个UART, 2个CAN 通道，2个SSP控制器，3个12C接口 ， 1个12S接口 ， 70个通用1/0接口 。
依据上述主要特征，该网络接口单元含有10/100M Ether net MAC, 该控制器与网络交换机连接可以扩充成相当于一个8 口交换机的设备，用 以提供给外部设备和内部单元的网络使用。依据上述主要特征，该高级图像处理单元采用插卡的形式与主系统连接。
依据上述主要特征，该控制系统支持1 - 2个視频编码单元，視频编码 单元采用插卡结构与主系统连接，以便于选择。
依据上述主要特征，该操作单元与该控制系统为一整体.
依据上述主要特征，该操作单元与该控制系统为分体形式并通过线缆 连接，最多可以支持8米的距离。
与现有技术相比较，本发明通过设置VGA信号管理单元、視频信号管 理单元及高级图像处理单元，从而实现了多种視频信号的选择与输出，并 且可实现VGA信号、视频信号及声音信号的同步，从而能够对摄像机视频 信号、VGA视频信号及音频信号进行全方位控制，从而整合更多的教学资 源，进一步利于智能教室的推广使用。
图1是实施本发明的智能教室控制系统的组成方框图.实施方式
请参阅图1所示，为实施本发明的智能教室控制系统的组成方框图， 实施本发明的智能教室录制系统包括
处理器单元IO,用以协调及控制该控制系统各组成单元，在本实施例 中，该处理器单元10采用ARM核心CPU,外部主频高达"72MHZ,含有4个
定时器(未图示)和l个看门狗定时电路(未图示)；
存储单元11，用于存储命令及数据，在本实施例中，该存储单元11 包括容量为512KB的FLASH和58KB的SRAM (未图示)；
输入输出接口控制单元12，用以控制输入与输出装置，在本实施例中， 该输入输出接口控制单元12含有4个UART， 2个CAN通道，2个SSP控制 器，3个12C接口 ， 1个12S接口 ， 70个通用1/0接口 (未图示)；网络接口单元14,含有10/100M Ether net MAC ，该控制器与网络交 换机16连接可以扩充成相当于一个8 口交换机的设备，用以提供给外部设 备和内部单元的网络使用；
串口单元15，与处理器单元10连接，用以与外部的设备进行串行通
讯；
VGA信号管理单元22,与输入输出接口控制单元12连接，并接收外部 的多路VGA信号，并对该多路VGA信号进行选择并输出，在实施时该VGA 信号管理单元22相当于4输入、4输出的VGA切换矩阵，切换控制通过输 入输出接口控制单元12实现，由处理器单元IO进行控制；
音频信号管理单元23,与输入输出接口控制单元12连接，并对外部 的多路输入音频信号进行采样及处理，并通过网络接口单元14传输至远程 控制中心接收端，在具体实施进，此音频信号管理单元23相当于音频切换 矩阵，支持DVD播放机、多种麦克风、计算机等多种音源的输入，支持输 入信号的采样、混合及放大等功能，并且该音频信号管理单元23输出的一 路声音经过处理器单元10的音频模块13完成数字化编码并通过网路接口 单元14发送出，从而配合远端的计算机(如远程控制中心接收端)和操作 单元19上的语音装置(麦克风和喇叭)实现通话功能；
視频信号管理单元24，与输入输出接口控制单元l2连接，对输入的 多路视频信号进行选择并输出，在具体实施进，该視频信号管理单元24 包含视频切换矩阵的所有功能，采用16*16視频切换矩阵，16路AV信号 输入，16路AV信号输出，每路输出信号可在16路输入中选择一路输出， 每路输出自带緩冲电路，切换和调整由处理器单元IO控制；
数个摄像机模块28，用以对智能教室的场景进行录制，并输出至視频 信号管理单元24;
高级图像处理单元25，接收VGA信号管理单元22及視频信号管理单 元24输出的視频信号，并输出VGA同步信号和视频同步信号，在具体实施 时，该高级图像处理单元25实质上为一个4时基同步电路，完成了 VGA信号和视频信号在切换时能保证不出现半帧，蓝屏等不同步现象的发生， 以利于对视频信号进行录制时取得较好的效果。
另外，该視频信号管理单元24还与一视频编码单元26连接，该系统 可支持1 - 2个视频编码单元26,该视频编码单元26将視频信号管理单元 输出的AV信号转换成H. 264格式的数字信号，并且可以通过网络发到局域 网内，远端接收端收到后可以解码并还原成音視频信号。同时，该智能教 室控制系统还具有一操作单元19，用于接受操作者的输入信息及控制命 令，在具体实施时，该操作单元19为采用人体力学原理设计的操作面板， 主要为方便操作者使用具有鍵盘输入、时钟显示、RF卡读写认证等功能， 在实际实施时，该操作单元19可与承栽处理单元等的主机采用排线连接， 并且考虑到操作单元19可能同主机分离，该操作单元19还具有另一种外 接线缆的连接方式。并且，该操作单元19还与上述的VGA信号管理单元 22与连接，将操作单元19输出的VGA信号(如老师计算机显示的内容) 输出至上述VGA信号管理单元22。
再者，该控制系统还设有一监听模块21,该监听模块21接收音频信 号管理单元23及操作单元19输出的音频信号，并输出至视频编码单元26 转换成数字信号，通过网络进行通讯.并且该智能教室控制系统还具有一 音频模块13，该音频模块13接收音频信号管理单元23输出的声音信号， 并经过处理器单元10的完成数字化编码并通过网路接口单元H发送至远 程控制中心接收端(未图示)及操作单元19,从而配合远程控制中心接收 端及操作单元19上的语音装置实现通话功能。
另外，该智能教室控制系统还具有一串口扩展单元18，该串口扩展单 元18与串口单元15连接，扩展成5个RS232串口 (未图示)和1个RS485 串口 (未固示)，用于智能教室串口控制设备的连接，并且该串口扩展单元 18还与一红外光学码才莫块30连接，用以与外部的红外线接口通讯。该串 口扩展单元18还与一录播编辑单元29连接，该录播编辑单元29与外部的 定位单元(未图示)连接，结合该定位单元的定位信息对摄像机模块28 拍摄的场景进行录制。该串口扩展单元18还与一RF模块20连接，用以通 过该RF模块20与外部设备通过无线通讯。该串口扩展单元18通过串接的摄像机接口 27与摄像机才莫块28连接，在具体实施时，该摄像机接口 27 为一 RJ45接口，通过该摄像机模块28可实现通过一根网线实现了摄像机 电源、视频信号以及控制信号的传送。在具体实施时，上述的红外光学码 模块30、录播编辑单元29、 RF模块20、摄像机接口 27与摄像机模块28 及操作单元19均可采用类计算机插板的形式(即插卡的结构)通过串口扩 展单元15与承栽处理器单元10的主电路板(未图示)连接，从而利于系 统的维护及升级。
另外，该智能教室控制系统还设有一电源管理模块17，该电源管理模 块17与输入输出接口控制单元12连接，在实施时，该电源管理模块17 经过配置可以控制多路电源的开关和多路升降设备的控制，并由该电源管 理模块17提供电源供给该智能教室控制系统。
权利要求
1.一种智能教室控制系统，包括处理器单元，用以协调及控制该控制系统各组成单元；存储单元，用于存储命令及数据；输入输出接口控制单元，用以控制输入与输出装置；网络接口单元，用以提供给外部设备和内部单元的网络使用；串口单元，与处理器单元连接，用以与外部的设备进行串行通讯；VGA信号管理单元，与输入输出接口控制单元连接，并接收外部的多路VGA信号，并对该多路VGA信号进行选择并输出；音频信号管理单元，与输入输出接口控制单元连接，并对外部的多路输入音频信号进行采样及处理，并通过网络接口单元传输至远程控制中心接收端；视频信号管理单元，与输入输出接口控制单元连接，对输入的多路视频信号进行选择并输出；数个摄像机模块，用以对智能教室的场景进行录制，并输出至视频信号管理单元；高级图像处理单元，接收VGA信号管理单元及视频信号管理单元输出的视频信号，并输出VGA同步信号和视频同步信号。
2. 如权利要求1所述的智能教室控制系统，其特征在于该視频信号 管理单元还与一视频编码单元连接，该視频编码单元将視频信号管理单元 输出的AV信号转换成H. 264格式的数字信号。
3. 如权利要求1所述的智能教室控制系统，其特征在于该智能教室 控制系统还具有一操作单元，用于接受操作者的输入信息及控制命令。
4. 如权利要求3所述的智能教室控制系统，其特征在于该VGA信号 管理单元与该操作单元连接，接收该操作单元输出的VGA信号。
5. 如权利要求3所述的智能教室控制系统，其特征在于该控制系统 还设有一监听模块，该监听模块接收音频信号管理单元及操作单元输出的 音频信号，并输出至视频编码单元转换成数字信号，通过网络进行通讯。
6. 如权利要求3所述的智能教室控制系统，其特征在于该智能教室 控制系统还具有一音频模块，该音频模块接收音频信号管理模块输出的声 音信号，并经过处理器单元的完成数字化编码并通过网路接口单元发送至 远程控制中心接收端及操作单元，从而配合接收端及操作单元上的语音装 置实现通话功能。
7. 如权利要求1所述的智能教室控制系统，其特征在于该智能教室 控制系统还具有一串口扩展单元，该串口扩展单元与串口单元连接，扩展 成5个RS232串口和1个RS485串口 ，用于智能教室串口控制设备的连接，
8. 如权利要求7所述的智能教室控制系统，其特征在于该串口扩展 单元还与一红外光学码模块连接，通过该模块可以学习l"位红外编码， 并存入处理器单元，最多可以支持存入200个编码命令，该模块收到处理 器单元的命令后，可以将保存好的编码命令通过红外线接口控制外部设备。
9. 如权利要求7所述的智能教室控制系统，其特征在于该串口扩展 单元还与一录播编辑单元连接，该录播编辑单元与外部的定位单元连接， 结合该定位单元的定位信息对摄像单元拍摄的场景进行跟综和场景选择， 并且该录播编辑单元采用插卡的形式便于用户选择。
10. 如权利要求7所述的智能教室控制系统，其特征在于该串口扩展 单元还与一RF模块连接，用以通过该RF模块与外部设备通过无线通讯。
11. 如权利要求7所述的智能教室控制系统，其特征在于该串口扩展 单元通过串接的摄像机接口与摄像机模块与摄像机连接。
12. 如权利要求1所述的智能教室控制系统，其特征在于该处理器单元采用ARM核心CPU,外部主频高达72MHZ，含有4个定时器和1个看门狗 定时电路。
13 如权利要求1所述的智能教室控制系统，其特征在于该存储单元 包括容量为512KB的FLASH和58KB的SRAM。
14，如权利要求1所述的智能教室控制系统，其特征在于该输入输出 接口控制单元含有4个UART， 2个CAN通道，2个SSP控制器，3个I2C 接口， 1个I2S接口， 70个通用I/0接口。
15. 如权利要求1所述的智能教室控制系统，其特征在于该网络接口 单元含有10/lOOM Ether net MAC,该控制器与网络交换机连接可以扩充 成相当于一个8 口交换机的设备，用以提供给外部设备和内部单元的网络 使用。
16. 如权利要求1所述的智能教室控制系统，其特征在于该高级图像 处理单元采用插卡的形式与主系统连接。
17. 如权利要求3所述的智能教室控制系统，其特征在于该控制系统 支持1 - 2个视频编码单元，視频编码单元采用插卡结构与主系统连接，以 便于选择。
18. 如权利要求3所述的智能教室控制系统，其特征在于该操作单元 与该控制系统为一整体，
19. 如权利要求3所述的智能教室控制系统，其特征在于该操作单元 与该控制系统为分体形式并通过线缆连接，最多可以支持8米的距离。
全文摘要
一种智能教室控制系统，包括处理器单元、存储单元、输入输出接口控制单元、网络接口单元、串口单元、数个摄像机模块、与输入输出接口控制单元连接并接收外部的多路VGA信号并对该多路VGA信号进行选择并输出的VGA信号管理单元、与输入输出接口控制单元连接并对外部的多路输入音频信号进行采样及处理并通过网络接口单元传输至远程控制中心接收端的音频信号管理单元、与输入输出接口控制单元连接对输入的多路视频信号进行选择并输出的视频信号管理单元及接收VGA信号管理单元及视频信号管理单元输出的视频信号，并输出VGA同步信号和视频同步信号的高级图像处理单元，如此能够对摄像机视频信号、具有VGA视频信号及音视频信号的多媒体设备进行全方位控制。
文档编号G05B19/04GK101625547SQ20091005640
公开日2010年1月13日 申请日期2009年8月13日 优先权日2009年8月13日
发明者健 王 申请人:上海卓越睿新数码科技有限公司