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1、. . . . 摘 要 近几年来，多媒体在教学系统中的运用迅速发展，传统的教学系统已经不能适应现代化的需求，多媒体中央控制技术的出现给教育行业带来了新的机遇。针对这一现状，本文研究设计了一种基于复杂的可编程逻辑器件的多媒体中央控制系统。本设计包括电源控制模块、环境控制模块、视频切换模块、音频切换模块，在分析各模块的主要技术性能及比较多种控制器的基础上，确定了模块的总体结构。本论文设计的多媒体中央控制系统，实现了每一个模块的功能，可以基本满足多媒体教学的要求。具体体现在继承和发展了传统电化教室的各种功能；模块化设计的中央控制系统能使产品性能稳定可靠、易于扩展。利用计算机对设备、窗帘、灯光等辅助设
2、施进行控制，配套的图形界面软件使操作直观、方便、简单。关键词 多媒体 中央控制系统 CPLD设计 信号选择 . . . Abstract The growth in use of multimedia within the education system has accelerated in recent years, the traditional way dose not suit for the modernization, multimedia central control technology to the teaching profession has brought new
3、opportunities. The thesis aims at this situation, designs multimedia central control system based on Complex Programmable Logic Device (CPLD). The design includes the module of power source control, the module of environmental control, the module of the switch of video signal, the module of the swit
4、ch of audio signal and the module of main controlling by analysis of the technology performance and comparison of controllers. The thesis designs multimedia central control system, realizes every models function, achieve ours effect, It can basically meet the request of multimedia teach. It embodied
5、 in the inheritance and development of traditional multimedia classroom all kinds of functions,The modular design of the central control system can make the product performance is stable and reliable and easy to expand. Using the computer to the device, curtains, lighting and other auxiliary facilit
6、ies for control,Complete graphical interface software to make intuitive operation and convenient and simple.Key words Multimedia Central Control System CPLD Design Signal Selection 目 录第1章 多媒体教室研究的背景和意义1第2章 多媒体教室中央控制系统概述2 2.1 多媒体技术概述2 2.2 中央控制系统概述3 2.3 复杂的可编程逻辑器件（CPLD）概述4第3章 多媒体教室中央控制系统总体设计和控制面板设计6 3
7、.1 多媒体教室中央控制系统总体设计6 3.2 多媒体教室控制面板设计7第4章 多媒体教室中央控制系统各模块的设计与实现9 4.1 控制系统芯片选择9 4.2 电源控制模块设计10 4.3 环境控制模块设计13 4.4 视音频切换模块设计15 4.5 音量控制模块设计22第5章 多媒体教室中央控制系统扩展24第6章 多媒体教室中央控制系统展望26第7章 结束语28参 考 文 献29致 30附录A 基本RS触发器31附录B 数据缓冲器（三态门）32附录C 左右声道选择控制器34第1章 多媒体教室研究的背景和意义 传统的课堂教学模式是教师采用口授的方法，使用黑板、粉笔教学，学生面对的是老师、教材和
8、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， 这些设备的应用极提高了教学效果，多媒体教室中央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。现代的多媒体教室系统不仅具有传统电化教室的各种功能，并且在传统电化教室的基础上加入了许多新型的多媒体设备，从而使得教学中的各种功能逐一不漏地得以实现，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）模块化设计的中央控制系统能使产品性能稳定可
9、靠、易于扩展。在通信和控制上使用可编程器件，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。各种模块化合理分工，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，提高了系统的可靠性，而且便于系统的扩和升级。 （3）利用计算机对设备、窗帘、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。教师对各种设备的控制信号是通过计算机来传达的，计算机屏幕上使用WINDOWS操作平台的图形界面，形象地显示各种设备的状态，教师只需要使用鼠标就可以进行控制，十分直观、方便、简单。第2章 多媒体教室中央控制系统概述2.1 多媒体技术概述多媒体技术
10、主要是指利用电脑把文字、图形、影像、动画、声音及视频等媒体信息数位化，并将其整合在一定的交互式界面上，使电脑具有交互展示不同媒体形态的能力。它极大的改变了人们获取信息的传统方法，符合人们在信息时代的阅读方式。多媒体技术的发展改变了计算机的使用领域，使计算机由办公室、实验室中的专用品变成了信息社会的普通工具，广泛应用于工业生产管理、学校教育、公共信息咨询、商业广告、军事指挥与训练，甚至家庭生活与娱乐等领域。多媒体技术涉及面相当广泛，主要包括:（1）音频技术:音频采样、压缩、合成及处理、语音识别等。（2）视频技术:视频数字化及处理。（3）图像技术:图像处理、图像、图形动态生成。（4）图像压缩技术:
11、图像压缩、动态视频压缩。（5）通信技术:语音、视频、图像的传输。（6）标准化:多媒体标准化。多媒体技术的特点如下：（1）能够完成在容上相关联的多媒体信息的处理和传送，如声音、活动图像、文本、图形、动画等；（2）交互式工作，而不是简单的单向或双向传输；（3）网络联结，即各种媒体信息是通过网络传输的，而不是借助CD-ROM等存储载体来传递的。2.2 中央控制系统概述多媒体教室的中央控制系统是对多媒体教室视音频设备、计算机、投影机、电动屏幕和教学环境进行管理与控制的系统。系统一般由操作单元和控制主机两部分组成，在主控软件的协调下工作。在多媒体教室中，教学设备都与中控系统主机相连接，中控主机既是信号处
12、理中心，完成视音频信号、计算机数据信号输入、输出的切换、分配、处理、驱动，也是控制驱动中心，依据程序控制投影机电源开关、屏幕升降、灯光亮暗、窗帘开关、声音大小、实现投影机关机延时和电动屏幕限位保护等功能。中控系统的操作单元，集成了教学设备的各种控制按钮与相应的状态显示，用户通过控制面板操控教学设备，使多媒体教室设备应用与管理由复杂变简单。同时，操作单元是整个系统的弱信号处理单元，运行控制程序，是中控系统的核心。现在，中央控制系统已经成为多媒体教室中的核心设备，它的质量好坏、使用方便与否，直接影响课堂教学。中央控制系统的构成。作为一个系统中央控制系统一般由以下四部分组成：（1）用户界面；（2）中
13、央控制主机；（3）各类控制接口；（4）受控设备。具体又可分为以下几个模块：音视频切换模块；VGA电脑信号切换模块；红外学习及发射模块；设备电源管理模块；电动屏幕控制模块；音色、音量处理模块；控制接口处理模块；电源模块；网络模块。多媒体教室中央控制系统具有以下特点：（1）提供多种用户操作的界面。(标准PCLCD触摸屏手控面板)：个性化控制界面设计可以使教师操作方便，得心应手。同时面向全部电教设备总揽全局，一目了然。（2）能同时对多路设备进行控制。通过电机或投影机进行演播同时，能对其它音视频源进行预览。（3）集成度高，设备控制方式齐全，操作界面清晰，系统扩展功能强，可靠性高等特点。低成本，高性能，
14、高集成度，全数字化控制。 （5）可编程逻辑器件直接接入：影碟机，录像机，视频展示台，摄像机，录音卡座，计算机，笔记本，功放，有线麦克，无线麦克，电动屏，投影机，电源控制器，环境控制器。2.3 复杂的可编程逻辑器件（CPLD）概述CPLD(Complex Programmable Logic Device)是复杂可编程逻辑器件的英文简写，是从PAL和GAL器件发展出来的器件，相对而言规模大，结构复杂，属于大规模集成电路围。是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆（“在系统”编程）将
15、代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统。CPLD主要是由可编程逻辑宏单元(MC，Macro Cell)围绕中心的可编程互连矩阵单元组成。其中MC结构较复杂，并具有复杂的I/O单元互连结构，可由用户根据需要生成特定的电路结构，完成一定的功能。由于CPLD部采用固定长度的金属线进行各逻辑块的互连，所以设计的逻辑电路具有时间可预测性，避免了分段式互连结构时序不完全预测的缺点。器件特点：它具有编程灵活、集成度高、设计开发周期短、适用围宽、开发工具先进、设计制造成本低、对设计者的硬件经验要求低、标准产品无需测试、性强、价格大众化等特点，可实现较大规模的电路设计，因此被广泛应用于产品的原型设计和产品生产(
