【正文】 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 信息工程系 17 圖 410路視頻緩沖器 MAX497CPE內(nèi)部原理圖 根據(jù)視音頻切換模塊的工作原理可以把其再細(xì)分為視音頻切換控制器和視音頻切換選擇器兩塊進(jìn)行分別設(shè)計(jì)。音頻信號(hào)輸出后經(jīng)過(guò)聲道切換和音量控制器處理輸出到 AV功放。 圖 48電動(dòng)屏幕強(qiáng)電部分原理圖 視音頻切換模塊設(shè)計(jì) 視音頻切換模塊的作用是通過(guò)接收控制面板上多媒體設(shè)備節(jié)目源選擇欄內(nèi)的各種多媒體設(shè)備的控制信號(hào)，經(jīng)過(guò) CPLD 處理后，輸出選擇控制信號(hào)所對(duì)應(yīng)的多媒體設(shè)備的視頻信號(hào)和音頻信號(hào)。 KM 控制輸出端的非門(mén)和 KM KM2 控制輸出端兩個(gè)與門(mén)的作用是當(dāng)按下停止按鈕后，無(wú)論電機(jī)在正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)都要停止動(dòng)作。環(huán)境控制模塊的原理方框圖如圖 45 所示。按設(shè)計(jì)要求，只要打開(kāi)總電源，各種視音頻設(shè)備的供電電路就應(yīng)該工作，所以繼電器 KM 和 KM1 實(shí)際是一個(gè)繼電器。基本 RS觸發(fā)器是具有記憶功能的二進(jìn)制信息存儲(chǔ)器件，是構(gòu)成多種時(shí)序電路的最基本邏輯單元。 圖 41電源控制模塊原理方框圖 電源控制模塊的工作原理是當(dāng)總電源控制器接收到控制面板上的電源“開(kāi) /關(guān)”信號(hào)時(shí)，總電源控制繼電器 KM 會(huì)得電或失電，從而使得 KM 進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作以此來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)電源 的通斷。 MAX II系列器件 的可以在 Quartus II 軟件中通過(guò) VHDL 語(yǔ)言進(jìn)行編程、調(diào)試和仿真。 MAX II 系列和上一代 MAX 產(chǎn)品相比，成本降低了一半，功耗只有其 1/10，同時(shí)保持 MAX 系列原有的瞬態(tài)啟動(dòng)、單芯片、非易失性和易用性。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 信息工程系 9 第 4 章 多媒體教室中央控制系統(tǒng)各模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 控制系統(tǒng)芯片選擇 在多媒體教室中央控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖中，可以看出控制單元（ CPLD）是其中最核心的一環(huán)， 我們可以選用 Altera 公司目前市場(chǎng)性價(jià)比比較高的 MAX II 系列的CPLD。 (4)音頻聲道切換和音量控制部分：該部分由圖二中的聲音控制欄中的左右聲道選擇按鈕和音量控制選擇欄中的音量增大、音量減小、靜音三個(gè)按鈕組成，它們可以實(shí)現(xiàn)聲道切換和對(duì)音箱輸出的聲音大小進(jìn)行控制。由圖二中總電源控制開(kāi)關(guān)按鈕可以對(duì)整套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電源控制。然后將其具體對(duì)每一媒體或設(shè)備的最終操作過(guò)程集成一起，變成簡(jiǎn)單的一個(gè)操作。音頻切換控制器就是完成對(duì)這六路音頻信號(hào)的選擇切換和一路輸出的分配工作。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 信息工程系 7 (3)視頻切換模塊 :系統(tǒng)提供了五種信號(hào)源，即多媒體計(jì)算機(jī)、筆記本電腦、實(shí)物視頻展示臺(tái)、影碟機(jī)、錄像機(jī)的視頻信號(hào)源，同時(shí)還提供了大屏幕投影和監(jiān)視器兩種視頻輸出方式。本論文主要設(shè)計(jì)總電源控制模塊、環(huán)境控制模塊、視頻切換模塊、音頻切換模塊、音道切換和音量控制模塊這五個(gè)模塊并完成相應(yīng)的功能。這里以 MAX7000S 器件的結(jié)構(gòu)為例介紹 Altera 的 CPLD 結(jié)構(gòu)特性。幾乎所有應(yīng)用中小規(guī)模通用數(shù)字集成電路的場(chǎng)合均可應(yīng)用 CPLD 器件。 CPLD 主要是由可編程邏輯宏單元 (MC， Macro Cell)圍繞中心的可編程互連矩陣單元組成。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 信息工程系 4 （ 5）可編程邏輯器件直接接入：影碟機(jī)，錄像機(jī)，視頻展示臺(tái)，攝像機(jī)，錄音卡座，計(jì)算機(jī)，筆記本，功放，有線麥克，無(wú)線麥克，電動(dòng)屏，投影機(jī)，電源控制器，環(huán)境控制器。 （ 2）能同時(shí)對(duì)多路設(shè)備進(jìn)行控制。 具體又可分為以下幾個(gè)模塊：音視頻切換模塊； VGA 電腦信號(hào)切換模塊；紅外學(xué)習(xí)及發(fā)射模塊；設(shè)備電源管理模塊；電動(dòng)屏幕控制模塊；音色、音量處理模塊；控制接口處理模塊；電源模塊；網(wǎng)絡(luò)模塊。同時(shí)，操作單元是整個(gè)系統(tǒng)的弱信號(hào)處理單元，運(yùn)行控制程序，是中控系統(tǒng)的核心。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 信息工程系 3 中央控制系統(tǒng)概述 多媒體教室的中央控制系統(tǒng)是對(duì)多媒體教室視音頻設(shè)備、計(jì)算機(jī)、投影機(jī)、電動(dòng)屏幕和教學(xué)環(huán)境進(jìn)行管理與控制的系統(tǒng)。 （ 4）圖像壓縮技術(shù) :圖像壓縮、動(dòng)態(tài)視頻壓縮。 多媒 體技術(shù)的發(fā)展改變了計(jì)算機(jī)的使用領(lǐng)域，使計(jì)算機(jī)由辦公室、實(shí)驗(yàn)室中的專用品變成了信息社會(huì)的普通工具，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)管理、學(xué)校教育、公共信息咨詢、商業(yè)廣告、軍事指揮與訓(xùn)練，甚至家庭生活與娛樂(lè)等領(lǐng)域。 （ 3）利用計(jì)算機(jī)對(duì)設(shè)備、窗簾、燈光等輔助設(shè)施進(jìn)行控制，配套 的圖形界面軟件使操作直觀、方便、簡(jiǎn)單?，F(xiàn)代的多媒體教室系統(tǒng)不僅具有傳統(tǒng)電化教室的各種功能，并且在傳統(tǒng)電化教室的基礎(chǔ)上加入了許多新型的多媒體設(shè)備，從而使得教學(xué)中的 各種功能逐一不漏地得以實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也滿足教師在教學(xué)中新的要求，教室不僅可以用于多媒體計(jì)算機(jī)教學(xué)，還可以用于錄像教學(xué)、外語(yǔ)教學(xué)、學(xué)術(shù)報(bào)告等。具體體現(xiàn)在繼承和發(fā)展了傳統(tǒng)電化教室的各種功能；模塊 化設(shè)計(jì)的中央控制系統(tǒng)能使產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠、易于擴(kuò)展。長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 信息工程系 I 摘 要 近幾年來(lái)，多媒體在教學(xué)系統(tǒng)中的運(yùn)用迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的教學(xué)系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代化的需求，多媒體中央控制技術(shù)的出現(xiàn)給教育行業(yè)帶來(lái)了新的機(jī)遇。本論文設(shè)計(jì)的多媒體中央控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了每一個(gè)模塊的功能，可以基本滿足多媒體教學(xué)的要求。隨著時(shí)代的進(jìn)步，各種器材被應(yīng)用在教學(xué)中，如無(wú)線話筒、投影儀、幻燈機(jī)等， 這些設(shè)備的應(yīng)用極大地提高了教學(xué)效果，多媒體教室中央控制系統(tǒng)就是這方面的典型應(yīng)用之一，它具有如下顯著特點(diǎn)： （ 1）繼承和發(fā)展了傳統(tǒng)電化教室的各種功能。各種模塊化合理分工，獨(dú)立工作，組合起來(lái)成為一個(gè)整體，便于系統(tǒng)的安裝、調(diào)試，一旦出了問(wèn)題也不會(huì)殃及其他，提高了系統(tǒng)的可靠性，而且便于系統(tǒng)的擴(kuò)和升級(jí)。它極大的改變了人們獲取信息的傳統(tǒng)方法，符合人們?cè)谛畔r(shí)代的閱讀方式。 （ 3）圖像技術(shù) :圖像處理、圖像、圖形動(dòng)態(tài)生成。 多媒體技術(shù)的特點(diǎn) 如下： （ 1）能夠完成在內(nèi)容上相關(guān)聯(lián)的多媒體信息的處理和傳送，如聲音、活動(dòng)圖像、文本、圖形、動(dòng)畫(huà)等； （ 2）交互式工作，而不是簡(jiǎn)單的單向或雙向傳輸； （ 3）網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)，即各種媒體信息是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)?，而不是借?CDROM 等存儲(chǔ)載體來(lái)傳遞的。中控系統(tǒng)的操作單元，集成了教學(xué)設(shè)備的各種控制按鈕與相應(yīng)的狀態(tài)顯示，用戶通過(guò)控制面板操控教學(xué)設(shè)備，使多媒體教室設(shè)備應(yīng)用與管理由復(fù)雜變簡(jiǎn)單。作為一個(gè)系統(tǒng)中央控制系統(tǒng)一般由以下四部分組成： （ 1）用戶界面； （ 2）中央控制主機(jī)； （ 3）各類控制接口； （ 4）受控設(shè)備。同時(shí)面向全部電教設(shè)備總攬 全局，一目了然。低成本，高性能，高集成度，全數(shù)字化控制。其基本設(shè)計(jì)方法是借助集成開(kāi)發(fā)軟件平臺(tái)，用原理圖、硬件描述語(yǔ)言等方法，生成相應(yīng)的目標(biāo)文件，通過(guò)下載電纜（“在系統(tǒng)”編程）將代碼傳送到目標(biāo)芯片中，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的數(shù)字系統(tǒng)。 器件特點(diǎn)：它具有編程靈活、集成度高、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)周期短、適用范圍寬、開(kāi)發(fā)工具先進(jìn)、設(shè)計(jì)制造成本低、對(duì)設(shè)計(jì)者的硬件經(jīng)驗(yàn)要求低、標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品無(wú)需測(cè)試、保密性強(qiáng)、價(jià)格大眾化等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)較大規(guī)模的電路設(shè)計(jì)，因此被廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品的原型設(shè)計(jì)和產(chǎn)品生產(chǎn) (一般在 10， 000 件以下 )之中。MAX7000 系列 CPLD 包含 MAX7000 器件和 基于 ISP 的 MAX7000S 器件。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 信息工程系 5 圖 21 MAX7000S 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 信息工程系 6 第 3 章 多媒體教室中央控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和控制面板設(shè)計(jì) 多媒體教室中央控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 多媒體教室的基本組成如下圖 31 所示： 圖 31多媒體教室中央控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 該多媒體教室中央控制系統(tǒng)以 CPLD 作為主控模塊，主控模塊接收來(lái)自控制面板或上位機(jī)的控制信息，這些信息經(jīng)過(guò) CPLD 處理后變?yōu)橄鄳?yīng)的控制信號(hào)。 (2)環(huán)境控制模塊 :該模塊完成對(duì)電動(dòng)屏幕的升、降、停的集中控制功能。同時(shí)從這六路音頻輸入信號(hào)中選擇出一路信號(hào)進(jìn)行輸出。 多媒體教室控制面板設(shè)計(jì) 多媒體集成控制系統(tǒng)需要將被控系統(tǒng)設(shè)備的各種操作功能按照教師實(shí)際操作要求進(jìn)行組合處理，界面也根 據(jù)實(shí)際組合進(jìn)行了相應(yīng)的變動(dòng)。通過(guò)多媒體教室中央控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖可將控制面板設(shè)計(jì)為以下幾個(gè)部分，如圖 32所示： 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 信息工程系 8 圖 32多媒體教室控制面板 (1)系統(tǒng)供電部分：要使用各種多媒體設(shè)備并進(jìn)行集成控制，首先要打開(kāi)用于控 制整套系統(tǒng)電源的電源開(kāi)關(guān)，給系統(tǒng)供電。 (3)視頻音頻信號(hào)選擇部分：由圖一可知，主要有多媒體計(jì)算機(jī)、筆記本電腦、實(shí)物視頻展示臺(tái)、影碟機(jī)、錄像機(jī)、卡座（卡式磁帶錄音座）這六種多媒體信號(hào)需要選擇，為了實(shí)現(xiàn)中央控制系統(tǒng)對(duì)多媒體設(shè)備的切換功能，因此在控制面板的信號(hào)選擇部分應(yīng)該有六個(gè)選擇 按鈕，任課教師只要在控制面板上的“多媒體信號(hào)節(jié)目源選擇欄”中按下任意一個(gè)按鈕，該按鍵對(duì)應(yīng)的多媒體設(shè)備的視頻信號(hào)就會(huì)通過(guò)投影儀投射后顯示，音頻信號(hào)通過(guò)音箱進(jìn)行輸出播放。面板上留有兩個(gè)備用選擇按鈕，這兩個(gè)按鈕可以在以后多媒體教室需要進(jìn)行設(shè)備擴(kuò)展時(shí)再編程使用。這些器件采用新的查表 (LUT)體系，采用 TSMC 的 m嵌