教室消息廣播系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

　　探索了教室消息廣播系統(tǒng)的現(xiàn)狀，根據(jù)現(xiàn)狀提出了解決方案，并從技術(shù)角度設(shè)計(jì)了基于LED的教室消息廣播系統(tǒng)的實(shí)用方案。本系統(tǒng)分為上位機(jī)和下位機(jī)，下位機(jī)采用基于ARM的LINUX實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，上位機(jī)采用X86架構(gòu)的Windows系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)論證，該系統(tǒng)能滿足教室實(shí)時(shí)消息傳播的需求。下面是小編整理的教室消息廣播系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，歡迎來(lái)參考！

　　1.教室消息廣播系統(tǒng)現(xiàn)狀

　　1.1與選題相關(guān)的國(guó)內(nèi)外研究和發(fā)展概況

　　在傳統(tǒng)的方法上，學(xué)�？剖夜芾聿块T或者教室等需要將信息告知課室內(nèi)或課室門內(nèi)外的人員（學(xué)生、教師等），使用的發(fā)布、更新、刪改等方法大概可分為幾種：

　　對(duì)于非實(shí)時(shí)信息（通知，非緊急消息等）：①通過(guò)人力，將信息使用某種（書寫等）方式在不可移動(dòng)物體（黑板等）上發(fā)布（更新），或者移除之;②先通過(guò)人力將信息使用某種（書寫、印刷等）方式在可移動(dòng)的物體（紙、木板）等上面，再通過(guò)人力將帶有信息的物體從信息發(fā)布處安放在課室內(nèi)或外以發(fā)布（更新），或者移除之。

　　對(duì)于實(shí)時(shí)信息/亞實(shí)時(shí)信息（時(shí)間、緊急消息等）：①用人力傳遞：以人為消息載體載體，以人聲或者黑板等為發(fā)布源，通過(guò)人將消息傳遞，以發(fā)布、更新、刪改;②用廣播傳遞：以人為消息載體載體，以廣播等為發(fā)布源，通過(guò)廣播將消息傳遞，以發(fā)布、更新、刪改。

　　以上傳統(tǒng)課室信息發(fā)布方法缺點(diǎn)分別有：①耗費(fèi)人力，信息不易修改;②信息不可視化，教室內(nèi)有聲音接受盲點(diǎn)，信息發(fā)布時(shí)所有課室不能有噪音，否則影響信息接收質(zhì)量。

　　傳統(tǒng)的方法上，課室時(shí)間同步使用的方法通常有：①無(wú)時(shí)間同步：依賴教師或?qū)W生自身攜帶時(shí)間同步設(shè)備（手表、手機(jī)、手提電腦等）;②通過(guò)人力定時(shí)向課室傳遞最新時(shí)間;③用聲音同步時(shí)間：全校布置一個(gè)獲每棟樓布置一個(gè)大功率聲音產(chǎn)生裝置，通過(guò)鐘聲、鈴聲等同步時(shí)間;④使用掛鐘同步：課室內(nèi)懸掛一個(gè)時(shí)鐘（石英鐘、電子鐘，電腦時(shí)鐘）以實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步。

　　以上傳統(tǒng)課室信息發(fā)布方法缺點(diǎn)分別有：①不同教學(xué)樓，不同課室，不同室內(nèi)人員無(wú)統(tǒng)一時(shí)間同步源;②耗費(fèi)人力，僅同一課室時(shí)間同步;③不同樓層因聲音信號(hào)衰減無(wú)法收到時(shí)間同步信號(hào)或者不同教學(xué)樓時(shí)鐘信號(hào)不一;④不同教學(xué)樓，不同課室時(shí)間不同步。

　　LED信息顯示屏、有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為本畢業(yè)設(shè)計(jì)的課室內(nèi)LED信息發(fā)布系統(tǒng)鋪下良好基礎(chǔ)，本課題擬解決傳統(tǒng)課室信息發(fā)布方法的缺點(diǎn)，最終實(shí)現(xiàn)跨教學(xué)樓、跨課室、跨室內(nèi)人員的時(shí)間同步，教學(xué)信息內(nèi)容接收一致，信息接收時(shí)間一致，可用于對(duì)課室的教學(xué)信息、應(yīng)急事件（災(zāi)害等）信息的實(shí)時(shí)發(fā)布，上下課時(shí)間同步，考試時(shí)間同步等功能。

　　1.2小結(jié)

　　目前國(guó)內(nèi)電子時(shí)鐘市場(chǎng)處在一個(gè)生產(chǎn)公司居多，研發(fā)公司占少數(shù)的階段。

　　幾乎每個(gè)電子公司都有涉及電子時(shí)鐘的生產(chǎn)工作，但是專門研發(fā)電子時(shí)鐘系統(tǒng)的公司并不多，因此市場(chǎng)上尚未有大批量的多功能的電子時(shí)鐘系統(tǒng)的出現(xiàn)。考慮到中國(guó)市場(chǎng)的特殊性（山寨產(chǎn)品較多），一旦市場(chǎng)上出現(xiàn)較鮮見(jiàn)的科技產(chǎn)品，不用多久便會(huì)大范圍地出現(xiàn)這種產(chǎn)品，因此電子時(shí)鐘市場(chǎng)具有一定的風(fēng)險(xiǎn)。

　　就目前的市場(chǎng)而言，仍有大量的用戶在使用傳統(tǒng)的電子時(shí)鐘，對(duì)多功能的電子時(shí)鐘系統(tǒng)還沒(méi)有全面的認(rèn)識(shí)，因此在本產(chǎn)品投入生產(chǎn)時(shí)必須大力宣傳，增強(qiáng)人們對(duì)新一代電子時(shí)鐘系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。

　　事實(shí)上，近年來(lái)一些新一代的電子時(shí)鐘系統(tǒng)已經(jīng)開(kāi)始一步一步“入駐”越來(lái)越多的高校，價(jià)格上已可以被現(xiàn)在的消費(fèi)者接受，用戶完全可以根據(jù)自己的需要和喜好選擇安裝不同功能的電子時(shí)鐘系統(tǒng)，以滿足自己的各種需求。

　　電子時(shí)鐘作為一種顯示時(shí)間的工具，是許多場(chǎng)所不可缺少的重要設(shè)備之一，在世界各地得到廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的電子時(shí)鐘只是單純地顯示時(shí)間，而且各個(gè)時(shí)鐘無(wú)法完成彼此之間的互相同步校準(zhǔn)時(shí)間的功能，對(duì)人們的工作生活造成嚴(yán)重的影響。

　　隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)時(shí)間精確的要求越來(lái)越高，功能單一化的產(chǎn)品的市場(chǎng)越來(lái)越小，開(kāi)始逐步被淘汰。然而，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)尚未有大批量的多功能電子時(shí)鐘產(chǎn)品的出現(xiàn)，大多數(shù)為功能不一的，不可同步校準(zhǔn)時(shí)間的電子時(shí)鐘。為此，有必要開(kāi)拓一塊屬于多功能電子時(shí)鐘產(chǎn)品滿足市場(chǎng)需求。

　　2.系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與論證

　　2.1 顯示屏方案

　　根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同，顯示屏的方案可以有多種：數(shù)碼管，1602液晶顯示屏，中小塊液晶顯示屏幕，LED點(diǎn)陣顯示屏（16X32）。數(shù)碼管功能簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，亮度較好，成本低廉;缺點(diǎn)是：無(wú)法顯示文字，可拓展性差。靜態(tài)LED文字顯示功能較簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，亮度較好，成本較低廉，可顯示固定字符、漢字;缺點(diǎn)是：文字只能固定，不能重配置。動(dòng)態(tài)LED顯示的液晶顯示屏功能復(fù)雜，使用通用接口，亮度較好，成本較低廉，可顯示固定字符、漢字;缺點(diǎn)是：文字只能固定，不能重配置。LED點(diǎn)陣屏功能較復(fù)雜，使用特定控制HUB08、HUB10接口，亮度很好，可視距離長(zhǎng)，成本一般，可顯示固定獲不固定字符、漢字;缺點(diǎn)是：控制較不易。

　　由于顯示屏用于時(shí)間和動(dòng)態(tài)文字，單純數(shù)碼管和靜態(tài)LED只能顯示有限數(shù)字、字符、文字，而不能個(gè)性化設(shè)置文字內(nèi)容，具有功能十分局限。另外，LCD/LED液晶顯示屏耗能大，亮度較暗，安裝在課室內(nèi)顯示時(shí)間、文字信息等。因此，LED點(diǎn)陣屏是本項(xiàng)目的最佳方案選擇。

　　2.2 下位機(jī)方案

　　下位機(jī)由有線通信、無(wú)線通信、按鍵，顯示，音頻輸出、蜂鳴器等模塊組成，下位機(jī)系統(tǒng)主要模塊如圖1所示：

　　2.3 上位機(jī)方案

　　本系統(tǒng)上位機(jī)系統(tǒng)由兩部分構(gòu)成，X86-Windows上位機(jī)和ARM-Linux上位機(jī)。X86-Windows上位機(jī)運(yùn)行Win32應(yīng)用程序，調(diào)用靜態(tài)庫(kù)，可在Windows2000，WinXP，Win7操作系統(tǒng)下運(yùn)行， 上位機(jī)采用VB6.0和VC++6.0混合編程開(kāi)發(fā)的軟件進(jìn)行應(yīng)用層功能的控制。ARM-Linux上位機(jī)采用現(xiàn)成ARM開(kāi)發(fā)套件進(jìn)行開(kāi)發(fā)，需要進(jìn)行Uboot的移植，Linux操作系統(tǒng)移植，文件系統(tǒng)移植，字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)等功能。

　　2.4 有線通信方案

　　2.5 無(wú)線通信方案

　　ZigBee無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議基于IEEE802.15.4協(xié)議，中文名為“紫蜂”。它的特點(diǎn)是距離近、功耗低、速率低，支持雙工通信。它工作在ISM的2.4GHz頻段上，傳輸速率為20kb/s-250kb/s，傳輸距離最近10m，最遠(yuǎn)達(dá)75m。除此之外，它還有數(shù)據(jù)完整性檢查，AES-128加密算法協(xié)議簡(jiǎn)單、成本低、時(shí)延短、網(wǎng)絡(luò)容量大等優(yōu)點(diǎn)。所以本系統(tǒng)無(wú)線通信部分采用性價(jià)比較高的ZigBee通信方式。但與一般采用電池供電的系統(tǒng)不同，本系統(tǒng)采用市電供電。原因是下位機(jī)處于教室內(nèi)，有穩(wěn)定供電的市電電源。圖3是無(wú)線通信方式下系統(tǒng)拓?fù)鋱D：

　　3.結(jié)語(yǔ)

　　本文章的教室消息廣播系統(tǒng)方案，從技術(shù)角度闡述了實(shí)施的可行性。理論上能應(yīng)用于小學(xué)、中學(xué)、大學(xué)等智能化多媒體課室的時(shí)鐘同步，時(shí)鐘播報(bào)，具有廣泛的應(yīng)用性。

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