一種無線教學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

“藍(lán)牙”技術(shù)采用短距離無線電技術(shù),在30英尺的范圍內(nèi)傳輸語音和數(shù)據(jù)。經(jīng)由所謂的″個(gè)人局域網(wǎng)絡(luò)″(personal-area network),藍(lán)芽可使設(shè)備上互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)以及連接移動(dòng)電話、PC和其他設(shè)備。采用“藍(lán)牙”技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的芯片內(nèi)置了VCO、功率放大器、信號(hào)收發(fā)的切換開關(guān)、IF濾波器等電路,具有高集成度、低價(jià)格、低功耗的特點(diǎn)。本文介紹的無線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)采用了“藍(lán)牙”技術(shù)設(shè)計(jì)的芯片TR3001,并通過嵌入式控制器對(duì)芯片TR3001的工作狀態(tài)進(jìn)行控制,系統(tǒng)采用時(shí)分多址工作方式,保證了各學(xué)生終端之間互不干擾,模塊化設(shè)計(jì)使得系統(tǒng)具有很強(qiáng)的靈活性,增加學(xué)生終端,對(duì)系統(tǒng)不需要作任何改動(dòng),本系統(tǒng)可供64個(gè)學(xué)生終端同時(shí)使用。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)以及通訊技術(shù)的不斷發(fā)展,各種教學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相繼涌現(xiàn),但大多為有線組網(wǎng)方式,面向大專院校。小學(xué)教學(xué)要求教師與學(xué)生之間互動(dòng)性很強(qiáng),采用情景式、會(huì)話式教學(xué)。本文介紹的無線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)采用了無線組網(wǎng)方式,教師與學(xué)生的終端可隨意移動(dòng),很適合小學(xué)教學(xué)的要求。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)方法,由學(xué)生終端、教師終端、一臺(tái)多媒體PC機(jī)、一塊PC機(jī)接口板、投影設(shè)備等幾個(gè)模塊組成,如圖1所示。學(xué)生終端和教師終端均配有一塊手寫板,可在上面進(jìn)行寫字、畫圖等操作。教師終端為無線發(fā)射單工方式,工作頻率為433.92MHz,可對(duì)PC機(jī)實(shí)現(xiàn)無線鼠標(biāo)操作。教師書寫的內(nèi)容不需要進(jìn)行存儲(chǔ)處理,實(shí)時(shí)顯示于PC機(jī)屏幕上。學(xué)生終端為無線發(fā)射/接收雙工方式,工作頻率為315MHz,學(xué)生書寫的內(nèi)容首先要進(jìn)行存儲(chǔ)處理,再進(jìn)行調(diào)制發(fā)射。PC機(jī)接口板內(nèi)有兩塊芯片,一塊為無線接收單工方式,工作頻率為433.92MHz,接收教師終端的數(shù)據(jù)。另一塊為無線發(fā)射/接收雙工方式,工作頻率為315MHz,可與學(xué)生終端實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳送。系統(tǒng)無線發(fā)射功率小于1mW。

為克服單純采用頻分多址技術(shù)所帶來的頻點(diǎn)分配、管理困難、交調(diào)干擾嚴(yán)重的難題,系統(tǒng)結(jié)合了時(shí)分多址、頻分多址兩種技術(shù)。具體工作過程是:通過軟件設(shè)計(jì),在PC機(jī)上顯示1、2、……63、64個(gè)學(xué)生的終端號(hào),PC機(jī)接口板給每個(gè)學(xué)生終端分配一個(gè)唯一的地址,教師通過手寫板點(diǎn)擊學(xué)生終端號(hào), PC機(jī)接口板對(duì)應(yīng)地址進(jìn)行編碼、調(diào)制、發(fā)射;此時(shí),所有學(xué)生終端均處于接收狀態(tài),將接收信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、解碼處理,得到地址數(shù)據(jù),并和終端內(nèi)置地址進(jìn)行比較,若相同,則該學(xué)生終端的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為發(fā)送,將存儲(chǔ)數(shù)據(jù)發(fā)射;若不同,則終端仍保持為接收地址狀態(tài)。PC機(jī)接口板一次只發(fā)一個(gè)地址,同一時(shí)間只有一個(gè)學(xué)生終端被選中,學(xué)生終端互不干擾。從而解決了單純采用頻分復(fù)用技術(shù)所帶來的頻點(diǎn)分配困難、交叉干擾嚴(yán)重的問題。

2 學(xué)生終端設(shè)計(jì)

學(xué)生終端采用了模塊化設(shè)計(jì),由電源控制電路、地址編碼/解碼電路、無線收發(fā)電路等幾大部分組成。學(xué)生終端功能模塊劃分如圖2所示。其中,無線收發(fā)電路采用了基于“藍(lán)牙”技術(shù)設(shè)計(jì)的無線收發(fā)一體芯片TR30013。

2.1 電源控制電路