學(xué)科教育論文-一種多媒體教學(xué)的實(shí)用設(shè)備開發(fā) .doc

學(xué)科教育論文-一種多媒體教學(xué)的實(shí)用設(shè)備開發(fā)1、引言現(xiàn)代教育尤其是高等教育中，教學(xué)信息日益豐富，為了改善教學(xué)效果,引入了許多新的、有效的教學(xué)手段.多媒體教學(xué)是一種比較先進(jìn)的教學(xué)方式,具有生動(dòng)形象、主動(dòng)靈活、人機(jī)交互等優(yōu)勢(shì),許多以前必須在課堂完成的工作都可以預(yù)先準(zhǔn)備好,因而節(jié)省了時(shí)間,提高了課堂時(shí)間的利用率.多媒體教學(xué)因其交互性強(qiáng)、高效靈活而逐漸成為一種普及的教學(xué)方式。多媒體信息一般指數(shù)值、字符、圖形、圖像、音頻、動(dòng)畫以及視頻等.每種媒體都有獨(dú)特的性質(zhì),并且差異較大.數(shù)值、字符等媒體信息數(shù)據(jù)量較小,而圖像、視頻等數(shù)據(jù)量較大.由于視頻信息在人們?nèi)粘Ｉ钏佑|到的各種媒體信息中占據(jù)大約80%，所以目前對(duì)于視頻的研究應(yīng)用是多媒體研究領(lǐng)域內(nèi)的重點(diǎn)。為方便多媒體教學(xué)開展，我們選擇AIT2139設(shè)計(jì)了VGATV視頻轉(zhuǎn)換器，可將計(jì)算機(jī)的VGA信號(hào)轉(zhuǎn)換為廣播質(zhì)量的NTSC制或PAL制視頻信號(hào)后，輸出到大屏幕電視機(jī)上，并且能夠?qū)崿F(xiàn)畫面的凍結(jié)、縮放和平移等輔助功能。同時(shí)，視頻信號(hào)也可通過轉(zhuǎn)換器提供的接口輸出到計(jì)算機(jī)顯示器上。2、問題引出現(xiàn)有的多媒體教學(xué)中，采用多媒體投影機(jī)會(huì)取得良好的效果，但也有一些明顯的不足之處，例如價(jià)格較高，操作維護(hù)困難等缺點(diǎn)。根據(jù)實(shí)際教學(xué)需要，可以研制成本低、體積小、操作靈活、維修方便、可迅速成批量建成多媒體教室的VGATV轉(zhuǎn)換器?；诖朔N考慮，我們開發(fā)設(shè)計(jì)了一種實(shí)用的VGATV轉(zhuǎn)換器，它可方便地將計(jì)算機(jī)的各種多媒體視頻信號(hào)顯示在教室的大屏幕電視上，音頻信號(hào)直接送入電視機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)多媒體教學(xué)。作為教學(xué)設(shè)備，也可對(duì)視頻轉(zhuǎn)換進(jìn)行遙控，操作人員可以在距轉(zhuǎn)換器810米的地方控制電視機(jī)畫面，進(jìn)行放大、縮小、凍結(jié)、八方向平移等操作，具有良好的教學(xué)效果。3、系統(tǒng)工作原理VGA-TV視頻轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)主要由視頻轉(zhuǎn)換部分、視頻轉(zhuǎn)換控制部分和遙控板三部分組成。VGA-TV視頻轉(zhuǎn)換器的組成核心是視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換部分和視頻轉(zhuǎn)換控制部分，設(shè)計(jì)的核心是對(duì)視頻信號(hào)的處理和對(duì)視頻轉(zhuǎn)換芯片的控制。我們采用AIT2139，配以當(dāng)前成熟的外圍電路，組成視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，完成視頻前端的處理和信號(hào)轉(zhuǎn)換；該系統(tǒng)是典型模擬數(shù)字混合系統(tǒng)，電源質(zhì)量對(duì)視頻信號(hào)的輸出質(zhì)量影響較大，我們采用單獨(dú)的電源板卡以背板的形式嵌入到系統(tǒng)中，取得了較好的效果。4、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)4.1視頻轉(zhuǎn)換部分設(shè)計(jì)：視頻轉(zhuǎn)換部分是設(shè)計(jì)的核心部分，即把計(jì)算機(jī)輸出的RGB信號(hào)轉(zhuǎn)換為電視的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)。在視頻前端我們把RGB信號(hào)放大并采用門電路處理，然后送到AIT2139進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換以后輸出了兩種格式的電視信號(hào)：一個(gè)是經(jīng)過轉(zhuǎn)換、選頻和濾波得到的全電視信號(hào)，另一個(gè)是亮度和色度分離的電視信號(hào)，即S端子信號(hào)。計(jì)算機(jī)輸出的RGB信號(hào)可經(jīng)過耦合、緩沖、放大，直接接計(jì)算機(jī)顯示器，使操作者能夠方便的對(duì)畫面進(jìn)行監(jiān)控。對(duì)全電視信號(hào)輸出加入了完整的選頻和濾波電路，可以增加電視信號(hào)的穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)換器的核心是其處理器部分，它接收外部存儲(chǔ)設(shè)備I/O口YUV4:2:2格式的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)。因?yàn)樾盘?hào)輸入分成亮度和色度分量，我們將色度信號(hào)通過復(fù)合數(shù)字副載波調(diào)制，亮度分量和色度分量信號(hào)分別插值為象素速率的兩倍，并通過兩個(gè)10-bit的D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬S-視頻信號(hào)，模擬合成視頻信號(hào)通過第三個(gè)通道的10-bit的轉(zhuǎn)換器輸出。42視頻轉(zhuǎn)換控制部分的設(shè)計(jì)4.2.1主控板的設(shè)計(jì)VGA-TV轉(zhuǎn)換器主控板是對(duì)視頻轉(zhuǎn)換部分進(jìn)行控制的主要部分，它為視頻轉(zhuǎn)換提供電源，發(fā)送操作控制信號(hào)。主控板原理圖如圖1所示。它的主程序流程圖如圖2所示。4.2.2轉(zhuǎn)換控制板的研制設(shè)計(jì)中，在轉(zhuǎn)換器的外殼上設(shè)置了按鍵，能夠直接進(jìn)行手動(dòng)控制，作為備（選）用，考慮到使用的方便性和易操作性，我們?cè)谙到y(tǒng)中增加了遙控控制功能，在距離轉(zhuǎn)換器較遠(yuǎn)的地方能夠進(jìn)行遙控。因此，我們?cè)谵D(zhuǎn)換器中設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)換控制板。圖3是轉(zhuǎn)換控制板的原理框圖。43輔助部分的設(shè)計(jì)4.3.1遙控部分的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)遙控器是從實(shí)際出發(fā)，為方便操作，可以對(duì)視頻轉(zhuǎn)換進(jìn)行遙控。從而操作人員可以在距轉(zhuǎn)換器8-10米的地方控制電視機(jī)畫面，進(jìn)行放大、縮小、凍結(jié)、平移等操作控制，而且還可以對(duì)角移動(dòng)，具有很好的教學(xué)效果。4.3.2電源部分的設(shè)計(jì)電源設(shè)計(jì)是轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要方面。電源質(zhì)量不高，將對(duì)許多方面造成影響。首先，當(dāng)電源提供的電壓不穩(wěn)定時(shí)，會(huì)造成畫面抖動(dòng)，如果采用獨(dú)立變壓器提供電源，由于電磁干擾，畫面會(huì)閃爍。第二，采用單立電源不便于攜帶，會(huì)