一種無線教學網(wǎng)絡系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

“藍牙”技術采用短距離無線電技術,在30英尺的范圍內(nèi)傳輸語音和數(shù)據(jù)。經(jīng)由所謂的″個人局域網(wǎng)絡″(personal-area network),藍芽可使設備上互聯(lián)網(wǎng)絡以及連接移動電話、PC和其他設備。采用“藍牙”技術設計實現(xiàn)的芯片內(nèi)置了VCO、功率放大器、信號收發(fā)的切換開關、IF濾波器等電路,具有高集成度、低價格、低功耗的特點。本文介紹的無線網(wǎng)絡教學系統(tǒng)采用了“藍牙”技術設計的芯片TR3001,并通過嵌入式控制器對芯片TR3001的工作狀態(tài)進行控制,系統(tǒng)采用時分多址工作方式,保證了各學生終端之間互不干擾,模塊化設計使得系統(tǒng)具有很強的靈活性,增加學生終端,對系統(tǒng)不需要作任何改動,本系統(tǒng)可供64個學生終端同時使用。

隨著計算機技術、多媒體技術以及通訊技術的不斷發(fā)展,各種教學網(wǎng)絡系統(tǒng)相繼涌現(xiàn),但大多為有線組網(wǎng)方式,面向大專院校。小學教學要求教師與學生之間互動性很強,采用情景式、會話式教學。本文介紹的無線網(wǎng)絡教學系統(tǒng)采用了無線組網(wǎng)方式,教師與學生的終端可隨意移動,很適合小學教學的要求。

1 系統(tǒng)設計

系統(tǒng)采用模塊化設計方法,由學生終端、教師終端、一臺多媒體PC機、一塊PC機接口板、投影設備等幾個模塊組成,如圖1所示。學生終端和教師終端均配有一塊手寫板,可在上面進行寫字、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PC機實現(xiàn)無線鼠標操作。教師書寫的內(nèi)容不需要進行存儲處理,實時顯示于PC機屏幕上。學生終端為無線發(fā)射/接收雙工方式,工作頻率為315MHz,學生書寫的內(nèi)容首先要進行存儲處理,再進行調(diào)制發(fā)射。PC機接口板內(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,可與學生終端實現(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所帶來的頻點分配、管理困難、交調(diào)干擾嚴重的難題,系統(tǒng)結合了時分多址、頻分多址兩種技術。具體工作過程是:通過軟件設計,在PC機上顯示1、2、……63、64個學生的終端號,PC機接口板給每個學生終端分配一個唯一的地址,教師通過手寫板點擊學生終端號, PC機接口板對應地址進行編碼、調(diào)制、發(fā)射;此時,所有學生終端均處于接收狀態(tài),將接收信號進行解調(diào)、解碼處理,得到地址數(shù)據(jù),并和終端內(nèi)置地址進行比較,若相同,則該學生終端的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為發(fā)送,將存儲數(shù)據(jù)發(fā)射;若不同,則終端仍保持為接收地址狀態(tài)。PC機接口板一次只發(fā)一個地址,同一時間只有一個學生終端被選中,學生終端互不干擾。從而解決了單純采用頻分復用技術所帶來的頻點分配困難、交叉干擾嚴重的問題。

2 學生終端設計

學生終端采用了模塊化設計,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“藍牙”技術設計的無線收發(fā)一體芯片TR30013。

2.1 電源控制電路