一种无线教学网络系统的设计与实现

“蓝牙”技术采用短距离无线电技术,在30英尺的范围内传输语音和数据。经由所谓的″个人局域网络″(personal-area network),蓝芽可使设备上互联网络以及连接移动电话、PC和其他设备。采用“蓝牙”技术设计实现的芯片内置了VCO、功率放大器、信号收发的切换开关、IF滤波器等电路,具有高集成度、低价格、低功耗的特点。本文介绍的无线网络教学系统采用了“蓝牙”技术设计的芯片TR3001,并通过嵌入式控制器对芯片TR3001的工作状态进行控制,系统采用时分多址工作方式,保证了各学生终端之间互不干扰,模块化设计使得系统具有很强的灵活性,增加学生终端,对系统不需要作任何改动,本系统可供64个学生终端同时使用。

随着计算机技术、多媒体技术以及通讯技术的不断发展,各种教学网络系统相继涌现,但大多为有线组网方式,面向大专院校。小学教学要求教师与学生之间互动性很强,采用情景式、会话式教学。本文介绍的无线网络教学系统采用了无线组网方式,教师与学生的终端可随意移动,很适合小学教学的要求。

1 系统设计

系统采用模块化设计方法,由学生终端、教师终端、一台多媒体PC机、一块PC机接口板、投影设备等几个模块组成,如图1所示。学生终端和教师终端均配有一块手写板,可在上面进行写字、画图等操作。教师终端为无线发射单工方式,工作频率为433.92MHz,可对PC机实现无线鼠标操作。教师书写的内容不需要进行存储处理,实时显示于PC机屏幕上。学生终端为无线发射/接收双工方式,工作频率为315MHz,学生书写的内容首先要进行存储处理,再进行调制发射。PC机接口板内有两块芯片,一块为无线接收单工方式,工作频率为433.92MHz,接收教师终端的数据。另一块为无线发射/接收双工方式,工作频率为315MHz,可与学生终端实现双向数据传送。系统无线发射功率小于1mW。

为克服单纯采用频分多址技术所带来的频点分配、管理困难、交调干扰严重的难题,系统结合了时分多址、频分多址两种技术。具体工作过程是:通过软件设计,在PC机上显示1、2、……63、64个学生的终端号,PC机接口板给每个学生终端分配一个唯一的地址,教师通过手写板点击学生终端号, PC机接口板对应地址进行编码、调制、发射;此时,所有学生终端均处于接收状态,将接收信号进行解调、解码处理,得到地址数据,并和终端内置地址进行比较,若相同,则该学生终端的工作状态转为发送,将存储数据发射;若不同,则终端仍保持为接收地址状态。PC机接口板一次只发一个地址,同一时间只有一个学生终端被选中,学生终端互不干扰。从而解决了单纯采用频分复用技术所带来的频点分配困难、交叉干扰严重的问题。

2 学生终端设计

学生终端采用了模块化设计,由电源控制电路、地址编码/解码电路、无线收发电路等几大部分组成。学生终端功能模块划分如图2所示。其中,无线收发电路采用了基于“蓝牙”技术设计的无线收发一体芯片TR30013。

2.1 电源控制电路