基于宽带互联网的电视实验远程教学系统

摘要

本发明提供了一种基于宽带互联网的电视实验远程教学系统，由实验端服务器、摄像头、控制器及改制的电视机组成，将实验终端根据实验要求发送的控制指令由实验端服务器接口通过连接线送至控制器，再由控制器输出信号至改制的M11机芯的彩色电视机，完成实验项目的选择，通过宽带互联网的终端登录实验端服务器，并按屏幕显示的内容进行操作各项实时模拟电视实验，变换后的实时电视画面由摄像头送至实验端服务器，编码后传送至操作者终端，最后在实验端服务器端生成一个操作者的记录。本发明基于宽带互联网，可将电视实验放在网络上，能够满足实验者在时间、空间上进行电视实验的要求，实现了信息资源共享。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电视实验的远程教学方法，尤其涉及一种基于宽带互联网的电视实验远程教学系统，属于互联网远程双向信息传输与控制技术领域。

背景技术

在信息技术高速发展的今天，如何有效地和充分地利用互联网信息资源，使更多的人能接受现代教育，提高人们的知识水平，是教育工作者努力奋斗的目标之一。传统的实验室电视实验，受时间、空间的限制，不能满足远程教育的需要。目前国内外在远程实验教学中，一般采用多媒体技术将实验内容预先编写或录制好，存放在文件中，使用时再进行调用，此方法不具有实时性，不易与实际电视图像效果进行比较。为满足实验者在时间、空间上进行电视实验的要求，开发出将电视实验放在网络上，进行远程电视实验教学，实现了信息资源共享的目的。

发明内容

本发明针对现有电视实验技术存在的不足，提供一种能够满足实验者在时间、空间上进行电视实验的要求，进行远程电视实验教学的基于宽带互联网的电视实验远程教学系统，可将电视实验放在网络上，实现了信息资源共享。

为实现上述目的，本发明采用以下技术解决方案：

该基于宽带互联网的电视实验远程教学系统由实验端服务器、摄像头、控制器及改制的电视机组成，实验端服务器内写有能完成实验要求的操作软件，控制器内写有通信控制软件，摄像头安装在实验现场并与实验端服务器连接，控制器与改制的电视机通过连接总线相连，将实验终端根据实验要求发送的控制指令由实验端服务器接口通过连接线送至控制器，再由控制器输出信号至改制的电视机，完成实验项目的选择，通过宽带互联网的终端登录实验端服务器，并按屏幕显示的内容进行操作各项实时模拟电视实验，变换后的实时电视画面由摄像头送至实验端服务器，编码后传送至操作者终端，最后在实验端服务器端生成一个操作者的记录。

实验端服务器内的操作软件能完成实验要求的，包含网页、实验项目界面，工作原理是通过网页文件进行操作，查看表格文件了解实验情况。

实验端服务器为PIV/2.8GHz、内存为512M或以上、具有USB及RS232接口的计算机。

摄像头采用具有130万像素的CMOS/CCD摄像头，且具有USB接口输出。

实验端服务器接口与控制器通过RS232连接线连接，将服务器的COM1与控制器的COM端连接起来。

控制器包括单片机、多路电子互锁开关、手控按键、LED指示灯及有光电隔离的输出控制线，单片机内写有通信控制软件，由单片机通过RS232接口与服务器COM1相连接，单片机的输出连接至多路电子互锁开关，经光电隔离的输出控制线输出至外接端口，多路电子互锁开关上设有手控按键及LED指示灯。单片机内的通信控制软件的工作原理是通过网页选项的确定，由动态链接库进行驱动，向RS232通信端口发出十六进制指令00H～12H，单片机根据相应指令驱动输出端口，完成选定的实验项目。

改制的电视机为改制的M11机芯的彩色电视机，其电路改动部分为：行扫描电路，场扫描电路，亮度/场激励电路，色度通道，色差电路，RGB基色电路，通过连接总线与控制器相连接。改制后的电视机既可断开连接总线，单独作为彩色电视机使用，又可连接总线作为实验对象。

实验项目为彩色模拟电视机实验。

实时模拟电视实验是指具有播放电视台正在演播模拟/数字(由机顶盒接收转换)的节目的功能，由于网络传输及软件处理，有一定时间的延时。

控制指令为若干组十六进制数，分别对应各项内容选择：实验项数+恢复正常状态选择。

服务器编码是指用Windows Media Encode编码。

操作者的记录是指将用户操作的项目存入表格文件中，与其学号相关联。

本发明基于宽带互联网，可将电视实验放在网络上，能够满足实验者在时间、空间上进行电视实验的要求，实现了信息资源共享。

附图说明

图1是本发明的电视实验远程教学系统的组成结构示意图。

图2是本发明的操作软件的流程图。

图3是本发明的通信控制软件的流程图。

图4是本发明的控制器的单片机及接口电路原理图。

图5是本发明的控制器的多路电子互锁开关电路原理图。

图6是本发明的控制器的有光电隔离的输出控制线电路原理图。

图7是本发明的改制的M11机芯的彩色电视机的行扫描电路图。

图8是本发明的改制的M11机芯的彩色电视机的场扫描电路电路图。

图9是本发明的改制的M11机芯的彩色电视机的亮度/场激励信号电路图。

图10是本发明的改制的M11机芯的彩色电视机的色度通道电路图。

图11是本发明的改制的M11机芯的彩色电视机的色差电路图。

图12是本发明的改制的M11机芯的彩色电视机的RGB基色电路图。

图中：1、实验端服务器，2、摄像头，3、控制器，4、改制的M11机芯的彩色电视机，5、单片机，6、手控按键，7、LED指示灯，8、光电耦合器。

具体实施方式

实施例：

图1给出了本发明的电视实验远程教学系统的组成结构示意图。由实验端服务器1、摄像头2、控制器3及改制的M11机芯的彩色电视机4组成。实验端服务器1为PIV/2.8GHz、内存为512M或以上、具有USB及RS232接口的计算机，其内写有能完成实验要求的操作软件，该操作软件包含网页、实验项目界面等，工作原理是通过网页文件进行操作，查看表格文件了解实验情况，其流程图见图2所示。摄像头2采用具有130万像素的CMOS/CCD摄像头，且具有USB接口输出，安装在实验现场，通过USB连线与实验端服务器1连接。实验端服务器1接口与控制器3通过RS232连接线连接，将服务器的COM1与控制器的COM端连接起来。图4、图5、图6给出了控制器的电路原理图。包括单片机5(参见图4)、多路电子互锁开关(参见图5)、手控按键、LED指示灯及有光电隔离的输出控制线(参见图6)，单片机5的型号为89C51，通过RS232接口与服务器COM1相连接，单片机的输出连接至多路电子互锁开关，经光电隔离的输出控制线输出至外接端口，多路电子互锁开关上设有手控按键及LED指示灯。单片机内写入的通信控制软件的流程图见图3所示，其工作原理是通过网页选项的确定，由动态链接库进行驱动，向RS232通信端口发出十六进制指令00H～12H，单片机根据相应指令驱动输出端口，完成选定的实验项目。该控制器具有现场手动/远程控制，通过远程操作控制12个实验项目，其工作原理：通电后通信控制软件使其为复位(正常)状态，此时所有输出端口为开路状态，同时其RS232端口处于数据接收状态。当RS232端口接收数据后，通信控制软件根据指令，驱动单片机5对应的输出端口，此端口再驱动多路互锁电子开关的控制端，使其对应的LED灯点亮并驱动光电耦合器8进行输出端口电路的导通，完成项目的选择。当RS232端口接收另一数据后重复上述过程，但驱动的是另一多路互锁电子开关的控制端，实现项目的切换。手动控制则是直接按动对应按键，由多路电子开关电路完成LED灯的点亮及输出端口电路的导通。采用光电耦合器8件用于解决M11机芯底板带电的问题。

改制的电视机为改制的M11机芯的彩色电视机4，为14-21寸，其电路改动部分为：行扫描电路，场扫描电路，亮度/场激励电路，色度通道，色差电路，RGB基色电路，通过连接线与控制器相连接(参见图6)。改制后的电视机既可断开连接线，单独作为彩色电视机使用，又可连接线作为实验对象。

改制的M11机芯的彩色电视机的行扫描电路图见图7，原理为改变行振荡电路的电阻值，使其振荡频率发生改变。

改制的M11机芯的彩色电视机的场扫描电路图见图8，原理为改变场振荡电路的电阻值，使其振荡频率发生改变。

改制的M11机芯的彩色电视机的亮度/场激励电路图见图9，原理为接通/短路亮度信号、接通/断开场激励信号电路。

改制的M11机芯的彩色电视机的色度通道电路图见图10，原理为接通/短路色度信号电路。

改制的M11机芯的彩色电视机的色差电路图见图11，原理为接通/短路R-Y及B-Y色差信号电路。

改制的M11机芯的彩色电视机的RGB基色电路图见图12，原理为接通/短路R、G、B三个基色信号。

实验项目为彩色模拟电视机实验，共有12项实时模拟电视实验，内容为：

行频降低，

行频升高，

场频升高，

场频降低，

断开亮度信号Y，

断开色差R-Y，

断开色差B-Y，

断开色度信号，

断开基色信号R，

断开基色信号G，

断开基色信号B，

断开场输出。

系统软件要求为：Windows 2000/2003 servers，windows media encode等。

实验系统安装文件目录：电视实验室远程电视实验

服务器端：开机进入系统后，打开Windows media encode编码器，选择broadcast alive event，打开文件test.wme。可选择不同的分辨率的解像度(本实验采用320×240)，单击Start encoding进入编码输出状态，点击窗口使其最小化即可。

用户端：系统软件应为Windows XP或以上版本，显示器显示方式建议使用≥800×600的分辨率，最好使用1024×768的分辨率，宽带网络。登录实验网站的IP地址，即可进入实验登陆、实验项目选项进行电视远程实验。实验管理内容见表格文件。

控制指令为13组十六进制数，分别对应各项内容选择：12项实验+恢复正常状态选择。

服务器编码是用Windows Media Encode编码。

将实验终端根据实验要求发送的控制指令由实验端服务器1接口通过RS232连接线送至控制器3，再由控制器3输出信号至改制的M11机芯的彩色电视机4，完成实验项目的选择，通过宽带互联网的终端登录实验端服务器1，并按屏幕显示的内容进行操作各项实时模拟电视实验，变换后的实时电视画面由摄像头送至实验端服务器，编码后传送至操作者终端，最后在实验端服务器端生成一个操作者的记录，供教师参考。