1 引言
以多媒體和國際互聯(lián)網(wǎng)為代表的信息技術正在以驚人的速度改變著人類生存方式。同時，對傳統(tǒng)的教育模式也帶來了很大的沖擊。信息技術使教育傳播媒體已不再僅限于書本中的單一文字，還有融文字、聲音、圖形、動畫、影像為一體的電子教科書、多媒體軟件以及網(wǎng)上傳輸?shù)挠耙暪?jié)目、衛(wèi)星節(jié)目和虛擬現(xiàn)實的學習環(huán)境等等。多媒體綜合教室是將計算機及網(wǎng)絡技術應用到教學領域形成的，將圖像、聲音、文字、動畫等媒體融合起來，為學生提供豐富生動教學素材，達到寓教于樂效果的新型教室。
隨著＂后PC時代"的概念提出，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)不再局限于工業(yè)現(xiàn)場總線控制領域，而以其特有的優(yōu)勢被廣泛的應用到各個領域。而我們所開發(fā)的系統(tǒng)也正是以單片機為核心的多媒體綜合控制系統(tǒng)
2 多媒體綜合控制系統(tǒng)的原理與關鍵技術
多媒體綜合控制系統(tǒng)要將錄像機、影碟機、多媒體計算機、實物展示臺、投影機等先進的視聽設備以及其它環(huán)境設備有機地連接起來，由教師根據(jù)教學需要來有選擇的播放多媒體課件和調(diào)節(jié)環(huán)境。
系統(tǒng)要對多中播放媒體進行選擇播放并控制播放設備。如圖 1所示，MPU（主處理器）部分學習、記憶設備的遙控碼，并回控設備；對計算機VGA增強驅動，分路輸出；對錄像機、影碟機等模擬視音頻按鍵盤掃描有選擇的切換；對電動窗簾、屏幕、燈光等的控制。
系統(tǒng)選用了內(nèi)部自帶Flash Memory 的高性能微處理器--Motorola MC68HC08GP32作為中央控制器，由它實時監(jiān)控系統(tǒng)，進行容錯處理，實現(xiàn)紅外信號讀取、判別和存儲以及輸出紅外遙控信號，完成視、音頻矩陣開關切換控制。
圖 1 多媒體綜合控制系統(tǒng)原理圖
紅外遙控發(fā)射與接收是本系統(tǒng)的核心。紅外遙控發(fā)射器是一種脈沖編碼調(diào)制器，它在發(fā)射遙控指令時把二進制數(shù)調(diào)制成一系列的脈沖串信號（載波信號）后發(fā)射出去，常用的調(diào)制方法有脈沖寬度調(diào)制（PWM）和脈沖位置調(diào)制（PPM）兩種．紅外遙控信號處理過程如圖2所示，信號經(jīng)遙控發(fā)射器發(fā)送，由遙控受光前置放大器接收，解調(diào)（解碼）、放大后為脈沖輸出，最后送入微處理器進行譯碼、存碼，并回控設備。
圖 2 紅外遙控接受發(fā)射基本原理
圖 3 CX20106A原理圖
目前，各國電器生產(chǎn)廠家對遙控脈沖編碼及碼流還沒有統(tǒng)一的標準。其中最為常用的是PWM碼(脈沖寬度調(diào)制碼)和PPM碼(脈沖位置調(diào)制碼)。前者以寬脈沖表示1，窄脈沖表示0。后者脈沖寬度一樣，但是碼位的寬度不一樣，碼位寬的代表1，碼位窄的代表0。大多數(shù)都采用圖中所示的方法表示"0"和"1"。其中 tw一定，tp0≠tp1。如圖 4所示。
圖 5 遙控碼碼流結構分析
圖 6 單片機接收到的碼流
2.3 視音頻矩陣切換
從圖1可以看出，要實現(xiàn)對不同的信號輸入源的選擇播放，就需要視/音頻矩陣切換電路來完成對多路輸入信號的選擇播放。MT8816是8＊16模擬開關矩陣。它由7～128線地址譯碼器、128位控制數(shù)據(jù)鎖存器和8*16模擬開關陣列組成。它的電路原理如圖7所示，圖中用PA0~PA6 作為MT8816的行地址和列地址控制線，PB0～PB3分別作為選通脈沖ST、數(shù)據(jù)輸入DI、片選信號CS的復位信號RESET。ROWo～ROW15 作為輸入，COLo～COL7作為輸出。即16路輸入，8路輸出。
圖7 視頻矩陣切換原理圖
2.4 VGA矩陣切換
VGA標準同以往的CGA、EGA等標準都不一樣，它采用數(shù)模轉換技術，輸出模擬視頻信號，因此同TTL數(shù)字信號比，其彩幀顯示能力大大增強，原則上可顯示無窮多的顏色，是后來所有顯示技術的發(fā)展基礎。VGA標準采用15針頭D型插頭。VGA有紅、綠、藍三種基色和行、場兩個同步信號。它的最高分辨率為 640*480，行頻為31HZ，場頻為60HZ或70HZ。它可以兼容CGA、EGA顯示標準。為了兼容CGA卡的200線的顯示方式，采用了兩次掃描的技術，即對200線中的每一線都顯示為相鄰的兩行，兩行的內(nèi)容一樣。
MAX465是由美國MAXIM公司生產(chǎn)的模擬開關，它提供了二組（3）輸入．一組（3）輸出，也就是說有六路輸入和三路輸出。它具有2倍的電壓增益輸出，并且能在帶寬為90Mhz內(nèi)可以獲得穩(wěn)定的2倍電壓增益。
在本系統(tǒng)中，主要是對VGA的三基色和行、場信號進行處理。可以采用兩片MAX465級連控制即可。
2.5 智能處理器
Motorola系列的單片機是目前世界上銷量最高的8位單片機之一。由于其價格低廉，系列品種多等諸多優(yōu)點，因此在家用電器、儀器儀表、移動通信和簡易的控制系統(tǒng)等方面得到了極其廣泛的應用。
MC68HC08GP32繼承HC05編程模式，內(nèi)有512字節(jié)RAM，32,256字節(jié)Flash Memory。片內(nèi)I/O功能較強，除有常見的并行I/O外，還有串行I/O、輸入捕捉、PWM（Pulse-Width Modulation）輸出和實時時鐘RTC等功能。有一個多功能的16位定時器/計數(shù)器，具有輸入捕捉和輸出比較功能，并自帶Watchdog 監(jiān)控功能。
2.5.1外部EEPROM擴展
系統(tǒng)在讀碼、析碼之后，需要對數(shù)據(jù)碼進行不可遺失性存儲。這就需要外擴EEPROM。鑒于對鍵盤實時掃描已占用了單片機大量的端口，因此選用24C32A 這一基于I2C的4K*8兩線串行讀/寫EEPROM，它具有較強的總線擴展功能，可以擴展到8片。如圖7所示，系統(tǒng)使用兩片EEPROM。
同時，由于設備遙控碼的長度并不一定，而且差異很大。因此，為了不浪費存儲空間，對遙控碼的存儲采用動態(tài)分配存儲空間的方式。即系統(tǒng)在每塊存儲器起始位置留出特定的存儲空間用來存放本片內(nèi)各個遙控碼的起始位置信息。
在對存儲器的讀寫控制中，由單片機提供時鐘信號（SCL），控制總線的讀/寫。如圖8所示，一個讀寫周期一般包括寫控制字節(jié)選擇存儲器、送高8位地址字節(jié)、送低8位地址字節(jié)，讀/寫數(shù)據(jù)。對存儲器的讀/寫要以應答方式進行。
