基于以太网的校园广播终端系统.doc

目录1 引言1.1 综述1.2 基于以太网的校园广播系统的简介1.2.1 校园广播的现状1.2.2 以太网在校园广播中的优点与应用领域1.2.3基于以太网的校园广播中的发展趋势1.2.4 以太网技术的发展1.3 本章小结2 基于以太网的校园广播终端设计论文方案2.1 以太网应用于校园广播系统场合的原因2.1.1以太网结构原理的深入剖析2.1.2以太网技术是和校园广播系统的原因2.2 基于以太网的校园广播终端设计技术及发展2.2.1 基于以太网的校园广播终端技术的概念2.2.2 发展应用基于以太网的校园广播终端技术的必要性和重要性2.3 基于以太网的校园广播终端技术的具体实现方案2.4本论文方案的论证2.5 本章小结3 基于以太网的校园广播技术的硬件实现3.1 基于以太网的校园广播终端设计的各模块的具体说明3.2 核心控制模块的设计3.2.1 AT89C51单片机系统的建立3.2.2 以太网控制器RTL8019AS功能的实现3.2.3DMA操作原理及内部寄存器的分配3.2.4接受发送数据原理3.2.5AT89C51单片机系统与RTL8019AS的连接3.3 接入以太网模块的设计 3.3.1 网络变压器20F001N简介3.3.2 RJ45简介3.3.3 接入以太网模块电路图连接3.4 DAC8541 D/A转换相匹配电路模块的设计3.4.1 DAC8541芯片的工作原理及功能简介3.4.2 AT89C51单片机系统与DAC8541的连接4 系统调试4.1整体电路的调试4.2设计中应注意的问题4.3集成电路的安装4.4电路的调试和故障的检查与排除4.5烧写芯片4.6本章小结总结与展望致谢参考文献1绪论1.1 综述校园广播在宣传党和国家的方针政策以及落实各项育人计划，建设良好的校园文化方面越来越显示出重要的作用。面对社会主义现阶段的对人才素质的要求，面对社会主义市场经济对高等教育提出的更高的要求，校园广播应该如何改进，才能充分挖掘其潜力，发挥其更大的作用时我们一直关注的问题。如今各大高校着眼于校园广播的长远发展。二十世纪七十年代以来，计算机技术 网络技术 微电子技术得到了飞速的发展，它们之间相互促进 融合 发展，是人类发展获得了巨大的进步。基于以太网的系统已经广泛的应用于军事国防 消费电子 网络通讯 工业公职等各个领域，是社会生活的各个方面发生了深刻的变化。当今社会internet已经成为重要的基础设施之一，也是信息胶轮的重要通道，而目前大多数系统还孤立于internet之外而处于单独应用阶段，这在很大范围内给大面积的信息系统带来极大的不便。随着internet技术特别是以太网技术的不断进步，尤其是基于以太网和tcp/ip协议的互联网技术的发展的突飞猛进，以太网与智能家电工业控制的结合日益密切，系统设备进行网络互联已经成为必然趋势。从本质上讲以太网技术就是指在系统设备中固化tcp/ip协议栈或通过网络模块直接接入以太网，以internet为介质实现信息交互技术。但首要条件是在设备中实现tcp/ip协议。依据学校对校园广播系统功能的要求，满足校园各种广播的需要，把以太网的技术应用于校园广播的技术中具有重要现实意义。1.2基于以太网的校园广播系统的简介 1.2.1校园广播网络的现状校园广播作为学校信息传播的一种工具，经历了几十年的历史，随着科学技术的发展，从电子管到集成电路，从留声机到CD，经过了数十次革命，但其设备技术水平及当时档次参差不齐，在实际应用及工作中存在着不少的缺陷，特别是近年来学校信息化建设步伐的加快，互联网 多媒体等一批高新技术应用到教学实践中，使传统的教学方式发生了根本的变化。现有的广播系统的这种状况，显然已不能与其他现代教育技术系统相配套， 远远不能满足现代教育发展的需要，其集中表现在以下几个方面：1技术落后，兼容性、扩展性不佳现有校园广播基本都是采用模拟传输，人工管理的工作方式，系统易受环境干扰，多路广播时容易产生串音。无法实现数字格式（MP3）音频文件在终端直接播放，无法与校园网连接，以真正实现音源数字化、播放管理自动化。2. 音质差、功能单一目前校园广播设备只能用于广播体操、眼保健操、广播通知等少数教学与管理活动，无法满足现代教育的外语听力训练、考试、课间音乐音质要求。3. 安装复杂、维护不便、故障率高由于定压有线广播是严格按照阻抗与功率匹配的原则进行配置，往往因一台变压器或音箱故障而烧坏功放，影响整个广播。4. 可管理性差、无法进行远程控制由于只能以专用播放设备（磁带、唱片、CD机等）和储存了MP3文件的电脑作为音源，需要专人在专门地点管理广播内容，因此无法使用现代技术对广播音源进行有效管理，更无法进行远程播放控制，不利于校园广播系统的灵活应用，造成资源浪费。 5. 语音教学设备昂贵、使用不便，难以普及语音教室和多媒体教室，虽然具备很好的教学效果，但是由于其设备昂贵，学校往往只能装备极少的几个教室。教师如果需要使用专用教室还需提前预约，在使用过程中还经常会由于学生或设备原因出现诸多故障影响教学进度，因此多数老师还是选择了使用录音机来完成语音教学。6. 操作太专业、普通教师无法应用于课堂教学在我国的许多院校里都已经有了各自独立的音频广播系统，但是多数院校仅将此系统运用于大学英语四、六级考试。由于其音源为录音带，因此需要有专人按照各年级老师的要求转录编辑，工作效率很低，往往是制作一次节目至少要播上一个礼拜。因上述原因普遍存在，极大的限制了校园广播在学校教学实践与管理中的应用。苏辙我国教育信息化建设浪潮的推进近几年来，计算机 单片机技术 网络技术及音频技术的发展，这就为开发性能更高，功能更强，使用用途更广的基于以太网的校园广播系统成为可能。1.2.2以太网在校园广播中的优点 以太网校园广播系统主要特点采用当今世界最广泛使用的以太网络技术，将音频信号以TCP/IP协议形式在以太网上进行传送，彻底解决了传统广播系统存在的音质不佳容易受干扰，维护管理复杂，互动性能差等问题。1） 涵盖所有传统广播系统功能 广播是以有声语言作为基本的传播手段的，向大众传播信息 实施教育，他就有以下特点：1.以有声的语言作为基本的传播手段，宣传内容随着声音传达给大众。2.制作简单，传播迅速。3.信息量大，覆盖面广。4.收听方便，适应性强，广播主要诉诸于听觉，她传播方便，制约因素小。 此外，校园广播投资少，“效益”高，它要求球的播音设施数量有限而且可长期使用。收听广播能达到节约时间，费用等目的。2） 强大的点播功能 数字化产品最大的特点是互动性。数字化校园广播系统充分利用了校园网络的资源可随时随地获取网络上的音频资料，轻松实现强大的点播功能。从英语课堂的听读教学到课间的音乐欣赏、课外的娱乐活动和教师办公室的背景音乐等等，数字化校园广播系统提供的点播功能将为现行中小学的教学活动带来翻天覆地的变化 3） 更好的音质 由于采用了网络传输技术，使音频信号无传输干扰及失真。采用了MP3压缩算法占用网络带宽 低(8k-128k)又能保证音质保真度，经测试采用44.1khz 16bit采样128kbps速率压缩 通频带(线路输出) 20-16khz ，失真度 3% 4） 更高的可靠性 校园广播系统的不稳定因素主要取决传输线路的质量，不合理的传输线路或造成不稳定甚至 烧毁大功率的定压功率放大器。纯数字广播系统由于借助于成熟的以太网络通讯技术，每一个终端设备相当于一台联入校园网络的简易电脑。用户只需要保证网络的畅通，无需增加其他的维护。 5） 0安装可谓是简单之及，用户甚至可以自行安装。只要教室具备以下三个条件：有一个交流220V 插座，有一个标准以太网络接入插座（RJ45）和一个摆下数字广播终端（一个音箱的体积）的位置 。1.2.3校园广播的发展趋势 随着现代科学技术与信息技术的发展，互联网与多媒体技术的出现，一个“全球一体化，信息一体化”的知识经济时代即将到来。特别是中国加入WTO以后国际间交往越来越密切，中国组建同世界接轨，对教育波培养高素质人才提出了更高的要求。 如何创造一个优雅轻松的学习工作环境，也已被许多教育专家提出了要求，让优美的音乐代替刺耳的铃声，让学生在课间听到轻松的音乐，不仅可以放松紧张的情绪，也可以陶冶情操，使学生德智体美全面发展。 依据我国目前学校对校园广播功能的要求，设计数字智能音响系统。栽种份满足学校语音教学 听力训练与考试的同时，还可以满足校园各种广播需要。结合校园观广播的现状与发展方向，可采用实践中广泛采用的以太网技术。1.2.4 以太网技术的发展 以太网的一个最大基本特征就是，它采用了一种叫“载波监听多路访问/冲突检测CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)”的共享访问方案。 通俗地讲，就是将多个工作站都连接在一条总线上，而所有的工作站都不断地向总线发出监听信号。但在同一时刻，只能有一个工作站在总线上进行传输，而其它工作站必须等待传输结束后，再开始自己的传输。 最早的以太网传输速率为10Mbps。 采用CSMA/CD介质访问控制方式的局域网技术，最初是由Xerox公司于1975年研制成功的。而在1979年7月至1982年间，当时的DEC、Intel和Xerox三家公司共同制定了以太网的技术规范DIX。在这个技术规范的基础上，形成了IEEE802.3以太网标准，并在1989年正式成为一种以太网技术的国际标准。在20多年中，以太网技术经历了不断发展，成为迄今最广泛应用的局域网技术。 千兆以太网技术作为一种高速以太网技术，给用户带来了提高核心网络的有效解决方案。这种解决方案的最大优点是，继承了传统以太网技术价格便宜的特点。 千兆技术仍然是以太技术，它采用了与10M以太网相同的帧格式、帧结构、网络协议、全/半双工工作方式、流控模式以及布线系统。由于这项技术可以不用改变传统以太网的桌面应用和操作系统，因此可与10M或100M的以太网很好地配合工作。在升级到千兆以太网时，不必改变网络应用程序、网管部件和网络操作系统，能够最大程度地保护用户投资，所以这项技术的市场前景十分被用户看好。 再发展就进入到以太网的万兆时代。万兆以太网（10GE）属于以太网家族，它使用IEEE 802.3以太网介质接入控制（MAC）协议、IEEE 802.3以太网帧格式和IEEE 802.3帧格式，不需要修改以太网介质接入控制（MAC）协议或分组格式。所以，能够支持所有网络的上层服务，包括在OSI七层模型的第二/三层或更高层次上运行的智能网络服务，具有高可用性、多协议标记交换（MPLS）、含IP语音（VoIP）在内的服务质量（QoS）、安全与策略实施、服务器负载均衡（SLB）和Web高速缓存等特点。另外，万兆以太网还将支持所有标准的第二层功能：802.1p、802.1Q VLANS、EtherChannel和生成树。与全双工快速以太网和千兆位以太网一样，万兆以太网也采用全双工，因此没有固有的距离限制。由于万兆以太网仍然是以太网，使用了相关的管理工具和体系结构，因而能缩短实施和推广的时间。目前，万兆以太网技术非常适合于为企业和电信运营商网络建立交换机到交换机连接（园区网LAN），可以支持交换机与服务器之间的互联（数据中心IDC）。由于万兆以太网能够与10M/100M或千兆位以太网无缝地集成在一起，因而符合当今网络使用的基本设计准则。目前，几乎所有的网络流量都属于以太网和互联网协议（IP）流量，因此，建立速度更高的以太网将是扩展企业和电信运营商网络的最简单的方式。建立交换网有一个基本准则：为了将多个低速网段集中在一起，总需要采用更快的技术。随着网络边缘100M网段数量和密度的增加，1000Base-X和1000 Base-T将成为从布线间到网络核心的上行链路。 本章介绍了基于以太网校园观博得系统的概念 特点 优点和发展趋势，简单的介绍了以太网技术的发展，对侯洵的内容及功能性了总述 。2基于以太网的校园广播中断设计的论文方案论证2.1 以太网适用于校园广播系统的原因211 以太网原理的剖析 以太网是由Xeros公司开发的一种基带局域网技术，使用同轴电缆作为网络媒体，采用载波多路访问和碰撞检测（CSMA/CD）机制，数据传输速率达到10Mbps。虽然以太网是由Xeros公司早在70年代最先研制成功，但是如今以太网一词更多的被用来指各种采用CSMA/CD技术的局域网。以太网被设计用来满足非持续性网络数据传输的需要，而IEEE 802.3规范则是基于最初的以太网技术于1980年制定。以太网版本2.0由Digital Equipment Corporation、Intel、和Xeros三家公司联合开发，与IEEE 802.3规范相互兼容。 以太网/IEEE 802.3通常使用专门的网络接口卡或通过系统主电路板上的电路实现。以太网使用收发器与网以太网/IEEE 802.3通常使用专门的网络接口卡或通过系统主电路板上的电路实现。以太网使用收发器与网络媒体进行连接。收发器可以完成多种物理层功能，其中包括对网络碰撞进行检测。收发器可以作为独立的设备通过电缆与终端站连接，也可以直接被集成到终端站的网卡当中。 以太网采用广播机制，所有与网络连接的工作站都可以看到网络上传递的数据。通过查看包含在帧中的目标地址，确定是否进行接收或放弃。如果证明数据确实是发给自己的，工作站将会接收数据并传递给高层协议进行处理。 以太网采用CSMA/CD媒体访问机制，任何工作站都可以在任何时间访问网络。在发送数据之前，工作站首先需要侦听网络是否空闲，如果网络上没有任何数据传送，工作站就会把所要发送的信息投放到网络当中。否则，工作站只能等待网络下一次出现空闲的时候再进行数据的发送。作为一种基于竞争机制的网络环境，以太网允许任何一台网络设备在网络空闲时发送信息。因为没有任何集中式的管理措施，所以非常有可能出现多台工作站同时检测到网络处于空闲状态，进而同时向网络发送数据的情况。这时，发出的信息会相互碰撞而导致损坏。工作站必须等待一段时间之后，重新发送数据。补偿算法用来决定发生碰撞后，工作站应当在何时重新发送数据帧。 以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。该标准定义了在局域网（LAN）中采用的电缆类型和信号处理方法。以太网在互联设备之间以10100Mbps的速率传送信息包，双绞线电缆10 Base T以太网由于其低成本、高可靠性以及10Mbps的速率而成为应用最为广泛的以太网技术。直扩的无线以太网可达11Mbps，许多制造供应商提供的产品都能采用通用的软件协议进行通信，开放性最好。 IEEE802.3标准适用于1-持续CSMA/CD局域网。其工作原理是：当站点希望传送时，它就等到线路空闲为止，否则就立即传输。如果两个或多个站点同时在空闲的电缆上开始传输，它们就会冲突。于是所有冲突站点终止传送，等待一个随机的时间后，再重复上述过程。 已出版的802.3标准与以太网的细微差别是：它描述了运行在各种介质上的从1Mb/s10Mb/s的1-持续CSMA/CD系统的整个家族。另外，二者的一个头部字段也有所不同（802.3的长度字段用作以太网的分组类型）。一个标准的以太网物理传输帧由七部分组成(如表1所示，单位：字节)。 表2-1 以太网的物理帧结构表PRSDDASATYPEDATAFCS同步位分隔位目的地址源地址类型字段数据段祯检验序列71 66246-15004 除了数据段的长度不定外，其他部分的长度固定不变。数据段为46-1500字节。以太网规定整个传输包的最大长度不能超过1514字节(14字节为DA、SA、TYPE)， 最小不能小于6o字节。 除去DA、SA、TY PE14字节，还必须传输46字节的数据， 当数据段的数据不足46字节时需填充，填充字符的个数不包括在长度字段里；超过1500字节时，需拆成多个帧传送。事实上，发送数据时，PR、SD、FCS及填充字段这几个数据段由 以太网控制器自动产生； 而接收数据时，PR、SD被跳过，控制器一旦检测到有效的前序字段(即PR、SD)，就认为接收数据开始。212 以太网技术适合校园广播网系统的原因 以太网技术以其灵活 方便的联结方式，高校低廉的价格在当前的局域网领域得到了最为广泛的应用。随着一台网技术的不断成熟，其在工业自动化 测控智能家居等领域的发展也具备了坚实的基础。同时，给予以太网的校园广播技术也随着以太网的技术的成熟而得到很好地解决。以太网具有以下用于校园广播的优点：1.实时性能得到保证：随着以太网传输速率的不断提高以及以太网交换技术的发展，以往由CDMA/CD通信协议所带来的冲突 阻塞 拥挤和数据丢失等问题也得到较好的解决，在当前技术条件下，冲突的可能性已经非常小了。2.稳定性大为提高：一台网传输介质有很多种，如双绞线同轴电缆 光线等。尤其是光纤网络的普及，大大提高了传输的稳定性。3.通用性强：以太网是基于TCP/IP协议最初设计的目的是避开各种网络物理层和数据链路层的不同饿而实现一种网络互连，当前，该协议已经成为事实上的网络是据传输标准 。2.2基于以太网的校园广播终端设计技术及其发展221 基于以太网的校园广播终端技术的概念校园网络广播系统采用当今世界最广泛使用的以太网络技术，将音频信号以TC/IP协议形式在校园网上进行传送，彻底解决了传统校园广播系统存在的音质不佳，维护管理复杂，互动性能差等问题。该系统设备简单，安装方便只需将数字广播终端接入校园网络即可构成功能强大的数字化广播系统。以太网技术要考虑多方面的因素：以太网要靠TCP/IP协议支持，但是TCP/IP协议虽然在数据传输的可靠性和流量控制方面做得很好， 却在实时性方面有很多不足。而在校园广播领域却没有很高的实时性，而且播放节目的范围和内容受到很大的局限；另外，传统的TCP/IP 协议实现较为复杂，要占用大量的资源，而当前使用的系统主要特点是体积小 资源有限，在完成任务的同时很难实现TCP/IP协议。因而 ，我们在设计的时候，出了现有条件下井可能选择内存较大或者方便扩展的俄日控制器或微处理器的同时，要保留传统的TCP/IP协议优点的基础上，进行必要的精简和改进，同时在软件上提高协议的实时性，尽可能做到代码精简 存储开销小，从而满足校园广播的前端基于以太网的模块部分。在硬件设计上，除了考虑网络传输控制模块誉为控制器，设备，以太网的接口以及D/A转换和外延电路的问题外，要考虑到数据方式和和平转换问题。这种综合硬件，软件考虑的校园广播终端系统联入以太网的技术，极为基于以太网的校园广播终端技术。222发展应用基于以太网的校园广播终端技术的必要性和重要性 系统音频服务器，是数字校园广播系统的核心，负责音频流点播服务、计划任务处理、终端管理和权限管理等功能。管理节目库资源，为所有语音终端提供定时播放和实时点播媒体服务，响应各播控器的播放请求。为各采播工作站、领导工作站、教师工作站提供数据接口服务。1） 系统音频服务器软件2）采播工作站 完成音频实时采播、节目资源制作功能。采播工作站通过调音台，接入卡座、DVD、收音机、MP3播放器、话筒等模拟音频信号，实时采集压缩后直播到各网络语音终端。还可以将软件接收的网上电台节目，对网络语音终端实时播放，使每一个语音终端都可以收听到网上纯正的语言电台节目；采播工作站可以将传统的音频课件，如磁带、录像带、CD等，通过采集压缩，转换成数字节目存储到系统服务器中。保护学校现有的课件资源，减少教师课件制作的工作量，方便重复利用和同时使用3）领导工作站领导工作站，实现领导在网上对校园直播的功能。校长及各级领导，在办公室的电脑或者出差携带的笔记本上，直接讲话。可以单独对部分区域讲话，直接在网上选择和屏蔽播放区域，操作简便，不需广播主控室人工干预。4）领导工作站软件5）教师工作站 教师工作站，完成教师课前节目编排和定时播放编排功能。授课教师可以通过教师工作站软件把音频资料从声卡录入自己的工作电脑，压缩制作成课件，把课件上传到系统服务器。授课教师还可以通过网络预先设定各自授课班级的定时播放内容。可以安排早晚自习定时收听教材同步的语音内容，也可以安排收听与自己授课班级水平相当或稍有提高的真实场景内容。每一个班级都可以有自己个性化的定时播放内容。6）采播工作站软件7）数字广播终端 数字广播终端，完成网络MP3音频流的接收及音频解压，音频质量达到CD级。基于高性能嵌入式计算机的网络语音终端，能够处理高速网络信号。自动执行定时任务（音乐打铃、教师排课），时间精确到秒。通过液晶显示模块，满足交互需求，显示点播菜单、播放进度、音量值等信息。8）终端配线箱9）数字广播终端 10）红外遥控器红外遥控器，完成教师课堂授课的实时操作，具有点播、播控、快速定位、复读、音量加减等功能。11） 红外遥控器外观12）终端配线箱结构终端配线箱内置了数字广播终端、液晶显示模块、变压器、继电器和配线。使用配线箱，便于管理维护，外观简洁。威普仕数字广播终端具有以下接口：RJ45网络接口：连接校园网，接收控制信号和音频编码流；9V电源端口：终端电源输入；音频输入口：可接入外部模拟音频（电脑、录音机、MP3播放器），通过数字广播终端送入有源音箱播放。教师按遥控器切换使用，可做为网络数据传输故障时紧急备用；音频输出口：数字广播终端将MP3数据解码后转换成模拟音频输出；开关控制口：控制继电器，播放音频的前两秒钟自动打开有源音箱，播放结束后自动关闭有源音箱，避免有源音箱的功放长时间通电；液晶显示口：接液晶显示模块，提供用户操作节目，如显示音量、点播菜单；发展基于以太网的校园广播技术的意义 1. 多网合一，充分利用计算机资源常规的解决方案都是将上述多个系统分开做，虽然实现容易，但是造价高且以后的扩充和升级不方便，将多网集成起来费力较大。本方案利用现代计算机网络技术的先进性，将多网合一，不仅充分利用了校园网高速准确的优点，同时也容易将各种服务需求集成于Intranet。体现了先进性和经济性。2、高度智能化，自动化的教学环境充分利用现有软、硬件技术，极大地改善了教学条件，同时节约了老师与学生许多时间，使得教学工作达到数字化。3、高度的开放性校园网所采用的Intranet是一种非常开放的网络技术，它保证了将来的各种应用服务都可以无缝地和现有的软硬件平台融合在一起，有效保护了投资。做到了一次投资，多次受益，校方今后在改造校园网络平台以适应将来的发展需要时，不需要完全舍弃现有网络平台，只需在现有网络平台上进行相应的扩充即可满足将来的要求。4、经济性其系统造价在同等设备配置与功能要求情况下，比常规系统模式节省30%左右。5、技术先进性系统做到所有教室同时播放不同节目内容，每个终端既独立为一套小的广播系统，相互之间互不影响，又相互连成一个大的系统，形成互动。6、更高的可靠性校园广播系统的不稳定因素主要取决传输线路的质量，不合理的传输线路或造成不稳定甚至烧毁大功率的定压功率放大器。纯数字广播系统由于借助于成熟的以太网络通讯技术，每一个终端设备相当于一台联入校园网络的简易电脑。用户只需要保证网络的畅通，无需增加其他的维护。7.、更简单的安装安装简单。只要教室具备以下三个条件：有一个交流220V插座，有一个标准以太网络接入插座（RJ45）和一个摆下数字广播终端（一个音箱的体积）的位置。8、更强的功能纯数字广播系统，涵盖了传统校园广播系统的所有功能。并实现了音频点播的功能（AOD）。并充分利用了校园网络的资源，可随时随地获取网络上的音频资源。由于每个终端有独立的IP地址，因而可以控制任意一个终端播放不同的节目9. 、维护的简单化常规系统一般由多套系统完成，这就需要多套不同的设备，其维护也就需要多类专业人才，我公司建立的此系统为一套基于计算机TCP/IP协议形成的数字广播系统，而计算机现在已成为大家常用工具，常人都熟悉，不需专业人材，同时由于计算机网可实行远程操作维护，更使得系统的维护简单化。长期使用可降低维护费用。10、本系统所有功能均在PC，数字终端和校园网络上实现。即校园局域网，校园数字即时寻呼，校园音频点播，制作广播课件在同一套硬件系统上实现，且所有核心技术全部是数字化处理。这是本系统最突出的优势。它让我们充分感受到高科技技术为我们的工作和生活带来的诸多方便，它可以成为学校校园进入数字化时代的一个标志。而传统广播系统只具有一般的广播寻呼功能，且在音质差，信号传输，设备控制上均不能与本系统相比。校园数字网络建设是今后学校建设工作中的一个重要发展方向，如果在传统广播线路上再构建校园网系统，不仅成本很高，资源浪费非常严重，而且不易维护。11、本系统的另一大优势是采用了最先进的软件数字音频压缩传输技术。这门技术一直因硬件和网络带宽的限制，不能很好的发挥作用，而我们为很好的利用这门技术构建了一套经济实用的双百兆校园网络，提供了一个稳定的运行环境。由于采用了网络传输技术，使音频信号无传输干扰及失真。采用了MP3压缩算法占用网络带宽低(8k-128k)又能保证音质保真度，经测试采用44.1khz 16bit采样128kbps速率压缩 通频带(线路输出) 20-16khz ，失真度 3%，传统广播在技术先进性上是无法与本系统相比拟的。12、由于校园的特殊性，广播点分布零散，而主控室控制中心，音频的控制信号传输距离会较远，无疑为工程施工提高了难度，若采用传统广播，则需要多根音频线至主控室，则施工和调试难度可想而知，且不易扩展。而本系统采用多模光纤作为信号传输主干，楼内采用非屏蔽双绞线，抗干扰性好，使用寿命长，利用率高，易于维护和扩展，且一套线路多种用途，性价比之高令传统广播无法相比。13、本系统基于中文Windows 98/NT/2000平台之上，所有操作通过计算机键盘、鼠标来完成，操作界面全中文，交互性好，易于掌握，可以说懂Windows基本操作就可使用本套系统，而传统广播系统则须专业人员维护。14、本系统每教室均配备终端服务器，均可独立接入外接音源输入和播放教学节目，还可在教室运用设备控制软件，由于有计算机网络，学生可以在教室很方便得浏览网络信息资源，运用设备终端和主控室进行交流，以求获得信息等等。而传统广播系统则根本无法具有这些功能。以上列出了一些校园网络综合系统与传统系统相比较所具有的一些优势，其实从根本上来讲，传统广播系统是模拟信号传输，而本系统是数字信号传输，两种工作方式本来就无法相比，只是校园网络综合系统包含了传统广播系统的主要功能，且操作更灵活，还具有自己独特的优势，所以在数字化时代到来的今天，校园网综合系统无疑更经济、更实用、更能体现科技推动社会不断进步的步伐。让我们相信，明天会更好！24 本论文方案的论证 本章详细分析了以太网的结构原理，对基于以太网的校园广播终端技术的重要性和必要性作了详细得介绍。在此基础上，本章对论文的可行性设计反复进行了论证，并构建出了论文的设计框架，针对目前广播系统大量存在的现状，提出了论文具体的实现方案，明确论文的主要工作任务和设计方向。3基于以太网的校园广播终端技术的硬件实现31基于以太网的校园广播终端各模块的具体说明 上一章我们找中构建了设计的基本框架 ，现在，我们对基于以太网的校园广播中断设计的基本构成进行了详细的设计，以下是示意图： 以太网 以太网接口74LS373RJ45 62256 74LS374网络变压器20F001N网络控制器RTL8019ASAT89C51单片机DAC8541图3.1 基于以太网的校园广播中断技术的各模块的示意图 设计按功能实现分可以分为三个部分：一是核心控制模块部分，二是以太网模块部分，三是D/A转换及外接电路部分。其中核心控制模块部分包括AT89C51单片机系统和网络控制器RTL8019AS；接入以太网模块部分包括网络控制器RTL8019AS 网络变压器20F001N和RJ45接口；D/A转换部分包括DAC8541芯片。各模块部分具体芯片主要功能如下： 核心控制模块部分：这一部分主要用到的芯片有AT89C51单片机,74LS373地址锁存器,62256外部静态数据存储器,24C512EEPROM，RTL8019网络控制器。其中，AT89C51单片机是整个模块的控制核心，他负责网络控制器的初始化 上传 下传数据以及对网络控制器和广播设备的协调与控制。74LS373地址锁存器和62256外部静态数据存储器和AT89C51单片机进行外部数据存储器扩展。24C512EEPROM的内部存储设备设计产品的IP地址和端口号等信息。RTL8019AS负责数据饱和电平信号之间的转换，即把数据报转换成物理祯格式在物理信道上传输，滨江受到的物理信号还原成数据按指定格式放在芯片RAM内以供单片机取用。 接入以太网模块部分：这一部分主要用到的具体芯片有RTL8019AS网络控制器，网络变压器20F001N和RJ45接口。其中，网络变压器20F001N在网络控制器于以太网进行通信时起信号隔离的作用。RJ45接口是模块的入网接口，实现设备接入以太网。 D/A转换模块部分: 这一部分要用到的具体的芯片有DAC8541和74LS473的址锁存器。其中，DAC8541是一个16bits精度；单通道；16bits并行输入接口；转换速度 100KSPS；线性误差±0.003%。宽工作电压，单输出通道。由于AT89C51系列单片机管脚复用的问题，在此使用了两个74LS374地址锁存芯片。3.2核心控制模块的设计3.2.1AT89C51单片机系统的建立1 AT89C51单片机的简介 AT89C51单片机是由ATMEL公司生产的低电压，高性能的CMOS8位单片机，它是8051单片机的改进型，功能强大，性价比较高。该系列单片机是采用高性能的静态80C51 设计由先进CMOS 工艺制造并带有非易失性Flash 程序存储器全部支持12 时钟和6 时钟操作P89C51X2 P89C52X2/54X2/58X2 分别包含128 字节和256 字节RAM 32 条I/O 口线3 个16 位定时/计数器6 输入4 优先级嵌套中断结构1 个串行I/O 口可用于多机通信I/O 扩展或全双工UART以及片内振荡器和时钟电路。而且AT89C51单片机的内部集成了4kbit 的可反复擦写的只读程序存储器. AT89C51单片机的全双工串行口有4种工作方式，分别为方式0，方式1，方式2，方式3。其中方式0和方式2的波特率是固定的，而方式1和方式3波特率是可变的。AT89C51单片机通过移交串行数据接收端RXD 引脚TXD串行数据发送端与外界通信。SBUF是串行口缓冲寄存器，包括发送及存器和接收寄存器。他们有相同的名字和地址空间，但不会冲突，他们两个，一个只能被CPU读出数据，另一个只能被CPU写入数据， 此外由于器件采用了静态设计可提供很宽的操作频率范围频率可降至0 可实现两个由软件选择的节电模式空闲模式和掉电模式空闲模式冻结CPU 但RAM 定时器串口和中断系统仍然工作掉电模式保存RAM 的内容但是冻结振荡器导致所有其它的片内功能停止工作由于设计是静态的时钟可停止而不会丢失用户数据运行可从时钟停止处恢复。图3.2AT89C51单片机引脚图名 称类型功 能VssI地VccI电源提供掉电空闲正常工作电压P0.0-0.7I/OP0 口 P0 口是开漏双向口可以写为1 使其状态为悬浮用作高阻输入P0 也可以在访问外部程序存储器时作地址的低字节在访问外部数据存储器时作数据总线此时通过内部强上拉输出1P1.0-1.7 1-8I/OP1 口 P1 口是带内部上拉的双向I/O 口向P1 口写入1时P1 口被内部上拉为高电平可用作输入口当作为输入脚时被外部拉低的P1 口会因为内部上拉而输出电流(见DC 电气特性) P1 口第2 功能T2(P1.0) 定时/计数器2 的外部计数输入/时钟输出(见可编程输出)T2EX(P1.1) 定时/计数器2 重装载/捕捉/方向控制P2.0-2.7I/OP2 口是带内部上拉的双向I/O 口向P2 口写入1时P2 口内部上拉为高电平可用作输入口当作为输入脚时被外部拉低的P2 口会因为内部上拉而输出电流(见DC 电气特性) 在访问外部程序存储器和外部数据时分别