2 電路的設計與實現(xiàn)
2．1 主控制器電路與實現(xiàn)
圖2 主控制器電路示意圖

因為主控制器與矩陣切換器安裝在同一個機柜內(nèi)，距離很近，所以可以直接通過單片機的I／O口進行控制。為增強驅動能力，在單片機的輸出I／O口加一個反相器CD4069。
2．2 矩陣切換器電路與實現(xiàn)
本系統(tǒng)設計的是容量為32路音視頻的監(jiān)控，為簡化設計，及調(diào)試、安裝、升級等的方便，32路音視頻不在一塊PCB板上處理，而是分成4塊子板，每塊子板處N8路音視頻，實現(xiàn)8路音視頻通道的8選1輸出功能，即4塊子板組成一個矩陣切換器，在同一時間實現(xiàn)32選4輸出功能。每塊子板的電路圖如圖3所示。

在圖3中，J1…J8為繼電器線圈，用雙刀雙擲繼電器J4078實現(xiàn)音視頻的同時切換。J11、J12為跳線插座，該跳線為子板設置地址，當設置的子板地址與主控制器的子板選擇地址(A0、A1、A2)相同時，該子板塊的4099處于工作狀態(tài)，這時，再通過主控制器的通道選擇指令(cmd0、cmd1、cmd2)使J1…J8中任一繼電器完成切換動作，實現(xiàn)某一路音視頻的同時選通。
2．3 終端控制器電路與實現(xiàn)
終端控制器主要實現(xiàn)兩方面功能，一是根據(jù)主控制器的指令對一體化攝像頭和云臺進行控制，一是采集當前教室的語音信號并進行處理和上傳。
2．3．1 攝像頭和云臺控制電路與實現(xiàn)
如圖4所示，通過MAX485接收RS485控制總線的控制指令并根據(jù)指令控制繼電器組動作以實現(xiàn)云臺電機的上、下，左、右旋轉和光圈電機的變焦、拉遠／近、明／暗調(diào)節(jié)。用芯片MC145027完成單片機指令的解碼，單片機對終端控制器的選擇發(fā)送的是地址指令，對終端控制器的控制發(fā)送的是數(shù)據(jù)指令。只有當單片機發(fā)送的地址指令與MC145027設置的地址相同時，MC145027才接收單片機的數(shù)據(jù)指令，即控制指令。從而實現(xiàn)對每個終端的可尋址單獨控制。

2．3．2 語音信號采集與處理
因為要采集教室各個位置(一般在20～50m2范圍內(nèi))的語音信號，使用普通的話筒放大電路顯然達不到要求。本系統(tǒng)采用對數(shù)放大電路進行語音放大，比較清晰地采集到了50m2范圍內(nèi)各個位置的語音信號。設計的對數(shù)放大電路如圖5所示。IC2為運算放大器，系統(tǒng)選用LM358實現(xiàn)二級運算放大。

3 總結
利用傳感技術和電子技術實現(xiàn)了大學英語自主學習的有效實時監(jiān)控，本系統(tǒng)設計思路簡單、成本低廉、方便實用。對提高學生自主學習的自覺性，監(jiān)控自主學習設備和軟件平臺運行情況，防止人為破壞造成的不必要損失，提高設備運行的穩(wěn)定性和可靠性等起到了非常重要的作用。