在传统的授课过程中，教师要在黑板上书写大量的文字和图形，不仅浪费了大量时间，而且与实践脱节，不直观，缺乏连续性，特别是在计算机教学中，教师要在课堂上讲解大量的名词、概念和计算机特有的思想方法，而这些只有通过上机练习才能真正理解掌握。采用计算机进行教学，特别是在计算机和外语教学方面，具有突出的优势，减轻了教师的工作量，提高了学生的兴趣，可以大大地提高教学质量和教学速度。近年来，计算机教学在我国已有了相当大的发展，计算机拥有量变不仅大专院校，就连中、小学也具备了相当的规模。但是目前计算机在教学中的使用绝大部分停留在单机教学的水平。计算机教学是一种群体作业，单机教学不仅不能与计算机的应用规模相适应，而且没有把计算机的功能有效地发挥出来。 作为一个真正实用的计算机教学系统来说，应具有以下特点：（1）将各自独立的计算机连接起来，形成一个有机的整体，能够实现由点到点，由点到面的全方位控制;（2）整个系统实现资源共享，教师机和学生机之间可以互相传递文件，教师机甚至可以享用学生机的一切资源，学生机可以享用教师机的打印机;（3）具有语音控制功能，配合视频同步和通信功能，使计算机教学适合于各种教学;（4）系统软件与DOS系统并行运行，使之可兼容DOS系统所能支持的各种软件。而现有的计算机教学系统中，无一能够同时具有以上这些特点，有的不能达到视频同步，有的没有语音功能，甚至有的两者都没有。
本发明的目的在于提供一种集通信、视频、语音为一体的多机连屏计算机教学系统，以弥补现有计算机教学系统的缺陷，并改变以往的教学模式，提高教学水平。
基于上述目的，本发明在设计构想中着重解决以下四个主要技术问题。
（1）视频切换和灵活控制问题。
首先，在计算机教学中教师授课、学生示范等许多工作方式都要用到视频同步功能，教师授课时在本机地操作内容要通过屏幕传送给每个学生，这就要求教师与学生的显示器有同步显示，一方面各个显示器的工走作状态要统一起来，另一方面学生的显示器要随着教师的变化而变化;学生示范时教师和其他的学生的显示器也要与示范显示器同步显示，随着示范屏幕的变化而变化;个别辅导时教师的显示器与单个学生之间的同步显示也是如此。一般电教系统的视频同步功能都是用软件方式实现的，同步效果不理想，传送一屏幕文字大约要三到五秒，屏幕上小的变化也不能即时显现，一方面传送时间长影响视觉效果，令一方面软件传送屏幕占用了视频缓冲区，异地视频显示取消后本机原有的平凡是内容就很难恢复过来，同步显示前被中断的操作就不能再继续进行。本发明的视频同步功能是通过专门设计的硬件结构实现的，这种结构可将系统中任一计算机的屏幕切换到其它机器上，不同计算机的视频切换时间不到千分之一秒，没有视觉等待，切换后的异地显示效果完全一样。其视频同步不改动同步对象视频缓冲区的内容，异地视频同步显示结束后本地显示器仍恢复原来的显示内容，同步显示前被中断的操作仍可继续进行。这一点特别在示范或个别辅导时比较本地和异地内容有重要作用。
（2）语音的传输和控制问题。
计算机教学系统若不安具备语音功能，则不利于教师与学生之间的沟通，如果采用窗口对话形式，教师机与学术机之间的信息交换量很大，需要进行文字输入，这不但浪费时间，而且对初学者几乎是不可能的。为此本发明设计了语音通信卡，该通信卡的功能是在教师的控制下，可以做到教师讲给全体学生、部分学生及与某个学生对讲、某个学生讲给教师及其他学生，在语音系统中，允许教师讲解的同时还可以播放录音，学生也可以录下讲课或播放的内。这样一来，本系统不安仅完全具备了语音室的所有功能，可以进行听读练习，而且学生能够看到屏幕上的文字辛信息，这是一般语音室不具备的。
（3）同DOS系统并行运行，支持各外层软件问题。
本系统的软件是与DOS并行运行的，则要求系统必须支持各种DOS软件的运行，这就必须建立一个多任务系统，而DOS本身是一个单用户操作系统，这给系统的兼容性带来了困难，本发明在软件设计方面通过对DOS系统的深入分析，修改了该系统本身的八个中断服务程序，并保护了PSP指针，从而在DOS系统上实现了多任务，在此就不详述了。
（4）计算机教学系统任何命令的执行都必须保证实时处理，同时又不影响其它软件的运行，对此本发明采用了大循环无等待处理技术，并利用时钟中断捕捉以满足系统的实时性。
本发明提供的多机联屏计算机教学系统，包括有教师机、服务器和学生机三部分，教师机由286以上主机、VGA彩显和通信卡TXK1组成;服务器由286以上主机、双频单显、通信卡TXK2、视频卡XSK组成;学生机由PC机、双频单显、通信卡TXK2、视频卡XSK组成。学生机最多为62台。本系统通过通信卡TXK1、TXK2，视频卡XSK和电缆线将教师机、服务器和学生机连接起来，然后由软件统一协调各个扩展卡的工作，使之成为一个有机的计算机群体，完成教学所需的各种功能。所有命令均由教师机通过通信卡TXK1发送到命令总线，服务器和学生机通过通信卡TXK2接收，解释后，配合各自软件驱动视频卡XSK工作，完成视频的接收和转发。通信卡TXK2以相同的方式完成对语音信号、数据信号的接收和转发。语音、视频均采用向上和向下两个方向传送。
本发明的通信卡TXK1包括：
（1）驱动器U11和U13，U11完成对数据总线的驱动，U13完成对控制总线的驱动;
（2）译码器U14和U15，根据计算机CPU的地址总线和控制总线送来的地址码进行选通;
（3）锁存器U12，为通信卡TXK2提供数据信号，同时在译码器U14和U15不被选中时隔离教师机与学生机的数据总线;
（4）前置放大器U16，将语音信号送至学生机;
（5）前置放大器U18和功率放大器U19，将学生机送来的语音信号送至耳机;
（6）高频转发开关U17，控制学生机到学生机的语音信号。
通信卡TXK2包括：
（1）双向驱动器U21，驱动通信卡TXK1送来的数据信号;
（2）全体译码器U22，根据通信卡TXK1送来的数据信号完成全体地址译码;
（3）本地译码器U23和U24，根据通信卡TXK1送来的数据信号完成本地地址译码;
（4）命令所存器U25/A和U25/B，根据译码器送来的选通信号，完成命令数据和音频的所存;
（5）电平转换U28、U210、通信开关U29，完成对数据的发送和接收;
（6）前置放大器U211，将语音信号送至教师机;
（7）前置低放U212、功率放大器U213，将教师机送来的语音信号送至耳机;
（8）音频开关U26和U27，用于完成对语音信号的控制。
视频卡XSK包括：
（1）单向驱动器U31，用于驱动本地显示卡的视频信号;
（2）双向驱动器U32和U33，完成本地视频信号和视频总线信号的双向驱动及开关控制;
（3）指令译码器U36、U37、U38、U39，根据本地CPU送来的数据信号决定双向驱动器U32的驱动方向;
（4）方向译码器U34、U35，根据指令译码器和视频总线的控制信号决定双向驱动器U33的驱动方向。
下面结合附图对本发明的工作过程作进一步说明。
附图1本发明框图
附图2本发明中通信卡TXK1连接关系图
附图3本发明中通信卡TXK2连接关系图
附图4本发明中视频卡XSK连接关系图
1.教师机的工作过程，见附图2
教师机对服务器和学生机进行控制时，首先由软件向端口311H写一字节控制信息。格式为：
76543210
D7……D1 D0
D0-D5为学生机地址
D6为语音开关
D7为通信开关
通信卡TXK1将控制总线驱动后，与地址总线信号一并送至译码器U14、U15。完成译码后输出允许信号10，命令所存器U12，将经驱动后数据总线信号所存，再行驱动并发至服务器及各学生机。教师的语音通过音频总线传送给学生，服务器及学生机在接到命令后，经过译码，决定是否打开通信开关和语音开关，配合软件决定是否驱动视频卡接收和发送视频信号。
2.服务器和学生机的工作过程
服务器和学生机的工作方式是相同的。
（1）系统开关命令的传送
为了提高系统运往的可靠性及抗干扰能力，开关命令的传送采用逐级驱动方式。由通信卡TXK1并行发送开关命令信号经电缆送至服务器的通信卡TXK2，服务器的通信卡TXK2再行驱动后发至1号学生机，1号学生机的通信卡TXK2以同样的方式传送给下一个学生机。
（2）系统开关命令的，见附图3。
通信卡TXK2的译码部分分为全体运作译码和本地地址译码两部分，TXK2在收到命令后，经U21驱动分三路传送，一路发送下一级学生机，另两路的低6位（D0-D5）一路送往U22进行全体动作译码，剩余一路送往U23、U24进行本地地址译码。将D6和D7送开关状态锁存器U25。如果经译码确认为本机动作命令，即产生锁存信号11、12由U25将开关状态（0关、1开）锁存。同时打开或关闭数据通信开关U29和音频通信开关U26、U27。
（3）视频信号的传送
视频信号的传送是将双频单显产生的视频信号，亮度信号，垂直、水平同步信号经双向驱动器U32驱动后并行传送。为了提高系统运行的可靠性及抗干扰能力，视频信号的传送仍是由服务器1-N号学生机逐一接收再行驱动后转发至下一级。同时由于在视频系统中加入了控制信号使整个视频的传送实现了从任一点开始的双向传送。
（4）视频卡XSK的工作过程，见附图4。
系统起动后XSK处于自显状态，此时U31工作，U32显高阻态，与视频总线隔离。U32的驱动方向由方向译码U34、U35所产生的方向控制信号所决定。本机显示卡输出的视频信号U31驱动后送至显示器。当TXK2收到显示切换命令后，由后台运行的软件往显示卡命令口390H写一个字节的控制信息，格式为：
76543210
D7… … … … … D1 D0
D0＝0，D1＝0 自显
D0＝0，D1＝1 发送视频信号至总线
D0＝1，D1＝0 接收总线视频信号
XSK的指令译码器U36、U37、U38、U39将这一指令译出并锁存。同时根据指令完成视频切换的各种动作。
本发明有专用系统软件，一切控制在教师机上完成，提供了良好的人机界面。进入系统后，教师可在自己的计算机上根据屏幕菜单和功能键选择各种工作状态，对屏幕和语音的控制，教师无需单独操作，随着工作方式的改变屏幕和语音的工作状态将被自动设置。为方便教学，本系统设置了系统检测、授课、模拟学生举手、课堂问答、示范、监视监听、拷贝学生文件、拷贝老师文件、向学生传送文件、文件打印等功能。
本发明的优点体现在以下各方面：
（1）通用性和兼容性，本系统能在各种286以上兼容机上运行，可运行各种DOS系统软件和应用软件;
（2）实现了声音的完全同步和视频的完全同步，视频转换时间小于千分之一秒，没有视觉等待;
（3）该系统是根据教学实践而开发的专用教学网络，将各自独立的计算机连接起来形成一有机的整体，实现了由点到点、点到面、点到部分的全方位控制;
（4）系统内部实现了网络的资源共享，包括文件共享和打印共享;
（5）对硬件条件要求较低，有最优的性能价格比，功能齐全，操作简单，可靠性、实用性强，适用于大、中、小学教学的要求，特别适合计算机专业和外语专业教学;可进行计算机专业的数据库语言、高级语言、汇编语言等专业课的教学及上机实习，可进行计算机操作，汉字录入训练。选用不同的软件还可进行数、理、化等学科的辅助教学。