無線網路音樂自動播放系統—以國小校園為例

無線網路音樂自動播放系統 無線網路音樂自動播放系統 無線網路音樂自動播放系統

無線網路音樂自動播放系統— — —以國小校園為例 — 以國小校園為例 以國小校園為例 以國小校園為例

游志峰 陳啟東 陳志聰 亞洲大學資訊工程學系

yunfun@tses.tcc.edu.tw

林英豪

亞洲大學資訊科學與應用學系 yinghau@so-net.net.tw

摘要

傳統的校園音樂播放系統，都是以學 生人力的方式來操作，不僅影響學生上課 的權益，也剝奪了學生參與活動的機會與 休息的時間，在資訊科技發達的今日，實 在應該予以改善。

本系統的目的，即在以一般電腦建構 一個低成本、高效率且自動化的音樂自動 播放系統，以減少繁瑣的音樂播放人力。

透過有線的網際網路及活動性高的無線網 路遠端控制，除了可以做到定時播放的功 能外，也能發揮傳統播放方式無法達到的 遠端網路即時播放功能。

關鍵詞 關鍵詞 關鍵詞

關鍵詞：：：：網際網路、無線網路、音樂自動 播放系統

Keywords Keywords Keywords

Keywords：：：：Web-Based、Internet、Wireless Network 、 Music automatic broadcast system

一 一 一

一、 、 、前言 、 前言 前言 前言

音樂可以陶冶一個人的心靈，涵養其 高尚的情操[2]。學生在音樂的潛移默化 中，陶鑄其良好的品德，發展其健全的人 格。因此，近年來各級學校紛紛利用下課 時間，播放輕鬆的音樂，讓學生走出教室，

面對大自然，聆聽美妙的音樂，放鬆自己 的心情。以迎接下一個美好的學習課程。

然而這些每天要定時播放的音樂，卻要勞 動學生去操作播放系統，而需要播放音樂

的時間非常多(表 1)，對學生正常作息時 間影響實在很大。

除播放時間外，另外還需要加上前後 各五分鐘的準備時間，由此計算負責播放 音樂的學生，一天被影響及剝奪了 140 分 鐘的作息活動時間。其實這些繁瑣的事務 是可以透過自動化的科技來完成，無須任 何的人力來操作。

表 1 學校播放音樂時間表 播放名稱

播放名稱 播放名稱

播放名稱 所需時間所需時間 所需時間所需時間 晨間音樂 30 分 望遠凝視或體操時間 15 分 午餐及安眠曲 35 分 打掃音樂 20 分 隨著網際網路技術的發展迅速，生活 周遭所有的事務都和網路脫離不了關係，

主要原因是網際網路為我們的生活帶來重 大的改變，因為網路技術的迅速發展，讓 我們可以做到前所未有的遠端控制可能性 和方便性。

本系統中，透過一套低成本且高效率 的電腦系統，建構一個使用有線及無線網 路控制的遠端音樂自動播放系統，透過網 際網路與無線網路的排程設定，讓校園從 此無需任何播放音樂的人力，可以自動依 學校作息活動時間播放音樂，並且可以配 合各種活動場合，以行動裝置(PDA、3G 手 機)隨時播放活動所需的各種音樂。

二 二 二

二、 、 、技術 、 技術 技術背景 技術 背景 背景 背景

2.1 2.1

2.1 2.1 網際網路網際網路網際網路[6] 網際網路

Internet（網際網路）這個字眼來自 ARPA，是 internetwork 的簡稱，原先的 含意僅指網路間，和現在泛指網路上所有 的應用，略有不同。1979 年美國國家科學 基金會（National Science Foundation，

NSF）開始參與網路技術研究。1985 年開 始 NSF 撥款協助近 100 所大學連上網 路。

1991 年 底 ， 網 際 網 路 愈 演 愈 烈 ， NSFNET T1 (1.544 Mbps) 線都不敷使用，

於 是 由 Merit 、 IBM 、 MCI 合 組 的 ANS (Advanced Networks & Services, INC.) 繼 續 幫 NSFNET 管 理 建 構 T3 (44.736 Mbps) 主幹線。當民營的網路公司經由 MCI 和 NSFNET 使用者互通電子郵件之 後，Internet 便開始逐漸邁向商業化。

2.2 2.2

2.2 2.2 無線無線無線區域無線區域區域區域網路網路網路網路[8]

802.11 是一種由 IEEE 所制定的無 線區域網路協定，是一種無線網路的協 定。無線網路就是不使用實體線路所構成 的網路。目前大部分的無線網路技術，都 是使用無線電波 (RF) 為傳輸媒體，另外 有一小部分則是使用紅外線 (IR) 為傳輸 媒體。所以我們也可以說，無線網路就是 以無線電波或紅外線做為傳輸媒介，所構 成一個通訊網路。無線區域網路

( ((

(Wireless Local Area Network) 是指傳 輸範圍在１百公尺左右的無線網路，像是 用於單一建築物或辦公室之內。需要使用 WLAN 的場合主要包括：

不方便架設有線網路的環境

使用者時常需要移動位置

臨時性的網路

2.3 3G 2.3 3G 2.3 3G

2.3 3G 手機手機手機手機[7]

3G 是英文 3rd Generation 的縮寫，

為「第三代無線行動通訊寬頻」的簡稱。

3G 手機的特點有；

結合了無線行動通訊與高速寬頻上 1.

網。

傳輸量大、傳輸速度快，每秒可傳送 384kbps。

通話時包含聲音和影像，雙方可以看 見對方的即時同步畫面。另外還支援 動態影音、即時影像新聞、影音頻道 觀賞、Streaming 網路串流技術及高 速寬頻上網及下載等多元化資料服 務。

2.4 PDA 2.4 PDA 2.4 PDA 2.4 PDA[11]

PDA（Personal Digital Assistant，

個人數位助理），顧名思義就是將個人平 常所需的資料數位化，能被廣泛的利用與 傳輸；基本的功能例如：通訊錄、行事曆、

記事本、計算機等。今日的 PDA 除了基本 的功能外，還包括琳瑯滿目的各種應用功 能。 網路的普及讓使用者可以輕易的傳輸 檔案及資訊，因此加強了個人資料數位化 的重要性，也簡化了 PDA 的功能升級。

圖 1 系統架構圖

三 三 三

三、 、 、系統架構 、 系統架構 系統架構 系統架構

本系統架構如圖 1，架構圖中，控制 主機與音響系統有兩個連線，其一為電源 控制繼電器 (relay) ，連接於音響系統的 power supply control，透過這個裝置來 控制音響系統 Amplifer 的電源開關。另一 組為音樂訊號傳輸線，負責將控制主機播 放音樂時的音樂訊號傳輸至音響系統。當 播放開始時，控制主機先將電源控制繼電 器 由 斷 路 變 成 通 路 ， 如 此 音 響 系 統 的 Amplifer 電源將會開啟，此時控制主機將 音 樂 訊 號 利 用 音 樂 訊 號 傳 輸 線 傳 送 至 Amplifer，然後 Amplifer 再將音樂傳送至 校園每個擴音喇叭裝置。架構圖右邊則是 使用者透過各種連線工具(PC、NB、PDA、

3G 手機)，利用有線或無線網路的連線方 式，將音樂上傳至控制主機中，並設定控 制主機播放音樂的排程時間，或視各種場 合需求，使用 PDA 或 3G 手機做即時播放的 使用。

3.1 3.1 3.1

3.1 架構各元件說明如下架構各元件說明如下架構各元件說明如下架構各元件說明如下；；；； 控制主機

控制主機 控制主機

控制主機：一般電腦主機安裝作業系統及 動態網頁相關程式。

無線網卡 無線網卡 無線網卡

無線網卡：無線網卡安裝於控制主機中，

以軟體驅動[13]後使控制主機也具有無線 基地台的功能，讓行動裝置(PDA、3G 手機) 能以無線方式連線使用。

音響系統 音響系統 音響系統

音響系統：一般學校音響系統，包括 power supply control( 控 制 音 響 電 源 用 ) 、 Amplifer(擴大機)與擴音喇叭裝置。

電源控制繼電器 電源控制繼電器 電源控制繼電器

電源控制繼電器(relay)(relay)(relay)[12][5]：安裝於(relay) 控制主機中，並且和音響系統電源連線，

以控制音響系統的電源開關。

遠端控制設備 遠端控制設備 遠端控制設備

遠端控制設備：：：：遠端控制設備包含 PDA、

NB、3G 手機等，透過無線網路的技術，可 以達到遠端即時播放的功能。

3.2 3.2 3.2

3.2 系統操作介面系統操作介面系統操作介面系統操作介面

操作介面區分為系統管理者和一般使 用者，系統管理者具有最高的權限，可以 修改控制主機所有的系統設定(網路及安 全等設定)，而一般使用者只具有設定音樂 播放的功能(圖 2)。

圖 2 系統操作介面權限區分 系統

管理者

系統設定

音樂播放 功能設定 一般

使用者

排程播放

即時播放

系統管理者 系統管理者 系統管理者

系統管理者：具有最高的權限，能完全掌 控整部主機的相關系統設定，與播放功能 的操作。

一般使用者 一般使用者 一般使用者

一般使用者：校園中負責本系統的實際播 放操作人員，只具有播放功能相關之權限。

系統設定 系統設定 系統設定

系統設定：：：：系統管理者負責的控制主機相 關設定(圖 3)；

圖 3 系統設定

音樂播放功能設定 音樂播放功能設定 音樂播放功能設定

音樂播放功能設定：：：實際播放功能的操作： 畫面，又區分為排程播放(圖 4)和即時播 放(圖 5)。

圖 4 排程播放 圖 5 即時播放

四 四 四

四、 、 、 、系統實作 系統實作 系統實作 系統實作

4.14.1

4.14.1 系統軟硬體配備系統軟硬體配備系統軟硬體配備系統軟硬體配備 控制主機硬體配備 控制主機硬體配備 控制主機硬體配備 控制主機硬體配備

CPU：AMD K6 350MHz

RAM：128 MB

NIC：Intel 82550 Pro/100 Ethernet

硬碟：4G CF 記憶卡，以 CF 轉 IDE 卡轉接至主機板 IDE 插槽。

無線網卡 無線網卡 無線網卡 無線網卡

D-Link DWL-G520 54G 音響系統音響系統

音響系統音響系統

POWER SUPPLY CONTROL ： KING SOUND 8000GL

Amplifier：KING SOUND KS-PS-021 電源控制繼電器

電源控制繼電器 電源控制繼電器

電源控制繼電器(relay)(relay)(relay)[12] (relay)

利用電腦的並列埠(印表機用 LPT PORT)資料 pin 2 到 pin 9(圖 6)可以提供 5 伏電的特性，控制一個電源控制繼電器 (relay) (圖 7)由斷路變成通路，此時 POWER SUPPLY CONTROL(圖 8)就能啟動音 響系統的電源，以進行後續的播放。

圖 6 控制主機並列埠

圖7 電源控制繼電器(relay) 圖8 POWER SUPPLY CONTROL

系統設定

網路設定 安全性設定 校時設定 無線基地台設定 管理者設定 定時關機

群組播放 檔案上傳、刪除

建立群組

群組管理

建立播放排程

排程管理

音量變更

單曲播放

停止播放 音量變更

遠端控制設備 遠端控制設備遠端控制設備 遠端控制設備

HP iPAQ h2200 PDA

ASUS A8M NOTEBOOK

3G 手機操作畫面如同 PDA，本文中未 另行測試。

控制主機作業系統與軟體 控制主機作業系統與軟體控制主機作業系統與軟體 控制主機作業系統與軟體

OS：FreeBSD 6.2-RELEASE

Apache 2.0.58

isc-dhcp 3.0.5

mpg123 0.59

mysql 4.0.27

php 4.4.2[1][3][4][9][10]

sudo 1.6.9.3

4.2 4.2 4.2

4.2 系統管理者的系統設定系統管理者的系統設定系統管理者的系統設定系統管理者的系統設定((((圖圖圖 3)圖3)3)3) 網路設定

網路設定 網路設定

網路設定：基本網路相關設定，包含 IP、

DOMAIN、DNS 等設定。配合使用單位的 需求，第一次使用時要設定 IP 等相關網路 環境，以方便連線操控(圖 9、10、11)

圖 28 系統網路設定值

圖 9 網路基本設定

圖 10 網路基本設定

圖 11 修改網路設定

安全性設定 安全性設定 安全性設定

安全性設定：本系統為顧及安全性，避免 被駭客入侵，可設定允許連線的 IP 來連線 操作。表列中的 IP 方能允許連線進入設 定，在備註中可以註明此 IP 的使用者或說 明，其中由 DHCP 分配的無線網路 IP 是自 動列入允許的名單中(圖 12)。

圖 12 安全性設定

校時設定 校時設定 校時設定

校時設定：播放系統中最重要的就是時間 的準確性，系統可以設定自動校時的 Time server，讓主機時間保持在最精準的狀態，

系統每五分鐘自動與中央標準時間對時，

維持系統時間的精確(圖 13)。

圖 13 校時設定

從手動執行校時的過程可以看到系統 時間的誤差值約在 0.02 秒左右(圖 14)。

12 Sep 21:42:54 ntpdate[68028]: adjust time server 220.130.158.72 offset -0.024384 sec

圖 14 校時後的時間誤差值

無線基地台設定 無線基地台設定 無線基地台設定

無線基地台設定：本控制主機安裝無線網 卡，軟體驅動後可以變成無線網路基地 台，以方便行動裝置(PDA、3G 手機) 在 一定範圍內可以直接連線控制(圖 15、

16)。

圖 33

圖 15 無線網路基地台設定

圖 16 無線網路基地台設定修改

管理者設定 管理者設定 管理者設定

管理者設定：可設定管理者帳號與一般使 用者帳號。管理者擁有最大的權限，一般 使用者僅具有播放功 能相關的權限(圖 17)。

圖 17 管理者與使用者帳號設定

新增使用者畫面如下圖 18

圖 18 新增使用者

當系統管理者登入後具有最大的權 限，能修改系統所有設定與播放功能設 定，一般使用者登入後只有播放功能設 定，避免因使用者操作錯誤造成系統問 題，無法正常連線與操作。

為了安全性，新增帳號後，密碼會以 sha 加密方式產生 40 位元編碼的密碼存入 資料庫中，避免密碼被破解(圖 19)。

圖 19 sha 加密後的密碼

定時關機定時關機

定時關機定時關機：：：此功能為設定每日自動關機時： 間，設定完成後系統會依指定的時間自動 關機。而每日自動開機功能可以使用主機

BIOS 中的自動開機功能，或是使用 Wake on lan 技術，由遠端電腦定時喚醒這部主機 (圖 20)。

圖 20 定時關機設定

4.34.3

4.34.3 一般使用者的音樂播放功能設定一般使用者的音樂播放功能設定一般使用者的音樂播放功能設定一般使用者的音樂播放功能設定 音樂播放功能設定包含檔案的上傳、

刪除、播放群組的建立、播放排程的設定，

播放方式並區分為兩大類：一、排程播放 (圖 4)二、即時播放(圖 5)；

檔案上傳與刪除 檔案上傳與刪除 檔案上傳與刪除

檔案上傳與刪除：：：首先將需要播放的檔案： 壓縮成 mp3 格式，透過上傳介面傳送至播 放主機，程式自動讀取檔案大小與計算播 放時間。不再使用的檔案亦可刪除，程式 會自動判斷此檔案是否使用中，並以紅色 標示， 提醒 使用者小心刪除 的動 作(圖 21)。

圖 21 檔案上傳與刪除的情形

建立群組 建立群組 建立群組

建立群組：：：：使用者可以將需要連續播放的 檔案設定成一個群組，播放時以群組的方 式來播放，設定時程式會自動統計此群組 播 放 所 需 的 總 時 間 ， 並 指 定 播 放 程 式 mpg123 使用參數”-@ 群組名稱”來播 放，以下為播放群組的建立(圖 22)。

圖 22 播放群組的建立

群組管理 群組管理 群組管理

群組管理：：：此介面用來檢視所有已建立之： 群組，紅色部分為此群組目前已經被設定 於排程播放中，若要刪除請特別注意(圖 23)。

圖 23 群組管理畫面

建立播放排程 建立播放排程 建立播放排程

建立播放排程：：：：此為自動化播放的關鍵，

經設定為排程播放後，程式會寫入系統 crontab，當排定時間一到立即播放。此種 方式適合於需要每天定時播放的音樂，包 括晨間音樂、望遠凝視、午餐輕音樂、刷 牙歌、安眠曲、上下課音樂鐘、母語教學 等(圖 24、25)。

圖 24 建立播放排程的方法

圖 25 建立播放排程的方法

排程排程

排程排程清單清單清單清單：：：：清單中為已經建立自動化播放 的排程，可以進入檢視播放的曲目或刪除 不要的排程(圖 26、27)。

圖 26 排程清單

圖 27 排程清單

當建立或刪除排程時，程式會寫入 www 使用者的 crontab 設定。

音量變更音量變更

音量變更音量變更：：：：音量變更功能可以設定系統開

機後的預設音量，另外當音樂播放中也可 以立即變更音量大小，當排程定時播放或 即時播放音量不適合時，可以立即修正(圖 28)。

圖 28 音量變更設定

單曲播放單曲播放

單曲播放單曲播放：：：此為即時播放時使用，配合特： 殊播放場合，譬如重要慶典活動的音樂播 放，需要機動性的播放需求，可以依現場 實際需求播放任一首音樂，進入播放選單 後，按下立刻播放即可(圖 29)。

圖 29 單曲播放介面

播放過程中，可隨時停止或變更播放 音量(圖 30)。

圖 30 播放中的畫面 群組播放

群組播放 群組播放

群組播放：：：群組播放如同單曲播放功能，： 但是此功能可以連續播放群組內所有曲 目，適合於需要連續播放的場合(圖 31)。

圖 31 群組播放介面

因為群組播放是直接播放群組名稱，

因此程式中需要使用-@的播放參數。播放 中的畫面如圖 32。

圖 32 群組播放中的畫面

停止播放停止播放

停止播放停止播放：：：：音樂播放中若有需要立即停止 播放，可以使用此功能。譬如頒獎典禮進 行中，播放頒獎音樂，當頒獎活動結束時，

需要立刻停止播放，可以使用此功能將音 樂播放中斷。(圖 33)。

圖 33 停止播放

4.4 PDA 4.4 PDA 4.4 PDA

4.4 PDA 操操操操作介面作介面作介面作介面

為 配 合 PDA 特 殊 的 畫 面 解 析 度 (240*320)，另外設計了 PDA 專用的播放畫 面。當特殊場合需要播放音樂時，使用者 手持 PDA 可以隨時依照需求選擇要立即播 放的曲目(圖 34)。

圖 34 mp3 檔案即時播放

播放過程中可以隨時停止播放，或是 依照需求立即變更音量，以符合現場環境 氣氛的要求(圖 35)。

圖 35 mp3 即時播放中的畫面

活動連續進行時，播放音樂可以採用 群組播放的方式，一次連續播放數首音 樂，以方便流程順暢進行(圖 36)。

圖 36 mp3 群組播放畫面

當群組播放中亦可以隨現場狀況停止 播放，或是變更音量(圖 37)。

圖 37 mp3 群組即時播放中

以下為播放進行中，依需求變更音量 的畫面(圖 38)。

圖 38 mp3 播放中即時變更音量

五 五 五

五、 、 、 、結論 結論 結論 結論

如何透過網際網路來控制各種家電器 材是目前大家一直在努力的目標。透過本 系統的軟硬體架構，使用一部低成本的電 腦主機，並將筆者製作好的系統複製到新 硬碟中，開機後簡單的網路設定，即可以 使用有線和無線的網路來連線控制，整體 架構就完成了。此系統可以達到省時、省 力且高效率的音樂自動播放的需求。對於 校園中負責規劃播放音樂的行政管理者，

可以減輕其工作負擔，也不會再剝奪學生 的受教權與正常作息時間。系統功能的便 利性，可以大力推廣於學校單位中使用。

而這樣的架構，除學校外，還可以應用於 百貨公司、餐廳與廣播電台等需要定時播 放音樂的場合，其主要目的在於節省重複 性高且繁瑣的大量音樂播放人力，透過有 線及無線網路的遠端控制，除定時播放功

能外，亦能發揮傳統播放方式無法達到的 遠端網路即時播放功能。

六 六 六

六、 、 、參考文獻 、 參考文獻 參考文獻 參考文獻

[1]王振民，“徹底剖析 PHP & MYSQL”，

松崗，2004 年

[2]吳博明，“音樂遊戲化教學的緒論“，

音樂教育文論，國小音樂科學習加油 站，2003 年

[3]吳權威，“PHP5 與 Mysql 動態網頁實 務”，網奕資訊，2006 年

[4]高島優作，“PHP5 500 個應用範例技 巧大全集”，博碩文化，2005 年 [5]孫正華，“電腦與擴音器的相遇”，

http://netlab.kh.edu.tw/document/

電腦與擴音器的相遇/relay.htm，2001 年

[6]網際網路，

http://infotrip.ncl.edu.tw/net/ne t1.html

[7]3G 手機，

http://www.mymotorola.com.tw/dirM odel/V3x/3g.htm

[8]無線區域網路，

http://www.microsoft.com/taiwan/t echnet/book/wireless/default.aspx

，2004 年

[9]John Coggeshall，“真 PHP5 技術手 札”，上奇，2005 年

[10]Laura Thomson/Luke Welling，“實 戰 PHP 5 & Mysql 5”，上奇，2006 年

[11]PDA，

http://www.cogsh.tp.edu.tw/depart ment/ccr/skill/abtpda.htm

[12]Rui Li，“用 Linux 控制你的家電”，

http://www.study-area.org/golden cat/linux-mini-howto/index.html

，2001 年

[13]Wireless Network，

http://www.freebsdmall.com/%7Elo ader/en_US.ISO8859-1/articles/wi reless/article.html，2005 年