電視故障語音提示和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

侯昭武

(欽州學(xué)院物理與電子工程系，廣西 欽州 535000)

責(zé)任編輯:任健男

0 引言

根據(jù)電視的維修經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，電視機(jī)的故障發(fā)生在開關(guān)電源和行輸出的機(jī)率較大，且維修的難度和費(fèi)用相對(duì)較高，設(shè)置電視機(jī)這方面的故障語音提示，了解電視機(jī)的故障部位，對(duì)于維修人員和機(jī)主都是非常有益的，對(duì)于只有老人和兒童在家的家庭就更需要這方面的語音提示了。另外，由于兒童往往自覺性還不強(qiáng)，缺乏大人督促，常常看了電視忘記學(xué)習(xí)，使父母不能安心工作。為了解決這問題，在電視機(jī)中設(shè)置了收看電視的時(shí)間管理功能和學(xué)習(xí)提示功能，防止留守兒童迷戀看電視影響學(xué)習(xí)。而且，在電視機(jī)中也增加設(shè)置電視故障和收看電視時(shí)間遠(yuǎn)程監(jiān)控。

1 電視故障語音提示和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

電視故障語音提示和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的框圖見圖1。

圖1 語音提示與遠(yuǎn)程監(jiān)控框圖

2 電視故障和收看時(shí)間采集

2.1 電壓電流檢測(cè)電路原理圖

由于開關(guān)電源發(fā)生故障和行輸出級(jí)發(fā)生局部短路故障時(shí)，其輸出電壓都會(huì)下降，維修時(shí)一般采用接假負(fù)載方法來區(qū)分故障的部位［1-2］。由開關(guān)電源和行輸出的分析可知，當(dāng)行輸出級(jí)發(fā)生局部短路性故障時(shí)，開關(guān)電源的輸出電流會(huì)增加很多，因此，在開關(guān)電源電壓輸出端串接一個(gè)4Ω，10 W的電阻R(如圖2所示)，根據(jù)R兩端壓降U的大小來識(shí)別行輸出級(jí)有無發(fā)生局部短路。由于R較小，U值也較小，用電壓比較放大器LM339I［3］將其放大，再送入微控制器HM602［4］的7腳，由HM602對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而得出電視故障的部位。以彩電HD21M62S機(jī)型為例說明智能化檢測(cè)開關(guān)電源輸出電壓電流的方法，如圖2所示。

圖2 電視故障和收看時(shí)間采集原理圖(軟件截圖)

2.2 HM602控制處理器簡介

HM602控制處理器是微處理控制器，給LCD和GRT顯示器、DVD播放器和電視方面的應(yīng)用提供高級(jí)嵌入式CPU的方案，它包括1個(gè)8051CPU內(nèi)核、SDRAM、OSD控制、5個(gè)嵌入式的PWM的DAC、VESSA標(biāo)準(zhǔn)的DDC、4通道的ADC、內(nèi)部 PLL、1個(gè)64 kbyte的內(nèi)部編程 Flash-ROM、12 kbyte的內(nèi)部OSD字符Flash-ROM、4 kbyte的內(nèi)部數(shù)據(jù)Flash-ROM。

2.3 電視故障檢測(cè)原理

由于，電視機(jī)的開關(guān)電源和行輸出電路發(fā)生短路故障時(shí)，一般上電視機(jī)產(chǎn)生三無故障(無光柵、無伴音、無字符)現(xiàn)象，這部分故障率較高，維修難度相對(duì)較大。電視故障信號(hào)采集的基本原理是:當(dāng)開關(guān)電源產(chǎn)生故障，使開關(guān)電源110 V的輸出電壓變低，u1，u2，u三者同時(shí)變低，說明開關(guān)電源脈寬調(diào)整電路有短路;如果u1，u2，u變高脈寬調(diào)整電路有元件開路;如果u1，u2變低，但u反而變高，說明行輸出有短路(特別是行輸出變壓器可能有局部短路)。電視機(jī)的HM602微處理器一旦接收到u1，u2，u不正常數(shù)據(jù)時(shí)，立即記錄并儲(chǔ)存和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，這時(shí)開關(guān)源是進(jìn)行自動(dòng)保護(hù)變?yōu)榇龣C(jī)關(guān)狀態(tài)，5 V電壓還保持，微處理器仍是正常工作的，由微處理器的11腳、12腳以串行方式輸出故障部位信號(hào)，以便進(jìn)行電視故障語音提示或遠(yuǎn)程控制。

2.4 收看電視的電源開關(guān)

由圖2可見，本設(shè)計(jì)從開關(guān)電源110 V輸出端，并聯(lián)一個(gè)由R01，R02，R03電阻串聯(lián)的電路作為檢測(cè)電視是否正常工作(R01，R02，R03阻值很大分流可略)。取R01，R02，R03 電阻的阻值分別為560 kΩ，560 kΩ、22.4 kΩ，正常收看電視時(shí)u1為高電平，其值約等于2.20 V左右，待機(jī)時(shí)u1電壓為低電平，其值約為0.321 V。當(dāng)按下電視機(jī)的電源開關(guān)時(shí)，微控制器HM602的P5.0端口獲得高電平，微控制器內(nèi)的時(shí)間計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，并把時(shí)間儲(chǔ)存到計(jì)時(shí)單元內(nèi)儲(chǔ)存起來，以便進(jìn)行收看電視時(shí)間監(jiān)控。

3 語音提示

3.1 ISD1760芯片簡介

ISD1760是華邦公司生產(chǎn)的片優(yōu)質(zhì)語音錄放電路［5］，錄放時(shí)間為40～60 s，音質(zhì)為4～12 kHz，具有內(nèi)置多信息管理系統(tǒng)、信息提示系統(tǒng)、雙運(yùn)作模式、操作指示系統(tǒng)，片內(nèi)包含有AGC、前置放大器、振蕩器和內(nèi)存等功能;具有獨(dú)立模式和SPI模式，本系統(tǒng)使用SPI工作模式，其中電視機(jī)的微控制器、蕩器和內(nèi)存等功能;具有獨(dú)立模式和SPI模式，本系統(tǒng)使用SPI工作模式，其中電視機(jī)的微控制器為主機(jī)，ISD1760為從機(jī)。主控制由微控制器HM602通過四線(即 SCLK，MOSI，MOSO，SS)的 SPIFL 協(xié)議與 ISD1760實(shí)行串行通信。

3.2 語音提示電路

語音提示電路原理圖如圖3所示。

圖3 語音提示電路原理圖(軟件截圖)

3.3 語音提示原理

一般電視機(jī)都設(shè)置有欠壓、過流、過壓和行場(chǎng)短路的自動(dòng)保護(hù)電路，但人們并不知道故障出在可處，為了方便人們對(duì)電視故障的了解和減少控制費(fèi)用，設(shè)置電視故障遠(yuǎn)程短信控制和電視機(jī)內(nèi)語音提示兩種方式。當(dāng)開故障提示開關(guān)撥置機(jī)內(nèi)語音提示時(shí)，HM602的9腳為低電平，切斷GR47收發(fā)模塊［6］供電電源，使GR47停止工作。當(dāng)HM602的7腳、33腳檢測(cè)到電視機(jī)電源或行出發(fā)生故障時(shí)，HM602的32腳、31腳輸出低電平，HM602的11腳、12腳輸?shù)拇锌刂菩盘?hào)為電視故障語音提示信號(hào)，啟動(dòng)ISD1760的電視故障語音提示程序，ISD1760的13腳、15腳輸出事先錄制儲(chǔ)存在ISD1760內(nèi)的相應(yīng)電視故障的語音信號(hào)，經(jīng)放大器放大后，由揚(yáng)聲器執(zhí)行語音提示。如果需要兒童進(jìn)行收看電視時(shí)間提示。本系統(tǒng)設(shè)置是在遙控輸入101010地址碼(防止與原電視設(shè)沖突)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入收看時(shí)間提示模式，然后機(jī)內(nèi)發(fā)出“每天收看幾次”的語音提問，如看5次，則在遙控器的鍵盤中按5，然后機(jī)內(nèi)發(fā)出“每次看多長時(shí)間”的語音提問，如看60 min，則在遙控器的鍵盤中按60就可以了，接著機(jī)內(nèi)發(fā)OK的語音，這時(shí)客戶設(shè)置了時(shí)間提示，電視機(jī)就執(zhí)行這個(gè)收看電視的時(shí)間約定，當(dāng)每次收看時(shí)間到達(dá)55 min，語音就開始提示“適當(dāng)看電視有益，注意學(xué)習(xí)”(事先錄制在ISD1760芯片內(nèi))，5 min后自動(dòng)關(guān)機(jī)。如果一天中看夠5次電視，再想收看，則不能開機(jī)，并且機(jī)內(nèi)發(fā)出“適當(dāng)看電視有益，你已看了5次，注意學(xué)習(xí)”語音提示。如果需要撤消語音提示，本系統(tǒng)設(shè)置是在遙控輸入010101地址碼(防止與原電視設(shè)沖突)，系統(tǒng)自動(dòng)退出收看時(shí)間語音提示模式。

3.4 語音提示主程序

語音提示主程序框圖如圖4所示。

圖4 語音提示主流程圖

4 電視遠(yuǎn)程控制

4.1 GR47簡介

GR47是帶有GPRS/GSM數(shù)據(jù)功能強(qiáng)大、性能優(yōu)良的無線傳輸模塊［6］。GR47是可以配置，使得與外控制器的輸入、輸出更為方便有效。它體積小(僅50 mm×33 mm×7.2 mm)、電源電壓低(3～5 V)、頻率(GSM 900 MHz，DCS 1800 MHz)、傳輸量大并始終保持連接，具有TCP/IP協(xié)議棧功能，速率大(可達(dá)85.6 kbit/s)、GPRS模式AT命令集(支持GSM 0.760和0.707版本)、RTOS給用戶提供了GSM的處理程序，AT指令通道函數(shù)、UART、I2C、I/O端口、SPI總線等外部接口驅(qū)動(dòng)函數(shù)，適合M2M解決方案，可用于發(fā)短信、通話和嵌入式控制。

4.2 遠(yuǎn)程控制電路

短信遠(yuǎn)程控制電路原理圖如圖5所示。

4.3 電視遠(yuǎn)程監(jiān)控原理

如果有必要對(duì)家中的電視進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，本設(shè)計(jì)采用收發(fā)短信的方式電視故障和收看時(shí)間進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。本系統(tǒng)設(shè)置是首先把SIM卡插入電視遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊的SIM卡座上，在遙控器的鍵盤中輸入111111地址碼(防止與原電視設(shè)沖突)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入電視遠(yuǎn)程監(jiān)控模式，電視輸出“請(qǐng)輸入手機(jī)號(hào)碼”的語音提示，當(dāng)在遙控器的鍵盤中輸入接收的手機(jī)號(hào)碼后，電視接著輸出“請(qǐng)加密碼”的語音提示，加密碼后儲(chǔ)存入電視機(jī)的微控制器的存儲(chǔ)單元內(nèi)，作為短信發(fā)送的目的地址。當(dāng)電視機(jī)上的微控制器檢測(cè)到開關(guān)電源或行輸出電路發(fā)生故障信號(hào)時(shí)，微控制器把故障發(fā)送地址調(diào)出，并輸出撥號(hào)信號(hào)，通過GR47模塊和GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)［7］與相應(yīng)的手機(jī)進(jìn)行連接，并通過電視機(jī)微控制器的串行端口11腳、13腳與接口電路MAX3772E［8］的RXD和TXD腳把電視故障信息傳輸?shù)紾R47無線模塊，再通過GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)把信息以短信方式發(fā)送到相應(yīng)的手機(jī)上。收看時(shí)間進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控方法與這相同，這里不作復(fù)述。

圖5 短信遠(yuǎn)程控電路原理圖(截圖)

4.4 遠(yuǎn)程控制主程序

遠(yuǎn)程控制主程序框圖如圖6所示。

圖6 電視故障短信發(fā)送主流程框圖

5 小結(jié)

該電視故障語音提示和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)只是對(duì)HD21M62S機(jī)型試驗(yàn)性設(shè)置，但它很有代表性，通過檢測(cè)開關(guān)電源的輸出電壓和輸出電流的變化，辨識(shí)開關(guān)電源和行輸出部位的故障。從而利用語音芯片ISD1760實(shí)現(xiàn)了電視故障的語音提示和兒童收看電視的提示;利用GR47無線模塊和GPRS網(wǎng)絡(luò)以短信的方式對(duì)電視故障和兒童收看電視的信息，通知外出的父母。利用該方法在長虹PF21810X(家電下鄉(xiāng)機(jī)型，核心器件為TDA11105PS芯片)設(shè)置電視故障語音提示和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，使用中國移動(dòng)公司開設(shè)的神州行卡，實(shí)行電視故障語音提示和遠(yuǎn)程監(jiān)控，外出在廣東工作父母每月只花費(fèi)20元左右就獲得了對(duì)電視故障語音提示和收看電視時(shí)間遠(yuǎn)程監(jiān)控，效果反映良好(缺點(diǎn)提示功能有限)。實(shí)驗(yàn)表明，該電視故障語音提示和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)具有良好的安全性、實(shí)用性和可靠性等優(yōu)點(diǎn)，值得推廣應(yīng)用。

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