淺述單片機(jī)在中波廣播中的應(yīng)用

【摘 要】本文介紹了應(yīng)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)多路中波廣播信號(hào)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)，并簡述了系統(tǒng)的功能，硬件及軟件的組成。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心部件是MCS—51系列單片機(jī)BOC552。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī) 中波廣播 自動(dòng)監(jiān)測(cè)

1、前言

利用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)中波發(fā)射臺(tái)的自動(dòng)控制和自動(dòng)監(jiān)測(cè)，是保證安全優(yōu)質(zhì)播出的有效措施。而對(duì)于同時(shí)播出的多路語音信號(hào)，完全依靠人工監(jiān)聽非常困難。因此我臺(tái)研制了中波發(fā)射自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，它采用單片機(jī)為主控芯片，可獨(dú)立完成對(duì)多路廣播信號(hào)的監(jiān)測(cè)和調(diào)幅度直方圖顯示以及異常報(bào)警，也可與我臺(tái)中波發(fā)射微機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，作為中波發(fā)射微機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的子系統(tǒng)。

2、系統(tǒng)功能

該中波發(fā)射自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要功能就是替代人員值班，自動(dòng)監(jiān)測(cè)發(fā)射機(jī)的工作情況，出現(xiàn)異常情況時(shí)立即報(bào)警。歸納起來有以下幾點(diǎn)：

顯示功能：在CRT監(jiān)視器上，用直方圖顯示發(fā)射機(jī)的瞬時(shí)調(diào)幅度值和平均調(diào)幅度值。發(fā)射機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，顯示機(jī)號(hào)、故障現(xiàn)象、故障時(shí)間，倒備機(jī)工作時(shí)間和停播時(shí)間等。顯示統(tǒng)計(jì)結(jié)果；在CRT監(jiān)視器上顯示各機(jī)播音時(shí)問，臺(tái)內(nèi)、臺(tái)外停播時(shí)間和各發(fā)射機(jī)停播率等。

統(tǒng)計(jì)功能：統(tǒng)計(jì)各發(fā)射機(jī)本次播音時(shí)問，本月播音時(shí)問，本年度播音時(shí)問，總播音時(shí)問及各發(fā)射機(jī)停播時(shí)問和停播率。

發(fā)射機(jī)無載波輸出報(bào)警；

發(fā)射機(jī)有載波無音頻輸出延時(shí)30秒報(bào)警；

信號(hào)源前端無音頻信號(hào)延時(shí)30秒報(bào)警；

信號(hào)源前端有音頻信號(hào)，發(fā)射機(jī)高末無調(diào)幅報(bào)警，

調(diào)幅度監(jiān)測(cè)功能：實(shí)現(xiàn)語言節(jié)目和音樂節(jié)目的自動(dòng)識(shí)別，按照調(diào)幅度的規(guī)定，超出范圍報(bào)警；

具有人機(jī)對(duì)話功能，機(jī)箱面板設(shè)置有8個(gè)按鍵，可實(shí)現(xiàn)；調(diào)整系統(tǒng)時(shí)鐘時(shí)間，進(jìn)行10個(gè)畫面之間的相互切換，播出時(shí)間表的預(yù)置，瀏覽和修改；

具有與主機(jī)的通信功能；

系統(tǒng)自備時(shí)鐘，這是系統(tǒng)獨(dú)立工作的根本保證。

3、系統(tǒng)硬件概述

系統(tǒng)硬件主要包括單片機(jī)主控電路和輸入模擬信號(hào)處理電路等（電源部分，顯示卡皆用成品）。

3.1輸入模擬信號(hào)處理電路

原理電路包括信號(hào)的采樣、檢波、高頻撼波，信號(hào)分離和放大部分，將從發(fā)射機(jī)高頻末級(jí)采樣來的已調(diào)幅信號(hào)變換成0—5V的載頻直流電平和音頻脈動(dòng)信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。要求在載頻直流電平中，不允許含有高頻和音頻成分，而且直流電平不隨調(diào)制信號(hào)的變化而改變。

3.2單片機(jī)主控電路

單片機(jī)主控電路是系統(tǒng)的核心電路，完成A/D轉(zhuǎn)換，智能監(jiān)測(cè)，異常報(bào)警，人機(jī)對(duì)話等所有功能。主要由CPU芯片BOC552，按健、申行通信口，報(bào)警驅(qū)動(dòng)，CRT顯示接口和擴(kuò)展存儲(chǔ)器組成。主控芯片80C552是菲力浦第三代單片機(jī)，它是以80C51為中央處理機(jī)，是符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的8位高性能單片微控制器，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)適合于實(shí)時(shí)過程控制應(yīng)用。與8051單片機(jī)相比，80C552主要增加了1個(gè)8路輸入的10位A/D轉(zhuǎn)換器、21路8位分辨率的脈沖寬度調(diào)制器輸出PWM、監(jiān)視定時(shí)器T3等。尤其它自備的8路輸入的10位A/D轉(zhuǎn)換器正好滿足4路廣播信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換的需要，這就大大簡化了電路，提高了整機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性。

4、系統(tǒng)軟件概述

4.1調(diào)幅度計(jì)算

通過讀取載波電平值Uw，測(cè)幅音頻信號(hào)電平值UΩ，然后由式m-UΩ /Uw計(jì)算出瞬時(shí)調(diào)幅度。由觀察可知，人們發(fā)出單—音節(jié)的最快頻率約為8音節(jié)/秒，根據(jù)抽樣定理，每l/（2x8）=62.5ms進(jìn)行一次調(diào)幅度測(cè)試，即可得到調(diào)幅度的所有信息；有了瞬時(shí)調(diào)幅度，就可由此計(jì)算出平均調(diào)幅度。每隔半分鐘合算一次平均調(diào)幅度，在一分鐘內(nèi)，保留一次調(diào)幅度最大值。

4.2 系統(tǒng)軟件的組成

系統(tǒng)軟件主要由初始化模塊、插出記錄處理模塊、顯示寫屏模塊，系統(tǒng)時(shí)鐘模塊，按健處理模塊、A/D轉(zhuǎn)按模塊、串行通信模塊等組成。

初始化模塊：初始化程序是在剛開機(jī)時(shí)對(duì)內(nèi)部定時(shí)器、中斷和外部各個(gè)可編程器件進(jìn)行最初的設(shè)定，保證各器件處于正常的工作狀態(tài)，然后啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。

播出記錄處理模塊：本模塊用來完成檢測(cè)各種反映發(fā)射機(jī)工作狀況的標(biāo)志位，報(bào)據(jù)各標(biāo)志位狀態(tài)作出綜合分析判斷，然后作出相應(yīng)的處理。對(duì)發(fā)射機(jī)工作的監(jiān)測(cè)按照所發(fā)生的異常情況的嚴(yán)重程度，逐級(jí)監(jiān)測(cè)：先看是否停播（無載波），是否倒備，是否有調(diào)幅音頻，最后檢測(cè)調(diào)幅度是否達(dá)到要求。

在每一級(jí)異常事故出現(xiàn)后，立即調(diào)用異常處理子程序，用以完成報(bào)警、記錄故障發(fā)生的機(jī)號(hào)、起始時(shí)間等。

顯示寫屏模塊程序：當(dāng)有下列事件之一發(fā)生時(shí)：a.按鍵；b.時(shí)鐘；c.發(fā)射機(jī)調(diào)幅度；d.發(fā)射機(jī)異常的發(fā)生，屏幕內(nèi)容需要重新刷新，此時(shí)調(diào)用該程序模塊，將相應(yīng)顯示文本寫入顯示內(nèi)存。

系統(tǒng)時(shí)鐘模塊：數(shù)字鐘模塊就是定時(shí)計(jì)數(shù)器中斷服務(wù)程序，定時(shí)計(jì)數(shù)器0每秒發(fā)生二十次中斷，完成年、月、日、時(shí)、分、秒、周的進(jìn)位變換以及開關(guān)機(jī)定時(shí)時(shí)間的查詢功能等。

按鍵處理模塊：按鍵處理模塊就是外部中斷服務(wù)程序。本部分程序先完成消除抖動(dòng)、健譯碼，再轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)功能。

A/D轉(zhuǎn)換模塊：本模塊由系統(tǒng)定時(shí)器1每隔62.5ms啟動(dòng)一次，完成四路載波直流電平和四路脈動(dòng)音頻信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換結(jié)果作為判斷發(fā)射機(jī)工作狀態(tài)是否正常的依據(jù)。每路模擬量轉(zhuǎn)換時(shí)間小于35Us。

5、抗干擾措施

發(fā)射臺(tái)為強(qiáng)干擾環(huán)境，電磁輻射強(qiáng)，為使系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確可靠地工作，必須采取多種抗干擾措施以提高抗干擾能力。

在硬件電路和線路板的設(shè)計(jì)過程中.都針對(duì)性地采用丁一定的措施來清除干擾信號(hào)。

采樣信號(hào)經(jīng)線圈耦合后送到模擬信號(hào)處理電路，使控制機(jī)與被控制機(jī)做到完全隔離，保證了該系統(tǒng)的安全，

信號(hào)取樣全部采用高頻屏蔽電纜，且取樣電平盡量接近可用電壓值，保證了取樣信號(hào)的準(zhǔn)確性.

采用交流穩(wěn)壓抗干擾凈化電源及UPS不間斷電源，機(jī)內(nèi)電源輸入端設(shè)有低通濾波器，克服了外電源對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾。

利用單片機(jī)CPU自帶的電子狗對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

6、實(shí)用效果

該系統(tǒng)具有造價(jià)低，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，功能齊全，易于推廣和性能價(jià)格比高的特點(diǎn)。因此特別適合于在中波發(fā)射臺(tái)推廣，為降低停播率，搞好安全優(yōu)質(zhì)播出，實(shí)現(xiàn)中波發(fā)射臺(tái)“無人值班，有人留守”的最終目的提供可靠的技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)：

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