數(shù)字化、智能化、信息化在中波廣播發(fā)射中的應(yīng)用

孫樹海

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)不斷更新與提升，廣播電視體制面臨著改革，而廣播電視技術(shù)也正向著智能化、信息化、數(shù)字化的方向發(fā)展，自動(dòng)化控制是各臺(tái)站需要具備的。文章對中波發(fā)射機(jī)智能化采集模塊的開發(fā)與應(yīng)用進(jìn)行簡要分析，真正落實(shí)中波廣播發(fā)射應(yīng)用的數(shù)字化、智能化、信息化。

關(guān)鍵詞：VHDL；CPLD；智能；數(shù)字；單片機(jī)

我國廣播電視臺(tái)站自動(dòng)化控制的實(shí)現(xiàn)得益于廣播電視技術(shù)智能化、信息化、數(shù)字化發(fā)展與應(yīng)用。文章基于多年自動(dòng)化控制研究，集中了中波廣播發(fā)射中信息化、智能化、數(shù)字化應(yīng)用，提出智能化采集模塊，在對該模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到利用單片機(jī)實(shí)時(shí)采集并上傳發(fā)射機(jī)上的模擬量與狀態(tài)量相關(guān)數(shù)據(jù)，但是，如瞬間雷擊保護(hù)降功率、發(fā)射機(jī)瞬間故障等等，難于實(shí)現(xiàn)真正實(shí)時(shí)保持發(fā)射機(jī)數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)。因此，為了能夠提高發(fā)射效率，瞬間捕捉機(jī)器故障，就需要新模式的研發(fā)。

1 中波傳播特點(diǎn)

調(diào)幅的方式應(yīng)用于中波廣播中，AM等同于MW。實(shí)際中MW只是利用AM調(diào)制方式的一種廣播。例如：高頻中的國際短波廣播所使用的調(diào)制方式就是AM，高于調(diào)頻廣播更頻率的航空導(dǎo)航通訊同樣采用了AM的方式，人們?nèi)粘Ｋf的AM波段就是指中波廣播。MW中波傳播的路徑主要依靠地波，僅有一小部分以天波形式進(jìn)行傳播。當(dāng)無線電波遇到導(dǎo)體，感應(yīng)電流就會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生，一部分能量就會(huì)損耗掉。大地作為導(dǎo)體，對中波的吸收很強(qiáng)，所以，地波形式傳播的中波傳播不遠(yuǎn)，大約為200公里至300公里。由于白天陽光照射，增加了電離層密度，良導(dǎo)體是為電離層變，進(jìn)入電離層中，進(jìn)入的以天波形式傳播的一小部分中波就被強(qiáng)烈吸收，很難再返回地面，并且以地波形式傳播的中波又傳播不遠(yuǎn)，因此就導(dǎo)致白天無法接受遠(yuǎn)處中波電臺(tái)。在夜晚來臨后，沒有陽光照射，電子和離子在電離層中相互復(fù)合而明顯增加，所以這就是電離層導(dǎo)電性能變差，密度變小，變薄，也大大削減了電波的吸收作用的原因。而通過天波途徑，中波能夠傳送到較遠(yuǎn)的地方，這就是中波電臺(tái)在夜間較多的緣故。

2 智能化發(fā)射機(jī)采集模塊

諸多狀態(tài)指示在發(fā)射機(jī)正常工作時(shí)也是正常的，因此，就沒有必要將狀態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、上傳，因此在設(shè)計(jì)采集模塊時(shí)，可以兩個(gè)優(yōu)先等級為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)機(jī)器采集狀態(tài)，首先，在發(fā)射機(jī)正常運(yùn)行過程中，發(fā)射機(jī)播出的節(jié)目由采集模塊進(jìn)行采集并向微機(jī)實(shí)時(shí)上傳，這是為了對每部發(fā)射機(jī)頻率、幅度、功率、播出節(jié)目進(jìn)行監(jiān)聽與查看，屬于優(yōu)先采集。其次，當(dāng)發(fā)生發(fā)射機(jī)遭受雷擊或者發(fā)射機(jī)產(chǎn)生瞬間過流狀態(tài)等，此時(shí)改變了發(fā)射機(jī)狀態(tài)，發(fā)射機(jī)功率瞬間降低，當(dāng)該狀態(tài)變化信號被采集模塊受到后，將中斷信號通過CPLD邏輯判斷向單片機(jī)傳輸，在收到中斷信號后，單片機(jī)將請求上傳的數(shù)據(jù)發(fā)送至微機(jī)，在此，該采集模塊不同于其他采集模塊之處就在于單片機(jī)并不是等微機(jī)發(fā)送查詢信號后才將采集數(shù)據(jù)發(fā)送，而是不通過詢問程序直接向微機(jī)發(fā)送。這樣可以將數(shù)據(jù)中的冗余去除，將采集模塊傳輸效率大大提升了。

3 智能化發(fā)射機(jī)采集模塊原理

3.1 硬件組成

CPLD，復(fù)雜可編程邏輯器作為硬件，可實(shí)現(xiàn)高速、高集成度編程，具有智能化程度高、成本低廉、抗干擾能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單、工藝簡單、傳輸速度快等顯著優(yōu)勢。單片機(jī)是采集模塊的核心，但是，指令運(yùn)算和時(shí)鐘頻率對單片機(jī)進(jìn)行限制，因此、高精度、高速測量等要求就無法良好實(shí)現(xiàn)。為了達(dá)到高速傳輸、信息量大等標(biāo)準(zhǔn)、要求，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，控制結(jié)構(gòu)采用了CPLD與單片機(jī)相結(jié)合的方式，該方式的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了在線修改、便于系統(tǒng)升級、合理分擔(dān)了單片機(jī)的負(fù)擔(dān)、強(qiáng)化了實(shí)時(shí)性、系統(tǒng)響應(yīng)速度也獲得提升。

3.2 設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件

在設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件流程是按照以下程序：初始化單片機(jī)、初始化CPLD、CPLD的啟動(dòng)依靠單片機(jī)所給出的脈沖來啟動(dòng)。CPLD加MCU結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在基于CPLD數(shù)字信號處理電路基礎(chǔ)上得以應(yīng)用的。及時(shí)在內(nèi)存中循環(huán)輸入發(fā)射機(jī)狀態(tài)參數(shù)、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)邏輯等工作由CPLD負(fù)責(zé)。通過外接與接口電路，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的交換。經(jīng)過整形與濾波等電路預(yù)處理后，狀態(tài)量獲得邏輯信號，該信號可供數(shù)字電路進(jìn)行處理，信號再經(jīng)由CPLD的處理與邏輯判斷，向閃存中實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，而原則采取先存先出。一旦發(fā)射機(jī)狀態(tài)異常，向單片機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，其順序以機(jī)器故障邏輯等級的優(yōu)先為依據(jù)，通過單片機(jī)，閃存中的數(shù)據(jù)傳送至微機(jī)。當(dāng)CPLD中斷信號由單片機(jī)接受后，暫時(shí)中斷采集發(fā)射機(jī)發(fā)出的語音信號，從而確保所需數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝逝c高速度。

因單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)大量運(yùn)算、處理浮點(diǎn)數(shù)據(jù)，對此，采用KEILC51對單片機(jī)系統(tǒng)軟件進(jìn)行編寫，而編寫程序的仿真通過KEILC51自身軟件仿真器實(shí)現(xiàn)，整體邏輯和編譯的仿真在設(shè)計(jì)輸入完成后進(jìn)行，之后延時(shí)仿真、不限、布局、轉(zhuǎn)換等，將配置文件生成。為有效防止人為取出和復(fù)制器件內(nèi)的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)的過程中可進(jìn)行加密，當(dāng)重新編程時(shí)，均能夠擦除和重寫保密位及編程數(shù)據(jù)。在設(shè)計(jì)數(shù)字電路中，應(yīng)用了 ，將硬件設(shè)計(jì)軟件化實(shí)現(xiàn)。

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