中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用

楊洪金

（作者單位：臨沂市廣播電視臺(tái)）

無(wú)線廣播技術(shù)具有復(fù)雜性的特點(diǎn)，受外界干擾較大。中波廣播是無(wú)線廣播的重要組成部分，在信息傳遞過程中發(fā)揮著極為重要的作用?，F(xiàn)階段，我國(guó)已經(jīng)建立了完善的中波廣播系統(tǒng)，為廣播行業(yè)的發(fā)展奠定了良好的前提條件。然而，中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)卻極容易出現(xiàn)故障。因此，探索中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

在發(fā)射機(jī)的運(yùn)行過程中，需要借助安裝在發(fā)射機(jī)上對(duì)外接口電路完成對(duì)數(shù)據(jù)的采集。對(duì)外接口電路不僅具備數(shù)據(jù)采集的功能，還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)發(fā)射機(jī)的遠(yuǎn)距離遙控，完成對(duì)發(fā)射機(jī)信號(hào)的檢測(cè)和控制，對(duì)控制器和發(fā)射機(jī)進(jìn)行隔離。同時(shí)，一旦對(duì)外接口電路出現(xiàn)電壓異常的情況，安裝在發(fā)射機(jī)內(nèi)部的二極管陣列能夠產(chǎn)生對(duì)電路的保護(hù)作用[1]。此外，發(fā)射機(jī)的對(duì)外接口電路還能夠?qū)崿F(xiàn)光隔離輸出功能，且能夠基于模擬電壓狀態(tài)下完成輸出，具有良好的穩(wěn)定性，能夠有效確保數(shù)據(jù)采集工作正常進(jìn)行。

在采集數(shù)據(jù)的過程中，中波廣播發(fā)射機(jī)處于負(fù)載的工作環(huán)境，極容易受到外部信息的干擾，影響數(shù)據(jù)采集的精確性，進(jìn)而出現(xiàn)數(shù)據(jù)失真現(xiàn)象。為了解決上述問題，在處理數(shù)據(jù)的過程中，應(yīng)使串行總線USB的價(jià)值得到最大程度的發(fā)揮，利用USB建立計(jì)算機(jī)與外圍設(shè)備的有效連接。串行總線不僅能夠?yàn)閿?shù)據(jù)的雙向傳輸提供可能，還能夠提升數(shù)據(jù)處理的速率，降低數(shù)據(jù)處理的總體成本，為數(shù)據(jù)處理可靠性提供重要保障。同時(shí)，串行總線能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)LED面板的精準(zhǔn)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)失真問題的防控，且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)發(fā)射機(jī)電壓、過荷等數(shù)據(jù)信息的獲取。

2 中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路

中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是將USB總線作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，其設(shè)計(jì)思路如下。（1）由對(duì)接口板獲取多路模擬信號(hào)，同時(shí)這些信號(hào)在模擬開關(guān)的作用下可以輸入到A/D轉(zhuǎn)換器中，經(jīng)過轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換，最終在單片機(jī)的作用下完成對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的采集工作。通過實(shí)時(shí)采集來(lái)的數(shù)據(jù)信息會(huì)被存儲(chǔ)到USB芯片上，并按照具體的指令將其傳送到計(jì)算機(jī)中。這一過程中所涉及的硬件結(jié)構(gòu)組成包括模擬開關(guān)、單片機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換器以及USB接口芯片。（2）中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)所使用的USB高速接口芯片為ISP1581芯片，這種類型的芯片可以將電壓調(diào)整器、高速收發(fā)器、微控制器以及系統(tǒng)控制器等多個(gè)部分集于一身，支持雙電壓操作以及具備多中斷模式操作功能。與此同時(shí)，在中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用ISP1581芯片，可以借助ISP1581芯片本身的自動(dòng)檢測(cè)功能，為系統(tǒng)工作運(yùn)行提供強(qiáng)有力的USB通信功能[2]。

2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思路

中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)方面。第一，USB固件程序設(shè)計(jì)。中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要是由驅(qū)動(dòng)程序、USB固件編程以及應(yīng)用程序三個(gè)部分組成。其中，USB固件程序設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心部分，其功能為有效控制芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、接收和處理驅(qū)動(dòng)程序發(fā)出的請(qǐng)求以及完成應(yīng)用程序發(fā)出的控制指令。在具體的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)備固件借助C語(yǔ)言設(shè)計(jì)。第二，驅(qū)動(dòng)程度的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)USB驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)與應(yīng)用采用分層結(jié)構(gòu)模型的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)主要分為高級(jí)和低級(jí)兩個(gè)等級(jí)，其中高級(jí)屬于USB驅(qū)動(dòng)程序，低級(jí)屬于USB函數(shù)層。而驅(qū)動(dòng)程序是由初始化模塊、即插即用管理模塊、電源管理模塊以及I/O功能模塊幾部分構(gòu)成；第三，應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)需要借助Ddphi工具來(lái)完成，其應(yīng)用程序可以被分為低層數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)應(yīng)用管理程序兩個(gè)層面，其數(shù)據(jù)采集程序功能的實(shí)現(xiàn)主要借助系統(tǒng)調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的方式來(lái)完成。應(yīng)用程序的功能包括開啟或者關(guān)閉USB設(shè)備、檢測(cè)USB設(shè)備、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集端口以及將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

3 中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)抗干擾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用

由于中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)所處的工作環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，惡劣的外部環(huán)境容易對(duì)中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的正常工作造成較大的影響。比如，復(fù)雜的環(huán)境很有可能導(dǎo)致中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)在進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集過程中，由于受到中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)所發(fā)出的電磁波以及各類電源脈沖的干擾，從而影響最終的數(shù)據(jù)采集結(jié)果。為了有效應(yīng)對(duì)這一問題，中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)抗干擾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用具有重要意義。在具體的中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)抗干擾系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，為了有效提升系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的精準(zhǔn)度與可靠性，應(yīng)該在切實(shí)做好中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)防干擾層面設(shè)計(jì)工作的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步保證中波廣播發(fā)射機(jī)本身的抗干擾性。中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)主要分為軟件設(shè)計(jì)與硬件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。

在硬件設(shè)計(jì)過程中，其系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)原理主要在于對(duì)中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)干擾信號(hào)高輻射、高脈沖和短時(shí)間等特征的考慮，對(duì)此可以通過在系統(tǒng)采集上設(shè)置支持重復(fù)采集的方式來(lái)達(dá)到規(guī)避干擾的目的。這一過程中，如果中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所采集到的信號(hào)出現(xiàn)連續(xù)兩次相同的現(xiàn)象，則可以認(rèn)為采集到的數(shù)據(jù)是有效的；相反，如果連續(xù)兩次采集到的信號(hào)變化不定，則認(rèn)為采集到的數(shù)據(jù)是無(wú)效的。將數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性作為系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)的前提，如果相鄰信號(hào)采集過程中插入延時(shí)程序，則可以有效提升系統(tǒng)的抗干擾效果。在實(shí)際的應(yīng)用過程中，為了最大程度上保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，應(yīng)該做好外部線路的隔離工作，在輸入模擬量信號(hào)過程中盡可能使用高頻濾波。

在軟件設(shè)計(jì)過程中，主要是出于對(duì)中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自身具備的隨機(jī)性這一特征的考慮，在此基礎(chǔ)上借助數(shù)字濾波技術(shù)將音質(zhì)疊加到模擬輸入信號(hào)的噪聲上。除此之外，想要進(jìn)一步提升中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的抗干擾性能，還應(yīng)該注重硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)兩者之間的有效結(jié)合，從而促進(jìn)系統(tǒng)穩(wěn)定性與可靠性的提升。

4 結(jié)語(yǔ)

伴隨著信息化技術(shù)被不斷引入中波廣播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，中波廣播系統(tǒng)得到了改進(jìn)和優(yōu)化。但若想優(yōu)化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，還需借助對(duì)外接口和串行總線USB的價(jià)值，在防控外部干擾的同時(shí)降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成本，提升數(shù)據(jù)采集的速率。因此，在設(shè)計(jì)中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)抗干擾系統(tǒng)的過程中，可以借鑒以上方法。