基于STM32的無音頻無線告警系統(tǒng)設計

廖德宜

（廣西廣播電視技術(shù)中心防城港分中心）

一、引言

為適應直屬臺“有人留守，無人值班”的工作模式，分中心需要完善自臺檢測系統(tǒng)，本文設計的無音頻無線告警系統(tǒng)以STM32單片機為核心處理器，采集廣播調(diào)諧器的告警信息，當發(fā)射機沒有正常開機或者出現(xiàn)無音頻時，系統(tǒng)通過433MHz無線串口模塊及時將告警信息發(fā)送給值班接收機。該系統(tǒng)有三大特點：第一，利用廣播調(diào)諧器的上位機軟件可以設置檢測的頻率和時間表，充分利用了現(xiàn)有廣播調(diào)諧器的功能；第二，利用433MHz無線模塊傳輸，與短信網(wǎng)絡相比具有較低的延遲時間；第三，系統(tǒng)能夠準確顯示哪個頻率的發(fā)射機或者信號源出現(xiàn)問題，縮短的判斷時間。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本文所設計的STM32無音頻無線告警系統(tǒng)由主機系統(tǒng)和從機系統(tǒng)組成，如圖1。主機系統(tǒng)主要由STM32單片機模塊、網(wǎng)絡模塊、四路廣播調(diào)諧器、433MHz無線發(fā)送模塊、433MHz功率放大器組成，如圖2。從機系統(tǒng)主要由STM32單片機模塊、433MHz無線接收模塊、顯示告警模塊、電池和充電模塊組成。從機可以多個使用，既可固定安裝到指定位置也可以隨身攜帶，十分方便。

圖1 主機系統(tǒng)

圖2 從機系統(tǒng)

系統(tǒng)工作流程為：用戶通過廣播調(diào)諧器的上位機軟件設置系統(tǒng)監(jiān)測的多個頻率和對應時間表。當廣播調(diào)諧器監(jiān)測到哪個頻率異常時，主機系統(tǒng)將對應的告警信息發(fā)送給從機系統(tǒng)，從機系統(tǒng)接收到告警信號立即顯示出現(xiàn)告警的頻率，并通過蜂鳴器提醒值班員。無告警時，主機系統(tǒng)發(fā)送正常信號指令給從機，如果從機收不到相應指令，則從機告警提示收不到信號，提示告警監(jiān)測失效。本系統(tǒng)采用30w的射頻功放，信號覆蓋整個臺區(qū)。

三、系統(tǒng)硬件設計

主機系統(tǒng)中廣播調(diào)諧器UDP口連接網(wǎng)絡模塊，網(wǎng)絡模塊采用一塊基于W5500芯片的以太網(wǎng)模塊，模塊集成硬件化的TCP/IP協(xié)議，該模塊以spi總線通信方式連接STM32單片機。STM32模塊是一塊基本的最小系統(tǒng)。433MHz無線串口模塊是一塊采用sx1278射頻芯片的無線串口模塊，功率為1w，以串口的方式與STM32單片機通信，輸出口接30w功放模塊。功放模塊采用一塊數(shù)字FPV射頻U段射頻功率放大器，功率為30w，完全滿足覆蓋一個臺區(qū)的要求?；居布娐啡鐖D3所示。

從機系統(tǒng)STM32模塊是依舊是一塊基本的最小系統(tǒng)，433MHz無線串口模塊與主機相同的模塊電路，顯示電路采用一塊0.96寸的oled顯示模塊，驅(qū)動ic為ssd1306，通過spi/iic方式與STM32單片機通信。電池和充電模塊，采用充電寶電路進行改裝?；居布娐啡鐖D4所示。

圖3 主機系統(tǒng)基本硬件電路

圖4 從機系統(tǒng)基本硬件電路

四、系統(tǒng)軟件設計

（一）主機系統(tǒng)流程圖

如圖5所示，本系統(tǒng)參考廣播調(diào)諧器與主控電腦的通信方式，通過抓包軟件將各路告警的字符幀記錄下來，當主機系統(tǒng)收到相應的幀后進行后期判斷處理，將告警和其他指令通過無線串口模塊發(fā)送給從機系統(tǒng)。

（二）從機系統(tǒng)流程圖

如圖6所示，從機系統(tǒng)將無線串口模塊收到信息處理分析后，驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出告警，并通過顯示屏提示具體告警信息。

圖5 主機系統(tǒng)流程

圖6 從機系統(tǒng)流程

圖7 主機系統(tǒng)實物

圖8 從機系統(tǒng)實物

五、應用效果

主機系統(tǒng)實物如圖7，從左到右對應的模塊分別是：開關(guān)電源、STM32單片機模塊（STM32開發(fā)板）、網(wǎng)口模塊、無線串口模塊和功放模塊。由于系統(tǒng)裝在機房，故又擴展了繼電器模塊和指示燈。

從機系統(tǒng)實物如圖8所示，從機系統(tǒng)用于接收和指示，可以做得比較小巧，本設計用一個充電寶，拆調(diào)一部分電池，然后裝入對應模塊即可?？捎肬SB 5V電源充電，耗電比較低，可以持續(xù)使用一天。

系統(tǒng)已在防城中波臺使用將近一年，目前運行良好，監(jiān)測狀態(tài)準確，很少有無告警的現(xiàn)象，維護期間進過多次模擬測試，有效地保障了安全播出。