新農村建設紅外遙控無線廣播音量控制模塊設計

摘 要：以搭建的湖南農業農村信息化鄉村廣播項目為基礎，利用紅外遙控與亞音頻率通信技術設計了一款基于STC單片機的無線廣播控制設備。此設備由手持紅外發射、紅外接收、音量控制、系統處理、存儲、蜂鳴器、音頻輸入輸出接口及亞音信號輸入接口等硬件單元組成，可通過C語言編程。該設備具有操作簡單、易于擴展及智能音量記憶、控制形式多樣等特點。

關鍵詞：紅外遙控；亞音系統；農村無線廣播；STC單片機

中圖分類號：TN219 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2014）06-0073-03

0引言

近年來，嵌入式系統在通訊產業及工業生產中大顯身手，其日常應用越來越廣泛，其中紅外遙控技術的廣泛應用就是很好的示例[1-4]。由于紅外線的波長遠小于無線電的波長，在采用紅外遙控方式時，不會對其他電器造成干擾，也不會影響臨近的無線電設備的正常工作，而且它的工作電壓低、功耗小、外圍電路簡單[5，6]；同時由于人耳聽不到亞音，因此可以在聲音信號中注入亞音音頻信息，在接收端檢測這個音頻信號，可對相應設備進行控制操作[7-9]。根據以上原理，以STC單片機為核心，筆者設計了一款針對湖南農業農村信息化鄉村廣播項目的鄉村無線廣播音量控制模塊，適應湖南新農村建設的需要。

1背景介紹

國家農業農村信息化綜合服務平臺建設是由湖南省科技廳牽頭組織，由湖南農業大學牽頭，由相應科研院所及相關企業圍繞三網融合解決農村民生這一重大主題參與實施。湖南省廣電局也是相應參與單位，主要負責湖南廣大農村地區的廣播信息通道建設，其廣播系統終端擴音器安裝在農村環境中，主要采用無線電技術相連，村與村、鄉與鄉需要進行信息隔離，而且農村住房分布不規范、地形變化差異大、擴音器安裝高等因素都影響擴音器廣播的質量，如聲音的音量、音質等，因此需要在每個擴音器上安裝音量控制模塊，通過紅外遙控調節單個擴音器的音量，使其滿足此擴音器周圍用戶對廣播音量的要求；同時每個村莊廣播信息內容有差異，村干部宣傳內容也不同，也需要對擴音器進行選擇控制。

2設計思路

根據以上需求，設計的鄉村無線廣播音量控制模塊主要由電源單元、手持紅外發射單元、紅外接收單元、音量控制單元、處理單元、存儲單元、蜂鳴器單元、音頻輸入輸出接口及亞音信號輸入接口等組成。其中手持控制遙控器采用MP3紅外遙控器作為紅外音量控制模塊，接收單元采用HX1838集成紅外接收頭，采用STC11F02E單片機作為整個模塊的控制和存儲中心，音量控制單元由音量控制芯片M62429負責音頻信號衰減控制，蜂鳴器采用普通有源蜂鳴器，其他接口采用接線座的方式方便模塊與廣播系統電路對接。其工作流程圖如圖1所示。

圖1音量控制模塊工作流程

首先手持紅外遙控器采用NEC編碼發射一組相應按鍵的紅外遙控數據信號，紅外接收單元接收該信號并解調至處理單元進行解碼處理，處理單元將分析出的按鍵信息轉化為一組串行的音量大小控制指令，存儲在處理單元的EEPROM存儲區中，便于下次開機時恢復系統關機前的音量大小，并將該控制指令發送到數字音量控制單元以達到控制音量的目的，同時控制蜂鳴器發出短暫蜂鳴，同時還可對輸入亞音信號頻率與預設頻率進行對比，控制音量控制單元是否開啟音量或單獨控制模式。

3系統實現

3.1硬件設計

整個硬件的總體設計電路如圖2所示。其主要組成單元如下：

圖2總體設計電路圖

（1）電路電源

電源單元由開關、電源指示燈和穩壓電容組成，輸入為5V直流電。電源電路主要由開關、穩壓電容C4和電源指示燈D1構成。電源為整個模塊提供穩定的電能，LED指示燈方便操作員直觀的查看模塊的供電狀態，如圖3所示。

（2）單片機最小系統電路

STC11F02E最小系統構成了模塊處理控制單元，最小系統由STC單片機、外部晶振電路和復位電路構成，如圖4所示。

圖3電路電源圖 圖4單片機最小系統電路圖

（3）M62429音頻控制電路

由于STC11F02E真正的串口已用于其他用途，M62429的4腳（DATA）連至STC11F02E的P1.3，M62429的5腳（CLOCK）連到STC11F02E的P1.2。由這兩個引腳（P1.3，1.）作為模擬串口與M62429通信，控制音量的數據便由這個模擬串口發出。其中M62429的3腳接地，6腳接5 V直流電源。

雙聲道音頻信號從VIN1和VIN2輸入，通過電容C6、C7耦合到M62429的1、8引腳，輸出到后級進行放大控制，被控制之后從2、7腳輸出，分別經過C5、C8耦合輸出。

在VIN1、VIN2處輸入合適的音源，從VOUT1、VOUT2接上擴音設備就可以監聽音量控制的情況。整個過程如圖5所示。

（4）蜂鳴器電路

蜂鳴器由一個三極管驅動，通過電阻R3接單片機P3^7腳，當P3^7為高電位時，蜂鳴器不工作，為低電位時蜂鳴器發出響聲，如圖6所示。

圖5M62429音頻控制電路圖 圖6蜂鳴器電路圖

（5）紅外發射單元

紅外遙控器由3 V紐扣電池供電，電池型號為CR2025。本發射單元采用常見的車載MP3遙控器，型號為HS-021，該型號遙控器小巧，能耗低，內部采用日本NEC的UPD6121G芯片組成發射電路，遙控采用目前國際通用的NEC編碼方式。

（6）亞音信號輸入接口

亞音輸入接口為普通接線腳座。通過外部電路解調出的亞音，經過濾波整形，轉換為單片機可執行波形，從亞音信號輸入接口輸入，最終輸入到處理單元中進行對比，如果與預設的亞音頻率不一致，則模塊處理控制單元就會發出指令控制音量控制單元執行相應動作，將輸入信號衰減為0，此時音頻輸出接口無音頻信號輸出。

亞音主要功能是在操作員未到現場的情況下，通過音頻發送口發送人耳聽不到的亞音信號，各個終端通過模塊處理控制擴音器的開關；同時操作員也可在音頻信號發送點直接分點分區控制各個終端是否開啟擴音器。亞音功能的使用提高了農村廣播系統提供服務的靈活性。

（7）處理控制單元和存儲單元

處理單元和存儲單元采用STC公司生產的STC11F02E單片機，STC11F02E支持在線編寫調試，可擦寫10萬次以上，而且成本低、性能好、耗能少、強抗干擾等。

模塊使用單片機內部提供EEPROM存儲空間2 KB作為存儲單元，可用于模塊每次調節后音量大小數據的記憶，在廣播重啟時再次調出上次音量數據，無需再次調節。

（8）音頻輸入輸出接口

本接口采用腳距為2.0 mm、XH-3P接線座，使整個模塊能很好安裝在鄉村無線廣播系統終端擴音器上工作。

3.2軟件設計

模塊處理控制單元控制程序主要采用Keil C51開發，使用STC公司提供的燒錄軟件將程序載入單片機中。整個模塊設計流程如圖7所示。

圖7模塊設計流程圖

主要核心代碼如下：

void ISP_IAP_enable（void）//打開 ISP，IAP 功能

{ EA = 0； /*關中斷*/

ISP_CONTR = ISP_CONTR 0x18； /* 0001，1000 */

ISP_CONTR = ISP_CONTR | WaitTime；/* 寫入硬件延時 */

ISP_CONTR = ISP_CONTR | 0x80； /* ISPEN=1 */

}

void ISP_IAP_disable（void）//關閉 ISP，IAP 功能

{ ISP_CONTR = ISP_CONTR 0x7f；/* ISPEN = 0 */

ISP_TRIG = 0x00；

EA=1； /* 開中斷 */

}

void ISPgoon（void）//公用的觸發代碼

{ ISP_IAP_enable（）； /* 打開 ISP，IAP 功能 */

ISP_TRIG = 0x46；/* 觸發ISP_IAP命令字節1 */

ISP_TRIG = 0xb9；/* 觸發ISP_IAP命令字節2 */

_nop_（）；

}

4結語

本文針對湖南省新農村建設中農村廣播信息通道建設任務，利用紅外遙控與亞音頻率通信技術優化設計一款基于STC單片機無線廣播控制系統。和傳統的無線廣播方案相比，本系統特點是操作簡單、實時交互強、費用較低、易于擴展及智能音量記憶、控制形式多樣等特點。本產品現已在湖南省新農村廣播信息通道建設中得到應用。

參 考 文 獻

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Design of radio volume control module with IR remote control function fornew rural construction

YE Xiu-nan1， LIU Bo1， 2， DING De-hong1， SHEN Yue1， 2

(1. College of Information Science and Technology， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， China;

2. Hunan Research Center of Agricultural Rural Information Engineering Technology， Changsha 410128， China)

Abstract: Based on the broadcasting project of Hunan agricultural and rural informatization， a wireless broadcast control equipment based on STC microcontroller was designed by using infrared remote and communication technology in continuous tone coded squelch frequency. The equipment is composed of handheld infrared transceiver， volume control， system processing， storage， buzzer， audio I/O interface， continuous tone coded squelch signal input interface， etc. It was implemented by C language. The device has the advantages of simple operation， easy to expand and intelligent volume memory， various control styles， etc.

Keywords: infrared remote control; continuous tone coded squelch system; rural wireless radio; STC microcontroller