智能調(diào)頻備份基站的研發(fā)

□莫啟友 陸丹

智能調(diào)頻備份基站的研發(fā)

□莫啟友 陸丹

自主研發(fā)出智能調(diào)頻備份基站，該備份站實(shí)時(shí)監(jiān)測主機(jī)站的播出情況，當(dāng)主機(jī)站出現(xiàn)停播或播出的場強(qiáng)持續(xù)低于設(shè)定值時(shí)，備份站對應(yīng)的發(fā)射機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)恢復(fù)播出。通過主基站與智能備份站之間的互補(bǔ)，即可實(shí)現(xiàn)調(diào)頻信號的連續(xù)性，從而避免停播事故的發(fā)生。

智能調(diào)頻；信號控制；STC單片機(jī)

一、引言

隨著我區(qū)廣播電視事業(yè)的不斷發(fā)展壯大，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)日漸完善，全區(qū)的一、二級臺站正逐步實(shí)現(xiàn)“有人留守，無人值班”的運(yùn)維管理模式。為確保安全播出萬無一失，必須通過科技創(chuàng)新的手段推進(jìn)安全播出的保障體系建設(shè)。因此，筆者利用TEA5767調(diào)頻接收芯片及STC單片機(jī)開發(fā)出調(diào)頻信號控制器，結(jié)合調(diào)頻發(fā)射機(jī)，自主研發(fā)出智能調(diào)頻備份基站。該基站主要由信號源系統(tǒng)、調(diào)頻信號控制系統(tǒng)、GSM短信控制系統(tǒng)、電源開關(guān)控制器和發(fā)射機(jī)系統(tǒng)等五部分組成。在播出時(shí)間表內(nèi)，調(diào)頻信號控制器實(shí)時(shí)偵聽主基站的播出情況。若主基站出現(xiàn)停播或播出的場強(qiáng)持續(xù)一分鐘低于設(shè)定值時(shí)，備份站對應(yīng)的發(fā)射機(jī)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)恢復(fù)播出，并把運(yùn)行情況通過短信發(fā)送到有關(guān)人員手機(jī)上，同時(shí)也可以通過手機(jī)遠(yuǎn)程開關(guān)發(fā)射機(jī)。通過主基站與智能備份站之間的互補(bǔ)，即可實(shí)現(xiàn)調(diào)頻信號的連續(xù)性，從而避免停播事故的發(fā)生。

二、智能調(diào)頻基站的設(shè)計(jì)

（一）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

調(diào)頻備份站的系統(tǒng)方框圖如圖1所示。

圖1 智能備份站系統(tǒng)框圖

調(diào)頻信號控制器實(shí)時(shí)偵測主機(jī)站發(fā)出的調(diào)頻信號，當(dāng)主基站出現(xiàn)停播或發(fā)射的調(diào)頻信號場強(qiáng)低于門限值時(shí)，調(diào)頻信號控制器會(huì)按程序發(fā)出開機(jī)指令，喚醒調(diào)頻發(fā)射機(jī)，調(diào)頻發(fā)射機(jī)通電開機(jī)上功率恢復(fù)播出。

（二）智能調(diào)頻備份站各子系統(tǒng)的功能

1.信號源系統(tǒng)：由于是備份站，平時(shí)作為冷備份存在，因此對信號源系統(tǒng)的要求并不高，信號源采用網(wǎng)絡(luò)公司的機(jī)頂盒信號作為備份站的信號源。

2.發(fā)射機(jī)系統(tǒng)：對應(yīng)主基站的各個(gè)發(fā)射機(jī)，設(shè)置好播出頻率和發(fā)射功率以及進(jìn)入的信號源等，平時(shí)處于休眠狀態(tài)，等待調(diào)頻信號控制器的喚醒。

3.電源控制器：接受調(diào)頻信號控制器的指令，負(fù)責(zé)給調(diào)頻發(fā)射機(jī)提供電源。

4.GSM短信控制器：采用西門子公司的TC35i作為短信收發(fā)模塊，該模塊與單片機(jī)進(jìn)行串口通信，再結(jié)合相應(yīng)的AT指令，實(shí)現(xiàn)對發(fā)射機(jī)的控制。操作人員可以通過手機(jī)發(fā)送開機(jī)指令到智能基站，基站的短信控制器接收信息并解析后，促使單片機(jī)完成相應(yīng)的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對發(fā)射機(jī)的控制。發(fā)射機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)通過短信發(fā)送到相關(guān)人員的手機(jī)上。

5.調(diào)頻信號控制器：調(diào)頻信號控制器是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，采用STC單片機(jī)和TEA5767調(diào)頻芯片進(jìn)行嵌入式設(shè)計(jì)，STC單片機(jī)通過I2C模式與TEA5767內(nèi)嵌的寄存器按既定的通信協(xié)議進(jìn)行通信，讀出和寫入指令，從而實(shí)現(xiàn)選頻、存儲(chǔ)、設(shè)置工作模式、獲取信號強(qiáng)度、音量調(diào)節(jié)、液晶屏顯示和邏輯控制等功能。

（1）調(diào)頻信號控制器硬件電路圖如圖2所示。

圖2 調(diào)頻信號控制器電路圖

該控制器的硬件系統(tǒng)采用飛利浦公司的TEA5767芯片作為調(diào)頻接收模塊，該芯片內(nèi)嵌寄存器，集成了混頻、AGC、中頻放大、中頻限幅、中頻濾波、鑒頻、低頻靜噪、搜索調(diào)諧等功能。DATA和CLK為I2C通信的數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線，STC單片機(jī)通過I2C接口來對FM Module進(jìn)行控制以實(shí)現(xiàn)上述功能，同時(shí)驅(qū)動(dòng)LCD1602液晶屏顯示關(guān)鍵數(shù)據(jù)。當(dāng)接收到的調(diào)頻信號低于設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)P1.0腳輸出低電平，給對應(yīng)的發(fā)射機(jī)送出開機(jī)指令。

（2）調(diào)頻信號控制器的軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)的核心是單片機(jī)與TEA5767進(jìn)行通信，寫入相關(guān)參數(shù)控制無線模塊運(yùn)行，主要由兩大部分組成：一、模擬I2C總線程序；二、對芯片寄存器進(jìn)行操作的主程序。TEA5767內(nèi)嵌的寄存器共有五個(gè)數(shù)據(jù)位，每個(gè)數(shù)據(jù)位又有8個(gè)Bit，分別代表不同的功能，其中包括了頻率搜索、預(yù)設(shè)頻率、信號強(qiáng)度（ADC）、軟件靜音、模式選擇和音量調(diào)節(jié)等。通過編寫程序代碼，實(shí)現(xiàn)選頻和信號強(qiáng)度獲取等。STC單片機(jī)對讀出的信號強(qiáng)度進(jìn)行判斷，并按既定程序驅(qū)動(dòng)電源控制器，給發(fā)射機(jī)提供電源，實(shí)現(xiàn)對發(fā)射機(jī)的控制等。同時(shí)把關(guān)鍵的參數(shù)在液晶屏上顯示出來。其程序框圖如圖3所示。

圖3 控制器程序框圖

控制器上電后首先進(jìn)行初始化設(shè)置，讀出主基站發(fā)射頻率的ADC值（信號強(qiáng)度），當(dāng)發(fā)現(xiàn)信號強(qiáng)度小于設(shè)定值時(shí)，開始計(jì)數(shù)，如果持續(xù)時(shí)間超過預(yù)設(shè)的時(shí)間，則發(fā)出指令使對應(yīng)的發(fā)射機(jī)開機(jī)。否則繼續(xù)刷新ADC值。部分代碼截圖如4所示。

圖4 智能控制器部分代碼截圖

三、智能調(diào)頻備份站的特點(diǎn)

（一）采用先進(jìn)的嵌入式、數(shù)字化設(shè)計(jì)，核心部件的調(diào)頻信號控制器為自主研發(fā)，硬件電路規(guī)范整齊，軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)合理，關(guān)鍵代碼封裝打包，便于后續(xù)的功能擴(kuò)展和系統(tǒng)升級。

（二）備份站為免維護(hù)基站，平時(shí)不通電處于休眠狀態(tài)。只有當(dāng)主機(jī)站出現(xiàn)停播或發(fā)射的場強(qiáng)過低時(shí)，備份站對應(yīng)的發(fā)射機(jī)才被喚醒，自動(dòng)開機(jī)恢復(fù)播出。

（三）可以通過手機(jī)對發(fā)射機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。操作人員可以通過手機(jī)發(fā)送短信實(shí)現(xiàn)對發(fā)射機(jī)的開關(guān)機(jī)，同時(shí)發(fā)射機(jī)的狀態(tài)也會(huì)通過短信回傳到相關(guān)人員手機(jī)上。

（四）與傳統(tǒng)的備份站相比，該智能備份站具有技術(shù)先進(jìn)、性能穩(wěn)定、調(diào)試方便和成本低等優(yōu)點(diǎn)。

結(jié)語

目前，該智能調(diào)頻備份站已研發(fā)完畢，并成功運(yùn)用于廣西廣播電視技術(shù)南寧分中心隆安維護(hù)部。在實(shí)際的工作中，該備份站與主基站形成互補(bǔ)，確實(shí)提升了該維護(hù)部的安全播出保障能力。

1.郭天祥.新概念51單片機(jī)C語言教程：入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略[M].電子工業(yè)出版社，2010

2.張有德.單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)[M].復(fù)旦大學(xué)出版社,2009

3.PhilipsSemiconductors.TEA5767HNDatasheet[EB].2009

（莫啟友：廣西廣播電視技術(shù)中心；陸丹：廣西廣播電視南寧分中心）