基于STM32的無音頻無線告警系統設計

廖德宜

（廣西廣播電視技術中心防城港分中心）

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，本文設計的無音頻無線告警系統以STM32單片機為核心處理器，采集廣播調諧器的告警信息，當發射機沒有正常開機或者出現無音頻時，系統通過433MHz無線串口模塊及時將告警信息發送給值班接收機。該系統有三大特點：第一，利用廣播調諧器的上位機軟件可以設置檢測的頻率和時間表，充分利用了現有廣播調諧器的功能；第二，利用433MHz無線模塊傳輸，與短信網絡相比具有較低的延遲時間；第三，系統能夠準確顯示哪個頻率的發射機或者信號源出現問題，縮短的判斷時間。

二、系統結構

本文所設計的STM32無音頻無線告警系統由主機系統和從機系統組成，如圖1。主機系統主要由STM32單片機模塊、網絡模塊、四路廣播調諧器、433MHz無線發送模塊、433MHz功率放大器組成，如圖2。從機系統主要由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

圖2 從機系統

系統工作流程為：用戶通過廣播調諧器的上位機軟件設置系統監測的多個頻率和對應時間表。當廣播調諧器監測到哪個頻率異常時，主機系統將對應的告警信息發送給從機系統，從機系統接收到告警信號立即顯示出現告警的頻率，并通過蜂鳴器提醒值班員。無告警時，主機系統發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，提示告警監測失效。本系統采用30w的射頻功放，信號覆蓋整個臺區。

三、系統硬件設計

主機系統中廣播調諧器UDP口連接網絡模塊，網絡模塊采用一塊基于W5500芯片的以太網模塊，模塊集成硬件化的TCP/IP協議，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。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的要求。基本硬件電路如圖3所示。

從機系統STM32模塊是依舊是一塊基本的最小系統，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。基本硬件電路如圖4所示。

圖3 主機系統基本硬件電路

圖4 從機系統基本硬件電路

四、系統軟件設計

（一）主機系統流程圖

如圖5所示，本系統參考廣播調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送給從機系統。

（二）從機系統流程圖

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

圖5 主機系統流程

圖6 從機系統流程

圖7 主機系統實物

圖8 從機系統實物

五、應用效果

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

從機系統實物如圖8所示，從機系統用于接收和指示，可以做得比較小巧，本設計用一個充電寶，拆調一部分電池，然后裝入對應模塊即可。可用USB 5V電源充電，耗電比較低，可以持續使用一天。

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