數字化、智能化、信息化在中波廣播發射中的應用

孫樹海

摘 要：隨著科學技術不斷更新與提升，廣播電視體制面臨著改革，而廣播電視技術也正向著智能化、信息化、數字化的方向發展，自動化控制是各臺站需要具備的。文章對中波發射機智能化采集模塊的開發與應用進行簡要分析，真正落實中波廣播發射應用的數字化、智能化、信息化。

關鍵詞：VHDL；CPLD；智能；數字；單片機

我國廣播電視臺站自動化控制的實現得益于廣播電視技術智能化、信息化、數字化發展與應用。文章基于多年自動化控制研究，集中了中波廣播發射中信息化、智能化、數字化應用，提出智能化采集模塊，在對該模塊進行設計時，考慮到利用單片機實時采集并上傳發射機上的模擬量與狀態量相關數據，但是，如瞬間雷擊保護降功率、發射機瞬間故障等等，難于實現真正實時保持發射機數據傳輸狀態。因此，為了能夠提高發射效率，瞬間捕捉機器故障，就需要新模式的研發。

1 中波傳播特點

調幅的方式應用于中波廣播中，AM等同于MW。實際中MW只是利用AM調制方式的一種廣播。例如：高頻中的國際短波廣播所使用的調制方式就是AM，高于調頻廣播更頻率的航空導航通訊同樣采用了AM的方式，人們日常所說的AM波段就是指中波廣播。MW中波傳播的路徑主要依靠地波，僅有一小部分以天波形式進行傳播。當無線電波遇到導體，感應電流就會在導體中產生，一部分能量就會損耗掉。大地作為導體，對中波的吸收很強，所以，地波形式傳播的中波傳播不遠，大約為200公里至300公里。由于白天陽光照射，增加了電離層密度，良導體是為電離層變，進入電離層中，進入的以天波形式傳播的一小部分中波就被強烈吸收，很難再返回地面，并且以地波形式傳播的中波又傳播不遠，因此就導致白天無法接受遠處中波電臺。在夜晚來臨后，沒有陽光照射，電子和離子在電離層中相互復合而明顯增加，所以這就是電離層導電性能變差，密度變小，變薄，也大大削減了電波的吸收作用的原因。而通過天波途徑，中波能夠傳送到較遠的地方，這就是中波電臺在夜間較多的緣故。

2 智能化發射機采集模塊

諸多狀態指示在發射機正常工作時也是正常的，因此，就沒有必要將狀態數據實時采集、上傳，因此在設計采集模塊時，可以兩個優先等級為基準設計機器采集狀態，首先，在發射機正常運行過程中，發射機播出的節目由采集模塊進行采集并向微機實時上傳，這是為了對每部發射機頻率、幅度、功率、播出節目進行監聽與查看，屬于優先采集。其次，當發生發射機遭受雷擊或者發射機產生瞬間過流狀態等，此時改變了發射機狀態，發射機功率瞬間降低，當該狀態變化信號被采集模塊受到后，將中斷信號通過CPLD邏輯判斷向單片機傳輸，在收到中斷信號后，單片機將請求上傳的數據發送至微機，在此，該采集模塊不同于其他采集模塊之處就在于單片機并不是等微機發送查詢信號后才將采集數據發送，而是不通過詢問程序直接向微機發送。這樣可以將數據中的冗余去除，將采集模塊傳輸效率大大提升了。

3 智能化發射機采集模塊原理

3.1 硬件組成

CPLD，復雜可編程邏輯器作為硬件，可實現高速、高集成度編程，具有智能化程度高、成本低廉、抗干擾能力強、結構簡單、工藝簡單、傳輸速度快等顯著優勢。單片機是采集模塊的核心，但是，指令運算和時鐘頻率對單片機進行限制，因此、高精度、高速測量等要求就無法良好實現。為了達到高速傳輸、信息量大等標準、要求，在進行設計時，控制結構采用了CPLD與單片機相結合的方式，該方式的應用實現了在線修改、便于系統升級、合理分擔了單片機的負擔、強化了實時性、系統響應速度也獲得提升。

3.2 設計系統軟件

在設計系統軟件流程是按照以下程序：初始化單片機、初始化CPLD、CPLD的啟動依靠單片機所給出的脈沖來啟動。CPLD加MCU結構設計在基于CPLD數字信號處理電路基礎上得以應用的。及時在內存中循環輸入發射機狀態參數、數據預處理、數據邏輯等工作由CPLD負責。通過外接與接口電路，單片機實現了數據的交換。經過整形與濾波等電路預處理后，狀態量獲得邏輯信號，該信號可供數字電路進行處理，信號再經由CPLD的處理與邏輯判斷，向閃存中實時傳輸數據，而原則采取先存先出。一旦發射機狀態異常，向單片機傳輸數據，其順序以機器故障邏輯等級的優先為依據，通過單片機，閃存中的數據傳送至微機。當CPLD中斷信號由單片機接受后，暫時中斷采集發射機發出的語音信號，從而確保所需數據傳輸的高效率與高速度。

因單片機可以實現大量運算、處理浮點數據，對此，采用KEILC51對單片機系統軟件進行編寫，而編寫程序的仿真通過KEILC51自身軟件仿真器實現，整體邏輯和編譯的仿真在設計輸入完成后進行，之后延時仿真、不限、布局、轉換等，將配置文件生成。為有效防止人為取出和復制器件內的設計，在設計的過程中可進行加密，當重新編程時，均能夠擦除和重寫保密位及編程數據。在設計數字電路中，應用了 ，將硬件設計軟件化實現。

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