智能調頻備份基站的研發

□莫啟友 陸丹

智能調頻備份基站的研發

□莫啟友 陸丹

自主研發出智能調頻備份基站，該備份站實時監測主機站的播出情況，當主機站出現停播或播出的場強持續低于設定值時，備份站對應的發射機自動啟動恢復播出。通過主基站與智能備份站之間的互補，即可實現調頻信號的連續性，從而避免停播事故的發生。

智能調頻；信號控制；STC單片機

一、引言

隨著我區廣播電視事業的不斷發展壯大，遠程監控系統日漸完善，全區的一、二級臺站正逐步實現“有人留守，無人值班”的運維管理模式。為確保安全播出萬無一失，必須通過科技創新的手段推進安全播出的保障體系建設。因此，筆者利用TEA5767調頻接收芯片及STC單片機開發出調頻信號控制器，結合調頻發射機，自主研發出智能調頻備份基站。該基站主要由信號源系統、調頻信號控制系統、GSM短信控制系統、電源開關控制器和發射機系統等五部分組成。在播出時間表內，調頻信號控制器實時偵聽主基站的播出情況。若主基站出現停播或播出的場強持續一分鐘低于設定值時，備份站對應的發射機會自動啟動恢復播出，并把運行情況通過短信發送到有關人員手機上，同時也可以通過手機遠程開關發射機。通過主基站與智能備份站之間的互補，即可實現調頻信號的連續性，從而避免停播事故的發生。

二、智能調頻基站的設計

（一）系統結構

調頻備份站的系統方框圖如圖1所示。

圖1 智能備份站系統框圖

調頻信號控制器實時偵測主機站發出的調頻信號，當主基站出現停播或發射的調頻信號場強低于門限值時，調頻信號控制器會按程序發出開機指令，喚醒調頻發射機，調頻發射機通電開機上功率恢復播出。

（二）智能調頻備份站各子系統的功能

1.信號源系統：由于是備份站，平時作為冷備份存在，因此對信號源系統的要求并不高，信號源采用網絡公司的機頂盒信號作為備份站的信號源。

2.發射機系統：對應主基站的各個發射機，設置好播出頻率和發射功率以及進入的信號源等，平時處于休眠狀態，等待調頻信號控制器的喚醒。

3.電源控制器：接受調頻信號控制器的指令，負責給調頻發射機提供電源。

4.GSM短信控制器：采用西門子公司的TC35i作為短信收發模塊，該模塊與單片機進行串口通信，再結合相應的AT指令，實現對發射機的控制。操作人員可以通過手機發送開機指令到智能基站，基站的短信控制器接收信息并解析后，促使單片機完成相應的動作，實現對發射機的控制。發射機的運行狀態通過短信發送到相關人員的手機上。

5.調頻信號控制器：調頻信號控制器是整個系統的核心部分，采用STC單片機和TEA5767調頻芯片進行嵌入式設計，STC單片機通過I2C模式與TEA5767內嵌的寄存器按既定的通信協議進行通信，讀出和寫入指令，從而實現選頻、存儲、設置工作模式、獲取信號強度、音量調節、液晶屏顯示和邏輯控制等功能。

（1）調頻信號控制器硬件電路圖如圖2所示。

圖2 調頻信號控制器電路圖

該控制器的硬件系統采用飛利浦公司的TEA5767芯片作為調頻接收模塊，該芯片內嵌寄存器，集成了混頻、AGC、中頻放大、中頻限幅、中頻濾波、鑒頻、低頻靜噪、搜索調諧等功能。DATA和CLK為I2C通信的數據線和時鐘線，STC單片機通過I2C接口來對FM Module進行控制以實現上述功能，同時驅動LCD1602液晶屏顯示關鍵數據。當接收到的調頻信號低于設定值時，單片機P1.0腳輸出低電平，給對應的發射機送出開機指令。

（2）調頻信號控制器的軟件設計

軟件設計的核心是單片機與TEA5767進行通信，寫入相關參數控制無線模塊運行，主要由兩大部分組成：一、模擬I2C總線程序；二、對芯片寄存器進行操作的主程序。TEA5767內嵌的寄存器共有五個數據位，每個數據位又有8個Bit，分別代表不同的功能，其中包括了頻率搜索、預設頻率、信號強度（ADC）、軟件靜音、模式選擇和音量調節等。通過編寫程序代碼，實現選頻和信號強度獲取等。STC單片機對讀出的信號強度進行判斷，并按既定程序驅動電源控制器，給發射機提供電源，實現對發射機的控制等。同時把關鍵的參數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行初始化設置，讀出主基站發射頻率的ADC值（信號強度），當發現信號強度小于設定值時，開始計數，如果持續時間超過預設的時間，則發出指令使對應的發射機開機。否則繼續刷新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、智能調頻備份站的特點

（一）采用先進的嵌入式、數字化設計，核心部件的調頻信號控制器為自主研發，硬件電路規范整齊，軟件架構設計合理，關鍵代碼封裝打包，便于后續的功能擴展和系統升級。

（二）備份站為免維護基站，平時不通電處于休眠狀態。只有當主機站出現停播或發射的場強過低時，備份站對應的發射機才被喚醒，自動開機恢復播出。

（三）可以通過手機對發射機進行遠程控制。操作人員可以通過手機發送短信實現對發射機的開關機，同時發射機的狀態也會通過短信回傳到相關人員手機上。

（四）與傳統的備份站相比，該智能備份站具有技術先進、性能穩定、調試方便和成本低等優點。

結語

目前，該智能調頻備份站已研發完畢，并成功運用于廣西廣播電視技術南寧分中心隆安維護部。在實際的工作中，該備份站與主基站形成互補，確實提升了該維護部的安全播出保障能力。

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

2.張有德.單片微型機原理、應用與實驗[M].復旦大學出版社,2009

3.PhilipsSemiconductors.TEA5767HNDatasheet[EB].2009

（莫啟友：廣西廣播電視技術中心；陸丹：廣西廣播電視南寧分中心）