發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

李利　國家新聞出版廣電總局五六一臺　330046

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發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

李利國家新聞出版廣電總局五六一臺330046

【文章摘要】

隨著我國科學(xué)技術(shù)不斷應(yīng)用與推進(jìn)，智能化控制系統(tǒng)廣泛存在于中波廣播發(fā)射機(jī)系統(tǒng)中，不斷提高中波廣播發(fā)射機(jī)的發(fā)射性能以及自動(dòng)化、信息化水平，在充分了解中波廣播發(fā)射機(jī)的工作原理和傳統(tǒng)模式下的發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對控制系統(tǒng)的主控單元進(jìn)行重新設(shè)計(jì)改造，同時(shí)有效結(jié)合新型調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)的具體控制要求，實(shí)時(shí)優(yōu)化控制系統(tǒng)的各控制單元，最終實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】

廣播發(fā)射機(jī)；中波系統(tǒng)；模塊化設(shè)計(jì)；ARM

0　引言

中波廣播發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)射機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，是一種能夠整體調(diào)制音頻信號、視頻信號的大小，同時(shí)運(yùn)用無線電波將音頻、視頻信號傳送給用戶，不斷提高發(fā)射機(jī)的穩(wěn)定可靠性。中波廣播發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)既能充分滿足穩(wěn)定的需求量，而且減輕了廣播站工作人員的作業(yè)負(fù)擔(dān)，從而降低運(yùn)營商的造價(jià)成本，。因此，本文重點(diǎn)研究中波發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，拓展廣電技術(shù)的研究領(lǐng)域。

1　廣播發(fā)射機(jī)的控制系統(tǒng)分析

廣播發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)工作流程簡化為音頻、視頻信號經(jīng)過激勵(lì)器調(diào)制與放大，通過功率放大系統(tǒng)將得到的射頻信號進(jìn)行一級放大，以及功率分配器將射頻信號分配至末級功放盒進(jìn)行二級放大，通過功率合成器對射頻信號進(jìn)行加工輸出合成功率，最后由帶通濾波器對信號進(jìn)行濾波反應(yīng)，消除雜波的干擾，將成功合成的射頻信號傳至天線，實(shí)現(xiàn)發(fā)射。其中激勵(lì)器能夠協(xié)調(diào)性地調(diào)制和放大輸入的音頻、視頻信號，功率放大系統(tǒng)分為前級功放、功率分配器、末級功效盒以及合成器，每一項(xiàng)組成部分都會(huì)協(xié)調(diào)工作、分級管理，前級功放將輸入的射頻信號放大，通過功率分配器分配為多個(gè)具有相同功率的輸出信號，末級功放實(shí)際對射頻信號進(jìn)行進(jìn)一步放大，合成器則將末級功放盒內(nèi)的輸出信號合并功率。信號通過冷卻系統(tǒng)冷卻末級功放盒，避免溫度過高損壞設(shè)備器件;電源系統(tǒng)主要為整個(gè)控制系統(tǒng)提供電力服務(wù)，控制系統(tǒng)則整體控制發(fā)射機(jī)，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)的開關(guān)機(jī)設(shè)置，并實(shí)時(shí)監(jiān)測發(fā)射機(jī)的各部件運(yùn)行狀態(tài)，并實(shí)施具體的保護(hù)系統(tǒng)。

廣播發(fā)射機(jī)對控制系統(tǒng)的要求極高，不僅能夠?qū)Πl(fā)射機(jī)的設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，還能對突發(fā)故障進(jìn)行自我保護(hù)，達(dá)到高層次、智能化的系統(tǒng)需求。具體的控制系統(tǒng)包括：①準(zhǔn)確定位時(shí)間，精確到秒;②采集、顯示發(fā)射機(jī)運(yùn)行的數(shù)據(jù)信息;③定時(shí)控制開關(guān)機(jī)，時(shí)間精確到分鐘;④分別設(shè)置自動(dòng)開關(guān)機(jī)與手動(dòng)開關(guān)機(jī);⑤精確設(shè)置系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)：系統(tǒng)時(shí)間、定時(shí)開關(guān)機(jī)以及修正系數(shù)等;⑥記錄、查詢歷史信息與故障原因;⑦設(shè)置遠(yuǎn)程通信功能，實(shí)時(shí)監(jiān)控。同時(shí)為了滿足更多用戶的需求，可以根據(jù)市場需要添加發(fā)射機(jī)的應(yīng)用模塊。

2　發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)ARM主控單元的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1主控單元硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

主控單元微控制器的系統(tǒng)組成：電源電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、JTAG調(diào)試電路以及啟動(dòng)模式設(shè)置電路等，而實(shí)現(xiàn)主控單元的硬件設(shè)備，則必須全面了解微控制器的整體協(xié)調(diào)性原理。微控制器的整體構(gòu)件需要通過硬件接口實(shí)現(xiàn)緊密連接，硬件接口也方便內(nèi)外設(shè)備的信息交流與傳送，同時(shí)增加隔離電路，為硬件接口的各器件提供獨(dú)立的電源設(shè)置，從而避免外部設(shè)備由于故障原因而導(dǎo)致的微控制器不能正常工作，基于ARM微控制器的作用原理，優(yōu)化設(shè)計(jì)其最小系統(tǒng)。在主控單元的電源電路、觸摸屏接口、串行通信接口、以太網(wǎng)通信接口以及數(shù)存儲(chǔ)接口等方面實(shí)現(xiàn)硬件運(yùn)行，電源電路主要實(shí)現(xiàn)各部件的芯片對電源功率的需求，并為硬件芯片的工作環(huán)境提供較為穩(wěn)定的電壓等級以及電流消耗。本文以主控單元的電源種類作為實(shí)例分析：輸出電流控制在271mA的+3. 3V電源、338mA的+5V電源、380mA的+12V電源，3.3V電源的來源是芯片型號LM1117I-3.3 ;串口通信線路由于增加了隔離設(shè)置，運(yùn)用電源+5V驅(qū)動(dòng)芯片（MAX485、MAX232）與其他電源器件分隔開，有效緩解電源的壓力設(shè)置;系統(tǒng)輸入的電源+12V通過器件芯片IF1205S-2W系統(tǒng)產(chǎn)生，觸摸屏的背光電源+12V以及單色屏背光電源+5V，可以從系統(tǒng)電源直接釋放。主控單元的電源芯片根據(jù)型號的不同會(huì)輸出不同的電流值，比如LM1117I的最大輸出電流是800mA，IF1205S-2W的最大輸出電流400mA，20w開關(guān)電源直接為主控單元提供+5V、+12V的電源，從而有效滿足主控單元對電源功率的需求。

2.2主控單元軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

隨著發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)的不斷完善，能夠滿足不同的用戶需求，同時(shí)考慮到控制系統(tǒng)在可移植性與可維護(hù)性方面仍存在缺陷，因此在設(shè)計(jì)主控單元的軟件時(shí)要實(shí)現(xiàn)其層次化、模塊化、分明化，具有層次性的軟件結(jié)構(gòu)能夠分別設(shè)置不同的功能模塊，進(jìn)而對每個(gè)模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)具有層次化的結(jié)構(gòu)，各模塊之間則通過整體性的系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)組合，從而完成對軟件功能的實(shí)現(xiàn)原則。微控制器作為硬件設(shè)備驅(qū)動(dòng)的核心環(huán)節(jié)，與硬件接口相互結(jié)合，充分發(fā)揮各器件芯片的把具體功效，從而為上層應(yīng)用設(shè)置提供訪問硬件設(shè)備的應(yīng)用接口;模塊功能主要由控制系統(tǒng)中的軟件模塊發(fā)揮作用，各軟件模塊與其中的子功能相互對應(yīng)、協(xié)調(diào)，其中組織調(diào)度層以控制系統(tǒng)運(yùn)行的最佳方式為應(yīng)用目標(biāo)，運(yùn)行設(shè)計(jì)系統(tǒng)模塊，整體組合軟件模塊的應(yīng)用，最后通過調(diào)度器決定任務(wù)啟動(dòng)的運(yùn)行順序。

3　結(jié)語

本文主要論述中波廣播發(fā)射機(jī)智能控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成以及工作原理，在原有系統(tǒng)基礎(chǔ)上改進(jìn)成一種具有觸摸屏特效的系統(tǒng)設(shè)置，逐步實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互、網(wǎng)絡(luò)通信功能增強(qiáng)以及整體系統(tǒng)處理等性能，更好地滿足于用戶需求。其次該設(shè)計(jì)方案能夠維持發(fā)射機(jī)的保護(hù)系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)及時(shí)記錄、查詢數(shù)據(jù)定時(shí)信息以及安全設(shè)置系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信功能。

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