基于AT89S52的多路音視頻報警器的設計和實現

黃鈺鋒 覃 松

（作者單位：河池市廣播電視臺）

河池市廣播電視臺電視播出機房有河池新聞綜合和河池教育兩個電視頻道，而機房值班人員通常只有一人，既要監視播出機房的設備和附屬設備的工作狀態，又要負責兩個電視頻道的監看、監聽，安全播出的任務比較繁重。因此，需要利用各種技術措施輔助監測，在電視視頻和伴音異常時能及時提醒值班人員。河池市廣播電視臺工作人員結合臺里的實際情況，自行研制了一套簡單易用的報警器，可實現對兩個電視頻道的視音頻監測報警，基本滿足實際需求，達到預期效果。

1 基于AT89S52的多路音視頻報警器系統設計原理

報警器系統設計如圖1。

圖1 報警器系統圖

系統原理如圖1，主要由電源模塊、檢波電路、單片機處理模塊、顯示指示模塊和報警模塊共5個部分組成。電源模塊為其他各個模塊供電，采集的音視頻信號經過檢波電路后輸入單片機，再經過單片機處理后，送至報警模塊，并由顯示模塊顯示。

2 基于AT89S52的多路音視頻報警器硬件電路設計

2.1 單片機模塊

單片機由單塊集成電路構成，內部包含有計算機的基本功能部件：中央處理器、存儲器和I/0接口電路等。在此次電路設計中，基于設計成本和設計需要，選用了比較常用的低功耗、高性能CMOS8位微控制器AT89S52，它具有8K系統可編程Flash存儲器。它使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術制造,與工業80C51產品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統可編程，亦適于常規編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案。

選用12 MHz晶振X1和電容C1、C2組成振蕩電路，保證單片機系統的正常運行。R1、C3組成上電復位電路，上電瞬間，電容充電電流最大，電容相當于短路，RST端為高電平，自動復位；電容兩端的電壓達到電源電壓時，電容充電電流為零，電容相當于開路，RST端為低電平，程序正常運行。

2.2 信號檢波輸出電路

電視圖像載頻（圖像載頻65.75 MHz）頻率很高，直接選頻檢波難度很大，對元器件的要求也很高。可以依靠現有的監播設備，從接收回來的兩臺電視機上分別取得音視頻信號，再接入自制報警器的信號采集入口，河池新聞綜合頻道的視頻接入V1-IN、音頻接入A1-IN。河池教育頻道的視頻接V2-INin、音頻接入A2-IN_in。綜合頻道的視頻信號通過C4輸入到二極管D16、D17、R11和C5上進行倍壓整流。檢波管D16、D17選用1N60高頻檢波管。輸入到運放LM324同相端3腳，反相端2腳接R12、R13，通過電源分壓產生0.25V電壓VREF，目的是去除信號輸入的噪聲干擾，防止比較器誤判斷。比較器1腳輸出A-V1，接入單片機P1.0口，作為判斷電視信號的有無，當1腳為高電平時，電視視頻信號正常，當1腳為低電平時，電視視頻信號中斷。新聞綜合音頻通過C6、D18、D19、C7和R14檢波后輸入比較器5腳。輸出7腳接入單片機P1.1腳。同理，教育頻道視音頻信號分別通過比較器8腳、14腳輸出到單片機的P1.2、P1.3口。

2.3 顯示模塊

顯示模塊是用于通道信號指示作用，分別對應指示于音頻通道1，視頻通道1，音頻通道2，視頻通道2；Q1、Q2、Q3和Q4為PNP管，在這個電路中起開關作用，當MCU的I/O口輸出低電平時，三極管導通，指示燈點亮，當I/O口輸出高電平時，三極管截止，指示燈熄滅；當音頻通道檢測到有音頻信號輸入時，對應音頻通道指示燈打開，當檢測到音頻通道沒有信號輸入時，啟動定時器計時，如果設置定時器計時到還沒檢測到有音頻信號輸入，則關閉對應音頻通道指示燈；監測視頻通道有視頻輸入時，對應視頻通道指示燈打開，當檢測到沒有視頻信號輸入時，對應視頻通道指示燈熄滅。

2.4 報警模塊

報警電路是當音視頻信號中斷時，驅動蜂鳴器，發出警報聲，起到提示值班員留意播出情況的作用。蜂鳴器選用高分貝有源蜂鳴器BJ-1/12 V，RL1選用12 V小型直流繼電器，D15選用快速恢復二極管1N5819，三極管Q5選用中功率PNP管。Buz端接單片機的P2.4口，當P2.4輸出低電平時，Q5導通，繼電器RL1產生磁場，開關吸合，蜂鳴器響。斷電時繼電器RL1會產生浪涌電壓通過續流二極管D15回路釋放，防止Q5發射級被瞬間高壓擊穿，起到保護電路的作用。

3 基于AT89S52的多路音視頻報警器軟件設計

報警器的軟件設計流程圖如圖2。

圖2 程序流程圖

4 基于AT89S52的多路音視頻調試與應用效果

硬件調試：電路安裝完成后，接入音視頻信號，將TV1P、TV2P開關置于ON，查看顯示模塊LED等是否點亮，測量運放LM324的1、7、8、14腳是否為高電平，然后斷開音視頻信號，觀察顯示模塊電路LED等是否熄滅，到設置時間后報警器是否發出警報聲，并測量運放LM323的1、7、8、14腳是否為低電平。

軟件調試：將外部設備連接到單片機開發板上進行軟件調試，主要調試定時器時間。在調試過程中發現：當定時小于10 s，在電視劇比較安靜或是比較黑暗的場景時，頻繁出現報警的情況。經過反復調試，把定時時間設置成20 s后，達到最佳效果。

該報警器在河池市廣播電視臺播出機房使用已經使用了超過半年時間，至今依然運行穩定，在無音視頻信號時能及時發出警報，提醒值班人員留意播出情況，保證了電視節目的安全播出。

5 結語

此次設計以AT89S52為核心，實現了對河池市廣播電視臺兩個音視頻的實時監測。系統體積小，實現成本低，可靠性強，并且有擴展性。只要將信號通過檢波電路后接入單片機的I/O，再對程序進行小修改，就能實現對多路信號的同時監測，具有較好的應用價值和發展前景。