調頻廣播模塊化智能語音報警器的設計與實現

蘇 飛

（煙臺廣播電視臺，山東 煙臺 264003）

0 引 言

煙臺廣播電視臺有本地調頻廣播節目3套。由于煙臺屬于山東半島丘陵地帶，城區東部部分地區被高山阻擋，信號較差。為了提高覆蓋效果，煙臺廣播電視臺在城區東部廣播電視大廈30樓增加了補點轉播站，采用非同頻方式補點，解決了東部城區覆蓋問題。然而，電視發射臺值班室由于高山阻擋，不能對補點信號進行準確監測。因此，煙臺廣播電視臺在廣電大廈電視發射臺辦公室設立一個檢測點。為了減少值班工作量，需要增加信號自動監測系統。為了節省支出，煙臺廣播電視臺自主設計并制作了調頻廣播模塊化智能語音報警器，對補點信號進行精確監測，保障廣播電視安全播出。

1 設計要求

根據調頻廣播的特點和工作需要，調頻廣播模塊化智能語音報警器需要實現以下功能模塊。

（1）調頻解調模塊，根據監測內容調整頻率、信號幅度，并能夠斷電記憶。

（2）彩條指示模塊，直觀顯示調頻廣播節目左、右聲道平衡及調制度情況。

（3）語音報警模塊，檢測調頻廣播信號情況，當監測到某一部發射機無調制信號或者缺少一路聲道（或幅度低于預設值），便立即聲光報警，并語音播報發射機故障情況。

（4）延遲電路模塊，根據節目特點，通過延時電路對節目進行有選擇監測。

（5）電源模塊，通過定時器實現與調頻發射機開、關機時間同步。

（6）報警器，具有串口控制接口和語音下載接口，并能根據實際情況進行編程，也可以增加模塊進行升級和擴容，增加短信或電話報警功能。

2 工作原理

本文設計的調頻廣播模塊化智能語音報警器工作原理如圖1所示。

圖1 調頻廣播模塊化智能語音報警器電路圖

調頻廣播模塊化智能語音報警器由調頻解調模塊、監測顯示模塊、語音報警模塊、延時定時模塊（時控開關部分）、供電模塊五部分組成。調頻解調模塊通過天線接收左右聲道立體聲信號，送入到電平彩條指示模塊，進行信號實時指示，然后在電平指示模塊4/12處拾取信號，經延遲電路送入語音報警模塊。當語音報警模塊輸入端無信號時，觸發語音報警低電平報警，從而播報事先設定好的報警語音。

2.1 調頻解調模塊

調頻解調模塊通過外置天線接收并解調調頻廣播信號，通過模塊上的旋鈕精準調節頻率和幅度大小。模塊具備PLL數字鎖頻、電臺自動儲存、斷電記憶等功能，分別輸出L，R兩路立體聲信號，分別監測補點頻率87.5 MHz，89.2 MHz，92.5 MHz三個頻點，共6個聲道。

2.2 監測顯示模塊

每個頻率接收模塊對應雙12位雙聲道LED音樂頻譜電平指示模塊，模塊由三部分組成，分別為輸入部分、分頻濾波模塊以及控制顯示部分。輸入模塊為整個系統提供穩定幅度范圍內的信號源，接收外界音頻信號進行放大，再把信號輸給下一級。分頻濾波模塊把信號分成12個頻段，分12路輸出，并對信號進行補償放大，以符合后續驅動電壓要求，驅動后面的顯示電路，以此顯示音頻各頻率段強度的變化。控制顯示模塊主要對前級的信號進行顯示，以LED的發光個數來區別信號各頻段的幅度值，并在此基礎上加入LED指示燈，以該指示燈的亮度來表示輸入信號的有無與大小[1]。從音頻電平模塊發光二極管負極拾取音頻直流脈動信號，二極管點亮時，負極是“0”信號。考慮到電臺信號的特殊性，有時在語音間隔時，或音樂起伏低潮時，短時間內頻偏很小，有時接近于零，在這個時間如果告警，肯定是錯誤的。綜合以上因素，選擇12段指示器的4/12處采樣比較合適。同時，采樣信號電流要很小，避免采樣點發光二極管無信號點亮，并且要適當延時避免誤告警。延時電路用RC延時電路實現[2]。

2.3 語音報警模塊

3套節目左、右聲道需監測6路音頻信號，延時后的采樣信號分別送語音報警模塊的I01—I06口。語音報警模塊采用DTM3200系列版。該版帶USB更新語音內容，支持單片機串口控制，每一個端口對應一個語音播放內容[3]。例如，當87.5 MHz頻率對應的電平指示模塊左聲道4/12處發光二極管拾取音頻直流脈動信號為0時，送給語音報警模塊相對應的輸入端為I01為0，觸發語音報警模塊報警，播報調頻87.5 MHz左聲道丟失。當拾取左右聲道同時為0時，語音播報調頻87.5 MHz信號丟失。以此類推。通過串口配置，可以對輸入端口或排列組合對應的語音報警進行設置，以達到對信號及左右聲道的識別報警。除此之外，由于辦公室值班人員不是專職值班員，可能存在工作原因離開時段的情況，因此，可以采用帶有通信模塊的板卡，實現報警短信或電話撥打通知檢測人員。

2.4 延時定時模塊

由于調頻92.5 MHz節目開機時間比其他頻道晚10 min，這期間無法檢測到該頻道信號，報警器會誤報警。為解決此誤報警問題，增加兩只隔離二極管，通過延時電路S1接地，解除監測，延時10 min后S1斷開，進入正常監測模式。延時模塊采用撥碼開關定時器，上電自動復位，延時時間調整范圍為10 s～24 h。定時系統采用三路時鐘控制開關，可以獨立設定、輸出控制信號。這里選擇1路，第一路1a。由于節目開關及不同，需要選擇正常播出時間進行監測，從圖1可以看出，將時控開關1a常開接點接入隔離二極管，通過開關控制監測及退出監測，具體控制時間設置，將正常播出時間段設為控制開關為“Off”狀態，非正常播出時間段設為“ON”狀態，通過以上措施保證各個發射機都能夠在各自的工作范圍內進行有效監測。第二路2a，通過時鐘控制器，設定開、關機時間，控制自動調頻信號監測機工作時間與發射機工作時間同步，延長工作壽命，從而重啟初始化監測系統。

2.5 供電模塊

設備外部輸入220 V電源，通過變壓器轉化為12 V電壓，再經過整流、穩壓，對設備供電。

3 制作和調試

調頻廣播模塊化智能語音報警器外殼采用拉絲不銹鋼材質的2U標準定制機柜，尺寸為88 mm×480 mm×300 mm，可以獨立放置，也可以安裝在標準機柜中。機箱正面根據結構正視圖進行開孔，而模塊根據俯視圖進行安裝。調頻廣播模塊化智能語音報警器結構如圖2、圖3所示。

圖2 調頻廣播模塊化智能語音報警器結構俯視圖

圖3 調頻廣播模塊化智能語音報警器結構正視圖

調頻廣播模塊化智能語音報警器安裝完成后，需要進行調試。調試內容主要為調頻解調模塊的設置和語音模塊的配置。調頻解調模塊通過面板上的旋鈕設置，語音報警模塊通過串口控制接口對播放模式、音量等參數進行設置，通過USB接口對語音內容進行設定。IO口組合播放最多可播放1 023段語音，設置一對一和多對一觸發語音[4-5]。例如，IO1口接調頻87.5 MHz左聲道，IO2口接調頻87.5 MHz右聲道，可將00001語音內容設置為“調頻87.5 MHz左聲道丟失”，由IO1口0電平觸發；將00002語音內容設置為“調頻87.5 MHz右聲道丟失”，由IO2口0電平觸發；將00003語音內容設置為“調頻87.5 MHz音頻丟失”，由IO1，IO2口同時0電平觸發。以此類推，設置調頻89.2 MHz、92.5 MHz報警語音，以及三個頻道的排列組合，從而達到語音精確報警。

4 結 語

為滿足廣播電視安全播出要求，從經濟利益出發，煙臺廣播電視臺根據補點臺站的具體情況，設計并制作了調頻廣播模塊化智能語音報警器，經過調試和實際使用，達到了設計和使用效果，運行穩定，報警精確，為廣播電視安全播出提供了保障，能夠為其他單位此類監控設備的設計和制造提供一定的參考。