智能调频备份基站的研发

一、引言

随着我区广播电视事业的不断发展壮大，远程监控系统日渐完善，全区的一、二级台站正逐步实现“有人留守，无人值班”的运维管理模式。为确保安全播出万无一失，必须通过科技创新的手段推进安全播出的保障体系建设。因此，笔者利用TEA5767调频接收芯片及STC单片机开发出调频信号控制器，结合调频发射机，自主研发出智能调频备份基站。该基站主要由信号源系统、调频信号控制系统、GSM短信控制系统、电源开关控制器和发射机系统等五部分组成。在播出时间表内，调频信号控制器实时侦听主基站的播出情况。若主基站出现停播或播出的场强持续一分钟低于设定值时，备份站对应的发射机会自动启动恢复播出，并把运行情况通过短信发送到有关人员手机上，同时也可以通过手机远程开关发射机。通过主基站与智能备份站之间的互补，即可实现调频信号的连续性，从而避免停播事故的发生。

二、智能调频基站的设计

（一） 系统结构

调频备份站的系统方框图如图1所示。

图1 智能备份站系统框图

调频信号控制器实时侦测主机站发出的调频信号，当主基站出现停播或发射的调频信号场强低于门限值时，调频信号控制器会按程序发出开机指令，唤醒调频发射机，调频发射机通电开机上功率恢复播出。

（二） 智能调频备份站各子系统的功能

1.信号源系统：由于是备份站，平时作为冷备份存在，因此对信号源系统的要求并不高，信号源采用网络公司的机顶盒信号作为备份站的信号源。

2.发射机系统：对应主基站的各个发射机，设置好播出频率和发射功率以及进入的信号源等，平时处于休眠状态，等待调频信号控制器的唤醒。 

3.电源控制器：接受调频信号控制器的指令，负责给调频发射机提供电源。

    4.GSM短信控制器：采用西门子公司的TC35i作为短信收发模块，该模块与单片机进行串口通信，再结合相应的AT指令，实现对发射机的控制。操作人员可以通过手机发送开机指令到智能基站，基站的短信控制器接收信息并解析后，促使单片机完成相应的动作，实现对发射机的控制。发射机的运行状态通过短信发送到相关人员的手机上。

5.调频信号控制器：调频信号控制器是整个系统的核心部分， 采用STC单片机和TEA5767调频芯片进行嵌入式设计，STC单片机通过I2C模式与TEA5767内嵌的寄存器按既定的通信协议进行通信，读出和写入指令，从而实现选频、存储、设置工作模式、获取信号强度、音量调节、液晶屏显示和逻辑控制等功能。

（1）调频信号控制器硬件电路图如图2所示。

图2 调频信号控制器电路图

该控制器的硬件系统采用飞利浦公司的TEA5767芯片作为调频接收模块，该芯片内嵌寄存器，集成了混频、AGC、中频放大、中频限幅、中频滤波、鉴频、低频静噪、搜索调谐等功能。DATA和CLK为I2C通信的数据线和时钟线，STC单片机通过I2C接口来对FM Module进行控制以实现上述功能，同时驱动LCD1602液晶屏显示关键数据。当接收到的调频信号低于设定值时，单片机P1.0脚输出低电平，给对应的发射机送出开机指令。

（2）调频信号控制器的软件设计

软件设计的核心是单片机与TEA5767进行通信，写入相关参数控制无线模块运行，主要由两大部分组成：一、模拟I2C总线程序；二、对芯片寄存器进行操作的主程序。TEA5767内嵌的寄存器共有五个数据位，每个数据位又有8个Bit，分别代表不同的功能，其中包括了频率搜索、预设频率、信号强度（ADC）、软件静音、模式选择和音量调节等。通过编写程序代码，实现选频和信号强度获取等。STC单片机对读出的信号强度进行判断，并按既定程序驱动电源控制器，给发射机提供电源，实现对发射机的控制等。同时把关键的参数在液晶屏上显示出来。其程序框图如图3所示。

图3控制器程序框图

    控制器上电后首先进行初始化设置，读出主基站发射频率的ADC值（信号强度），当发现信号强度小于设定值时，开始计数，如果持续时间超过预设的时间，则发出指令使对应的发射机开机。否则继续刷新ADC值。部分代码截图如4所示。

图4智能控制器部分代码截图

三、智能调频备份站的特点

（一）采用先进的嵌入式、数字化设计，核心部件的调频信号控制器为自主研发，硬件电路规范整齐，软件架构设计合理，关键代码封装打包，便于后续的功能扩展和系统升级。

（二）备份站为免维护基站，平时不通电处于休眠状态。只有当主机站出现停播或发射的场强过低时，备份站对应的发射机才被唤醒，自动开机恢复播出。

（三）可以通过手机对发射机进行远程控制。操作人员可以通过手机发送短信实现对发射机的开关机，同时发射机的状态也会通过短信回传到相关人员手机上。

（四）与传统的备份站相比，该智能备份站具有技术先进、性能稳定、调试方便和成本低等优点。

结语

    目前，该智能调频备份站已研发完毕，并成功运用于广西广播电视技术南宁分中心隆安维护部。在实际的工作中，该备份站与主基站形成互补，确实提升了该维护部的安全播出保障能力。

本文来源：http://www.zzqklm.com/w/xf/9501.html 《视听》