校園無(wú)線(xiàn)廣播智能遠程控制系統的設計與實(shí)現

目前校園廣播系統正朝著(zhù)數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化方向發(fā)展。根據市場(chǎng)需求及前景預測，生產(chǎn)校園教學(xué)無(wú)線(xiàn)廣播設備具有得天獨厚的優(yōu)勢。本文結合智能遠程控制校園無(wú)線(xiàn)廣播系統，重點(diǎn)介紹無(wú)線(xiàn)廣播控制系統的設計與實(shí)現。

1 新型智能遠程控制校園無(wú)線(xiàn)廣播系統簡(jiǎn)介

智能遠程控制校園無(wú)線(xiàn)廣播系統是集無(wú)線(xiàn)通信、音響以及數字技術(shù)為一體的全新校園無(wú)線(xiàn)廣播系統。校園無(wú)線(xiàn)廣播系統采用電話(huà)撥號收發(fā)的雙音多頻DTMF（Dual Tone Multi-Frequency）通信方式。雙音多頻是一項可靠、成熟的通信技術(shù)，因其提供更高的撥號速率，迅速取代了傳統轉盤(pán)式電話(huà)機使用的撥號脈沖信令。近年來(lái)，DTMF也應用于交互式控制系統中，如語(yǔ)言菜單、語(yǔ)言郵件、電話(huà)銀行和ATM終端等。DTMF對傳輸電路的要求低，通過(guò)普通的電話(huà)線(xiàn)就可以接收和發(fā)送信號，傳送的距離遠，并且有多種型號的通用雙音頻元器件可供選用。校園無(wú)線(xiàn)廣播系統的發(fā)射機采用立體聲無(wú)線(xiàn)調頻方式。為了避免尋址控制信號干擾廣播音頻信號，左聲道為廣播音頻信號，右聲道為用于接收機尋址的雙音頻信號。調制后的射頻信號通過(guò)發(fā)射到空間的電磁波傳送到各廣播點(diǎn)的接收機。接收機通過(guò)天線(xiàn)接收到射頻信號后，檢波獲得立體聲兩個(gè)通道的音頻信號。左聲道廣播音頻信號送至功放放大；右聲道的雙音頻控制信號送至雙音頻解碼電路解碼，得到相應的二進(jìn)制控制代碼。該控制代碼送入接收機中的單片機，單片機根據機內設置的機號編碼，開(kāi)啟或關(guān)閉該接收機功放部分的電源，以實(shí)現定點(diǎn)/分區控制各相關(guān)廣播點(diǎn)FM接收機的功能。智能遠程控制無(wú)線(xiàn)廣播系統框圖如圖1所示。圖1左側分別為手動(dòng)按鍵、遠程通信終端、PC機，主要用于實(shí)現無(wú)線(xiàn)廣播系統的控制功能。PC機除具有控制功能外，還可以給系統提供廣播音源信號。

2 校園廣播系統控制的硬件設計

智能遠程控制校園無(wú)線(xiàn)廣播系統主要包括FM發(fā)射機、FM接收機、控制系統以及廣播音源四大部分。本文重點(diǎn)討論無(wú)線(xiàn)廣播的控制系統。該控制系統又可以分為手動(dòng)按鍵控制、PC上位機控制、遠程電話(huà)遙控三種方式。整個(gè)控制系統的關(guān)鍵部件為數字尋址編碼機，各種控制手段最終都將通過(guò)尋址編碼機去控制整個(gè)無(wú)線(xiàn)廣播系統。

2.1 數字編碼機

數字編碼機的核心元件為單片機AT89C52以及DTMF發(fā)送器9200。手動(dòng)按鍵控制、電話(huà)遠程控制以及PC上位機控制，最終都將借助編碼機中的單片機將控制信息通過(guò)9200發(fā)送出去。不同控制方法最大的區別在于：分別通過(guò)手動(dòng)按鍵、遠程通信終端及PC機這些不同的方法和手段將對整個(gè)無(wú)線(xiàn)廣播系統進(jìn)行控制指令送至單片機。編碼機的硬件結構如圖2所示。

圖2中，8870為DTMF接收芯片，用于接收遠程電話(huà)的DTMF信號。7289為集輸入鍵盤(pán)和輸出顯示于一身的串行接口芯片，外接手動(dòng)操作按鍵。根據不同的控制方法得到的控制代碼送至單片機以后，單片機以串行接口的方式將控制代碼送給DTMF發(fā)送芯片9200。9200根據不同的代碼產(chǎn)生相應的雙音頻信號，再將此雙音頻信號通過(guò)發(fā)射機調制后發(fā)射到空中，通過(guò)電磁波的傳播到達各個(gè)接收機。

2.2 手動(dòng)控制部分

手動(dòng)控制部分電路的核心元件為：集鍵盤(pán)輸入和輸出顯示于一身的集成芯片ZLG7289A。ZLG7289A具有串行接口功能，可同時(shí)驅動(dòng)8 位共陰式數碼管，各位數碼顯示管可以獨立控制消隱和閃爍等屬性，并且提供循環(huán)左移/ 循環(huán)右移顯示的指令。ZLG7289A同時(shí)還可連接多達64 鍵的鍵盤(pán)矩陣, 鍵盤(pán)控制器內含去抖動(dòng)電路。

手動(dòng)操作按鍵時(shí)，若有鍵按下，則將鍵值送入7289芯片內，7289再將鍵值送到編碼機中的單片機，單片機對鍵值經(jīng)過(guò)處理后，作為控制代碼送給編碼機中的9200。這樣就可以通過(guò)操作按鍵最終實(shí)現定點(diǎn)或分區的尋址控制。在無(wú)線(xiàn)廣播系統中，廣播點(diǎn)較多的情況下可以在手動(dòng)按鍵面板中設置多片7289，每片7289均有自己的片選信號，以便單片機進(jìn)行設備選擇。

2.3 PC機控制部分

PC機對整個(gè)無(wú)線(xiàn)廣播系統控制的實(shí)現依賴(lài)于專(zhuān)用的播控軟件，其主要功能有兩個(gè)方面：音源信息的管理以及尋址控制。音源信息方面，可以利用計算機乃至網(wǎng)絡(luò )的共享資源，添加各種音源信息，極大地豐富無(wú)線(xiàn)廣播的內容。同時(shí)對音源節目管理也非常方便，可以通過(guò)播控軟件進(jìn)行各種播放管理：定時(shí)播放、循環(huán)播放、音源節目的選擇等；尋址控制方面，需要定點(diǎn)或分區播放時(shí)，PC機向編碼機中的單片機送出相應的代碼，通過(guò)單片機靈活的接口功能，根據代碼的不同控制要求，向9200發(fā)送相應控制代碼，進(jìn)而達到控制各有關(guān)無(wú)線(xiàn)廣播接收機的目的。PC機與單片機采用串行通信，PC機為上位機，單片機為下位機。

2.4 電話(huà)遠程控制部分

電話(huà)遠程控制可以實(shí)現異地遙控整個(gè)無(wú)線(xiàn)廣播系統。遠程控制系統以程控交換信號(DTMF雙音多頻信號、振鈴信號等)作為系統控制命令，使用戶(hù)可以在遠端利用固定電話(huà)或移動(dòng)電話(huà)發(fā)送DTMF雙音多頻信號，實(shí)現對近端無(wú)線(xiàn)廣播系統設備的遠程控制。

編碼機接收到遠端電話(huà)傳來(lái)的DTMF信號后，由專(zhuān)用DTMF接收芯片對其進(jìn)行解碼，解碼后的信號由單片機進(jìn)行處理。根據遠端通信設備上傳送過(guò)來(lái)的撥號進(jìn)行相應的操作。首先要進(jìn)行密碼核對，如果密碼正確，則可以進(jìn)一步根據遠端通信設備上送來(lái)的信息執行相應的操作(如定點(diǎn)或分組開(kāi)/關(guān)無(wú)線(xiàn)廣播系統有關(guān)接收機等操作)，最終實(shí)現對校園無(wú)線(xiàn)廣播系統的遠程控制。

遠程控制部分電路主要分為上線(xiàn)電路、驅動(dòng)電路、DTMF解碼電路、中央控制單元。上線(xiàn)電路和驅動(dòng)電路均采用分立元件構建，可以進(jìn)一步控制產(chǎn)品成本。信號解碼電路與用戶(hù)電話(huà)線(xiàn)連通時(shí)，稱(chēng)系統為上線(xiàn)狀態(tài)；反之，當DTMF信號解碼電路及語(yǔ)音提示電路與用戶(hù)電話(huà)線(xiàn)斷開(kāi)時(shí)，稱(chēng)系統為離線(xiàn)狀態(tài)。只有在電話(huà)遠程控制系統工作時(shí)，系統才應處于上線(xiàn)狀態(tài)。這樣可以避免用戶(hù)呼叫系統時(shí)的高壓振鈴信號及線(xiàn)路上其他高壓噪聲對DTMF信號解碼電路及語(yǔ)音提示電路產(chǎn)生危害。驅動(dòng)電路由繼電器實(shí)現，當中央處理單元確認操作密碼正確時(shí)，發(fā)出控制信號使繼電器得電，進(jìn)而使得遠端個(gè)人通信設備送來(lái)的DTMF信號可以送至DTMF接收芯片。DTMF接收兼解碼器采用CM8870，其作用為接收DTMF信號，并對其進(jìn)行解碼，將解碼后的信號送至編碼機中的單片機。遠程控制電路部分見(jiàn)圖3。