校園無線廣播智能遠程控制系統的設計與實現

目前校園廣播系統正朝著數字化、網絡化、智能化方向發展。根據市場需求及前景預測，生產校園教學無線廣播設備具有得天獨厚的優勢。本文結合智能遠程控制校園無線廣播系統，重點介紹無線廣播控制系統的設計與實現。

1? 新型智能遠程控制校園無線廣播系統簡介

智能遠程控制校園無線廣播系統是集無線通信、音響以及數字技術為一體的全新校園無線廣播系統。校園無線廣播系統采用電話撥號收發的雙音多頻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，因其提供更高的撥號速率，迅速取代了傳統轉盤式電話機使用的撥號脈沖信令。近年來，DTMF也應用于交互式控制系統中，如語言菜單、語言郵件、電話銀行和ATM終端等。DTMF對傳輸電路的要求低，通過普通的電話線就可以接收和發送信號，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。校園無線廣播系統的發射機采用立體聲無線調頻方式。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發射到空間的電磁波傳送到各廣播點的接收機。接收機通過天線接收到射頻信號后，檢波獲得立體聲兩個通道的音頻信號。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，開啟或關閉該接收機功放部分的電源，以實現定點/分區控制各相關廣播點FM接收機的功能。智能遠程控制無線廣播系統框圖如圖1所示。圖1左側分別為手動按鍵、遠程通信終端、PC機，主要用于實現無線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線廣播系統主要包括FM發射機、FM接收機、控制系統以及廣播音源四大部分。本文重點討論無線廣播的控制系統。該控制系統又可以分為手動按鍵控制、PC上位機控制、遠程電話遙控三種方式。整個控制系統的關鍵部件為數字尋址編碼機，各種控制手段最終都將通過尋址編碼機去控制整個無線廣播系統。

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發送器9200。手動按鍵控制、電話遠程控制以及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9200發送出去。不同控制方法最大的區別在于：分別通過手動按鍵、遠程通信終端及PC機這些不同的方法和手段將對整個無線廣播系統進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，用于接收遠程電話的DTMF信號。7289為集輸入鍵盤和輸出顯示于一身的串行接口芯片，外接手動操作按鍵。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發送芯片9200。9200根據不同的代碼產生相應的雙音頻信號，再將此雙音頻信號通過發射機調制后發射到空中，通過電磁波的傳播到達各個接收機。

2.2 手動控制部分

手動控制部分電路的核心元件為：集鍵盤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，可同時驅動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，并且提供循環左移/ 循環右移顯示的指令。ZLG7289A同時還可連接多達64 鍵的鍵盤矩陣, 鍵盤控制器內含去抖動電路。

手動操作按鍵時，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，單片機對鍵值經過處理后，作為控制代碼送給編碼機中的9200。這樣就可以通過操作按鍵最終實現定點或分區的尋址控制。在無線廣播系統中，廣播點較多的情況下可以在手動按鍵面板中設置多片7289，每片7289均有自己的片選信號，以便單片機進行設備選擇。

2.3 PC機控制部分

PC機對整個無線廣播系統控制的實現依賴于專用的播控軟件，其主要功能有兩個方面：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絡的共享資源，添加各種音源信息，極大地豐富無線廣播的內容。同時對音源節目管理也非常方便，可以通過播控軟件進行各種播放管理：定時播放、循環播放、音源節目的選擇等；尋址控制方面，需要定點或分區播放時，PC機向編碼機中的單片機送出相應的代碼，通過單片機靈活的接口功能，根據代碼的不同控制要求，向9200發送相應控制代碼，進而達到控制各有關無線廣播接收機的目的。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 電話遠程控制部分

電話遠程控制可以實現異地遙控整個無線廣播系統。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，使用戶可以在遠端利用固定電話或移動電話發送DTMF雙音多頻信號，實現對近端無線廣播系統設備的遠程控制。

編碼機接收到遠端電話傳來的DTMF信號后，由專用DTMF接收芯片對其進行解碼，解碼后的信號由單片機進行處理。根據遠端通信設備上傳送過來的撥號進行相應的操作。首先要進行密碼核對，如果密碼正確，則可以進一步根據遠端通信設備上送來的信息執行相應的操作(如定點或分組開/關無線廣播系統有關接收機等操作)，最終實現對校園無線廣播系統的遠程控制。

遠程控制部分電路主要分為上線電路、驅動電路、DTMF解碼電路、中央控制單元。上線電路和驅動電路均采用分立元件構建，可以進一步控制產品成本。信號解碼電路與用戶電話線連通時，稱系統為上線狀態；反之，當DTMF信號解碼電路及語音提示電路與用戶電話線斷開時，稱系統為離線狀態。只有在電話遠程控制系統工作時，系統才應處于上線狀態。這樣可以避免用戶呼叫系統時的高壓振鈴信號及線路上其他高壓噪聲對DTMF信號解碼電路及語音提示電路產生危害。驅動電路由繼電器實現，當中央處理單元確認操作密碼正確時，發出控制信號使繼電器得電，進而使得遠端個人通信設備送來的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圖3。

遠程控制由硬件和軟件共同完成。由圖3可見，當遠端個人通信設備撥通校園無線廣播系統號碼時，產生振鈴信號EXTI，振鈴信號整流濾波后，觸發光電耦合三極管，管子導通，送出有效的CHECK信號至單片機。單片機收到CHECK后，送TONE信號，啟動驅動電路，使繼電器得電，觸點閉合，將外部DTMF信號接通送至DTMF接收芯片CM8870，如圖4所示，此后CM8870開始接收DTMF信號并譯碼送至單片機，單片機根據事先設定的操作密碼進行判斷。如果密碼正確，則繼續發送有效的TONE信號，保持上線狀態。CM8870則繼續接收并譯碼送至單片機，單片機繼續接收代碼，并依據約定執行相應的操作。例如：根據不同代碼定點或分組控制無線廣播系統有關接收機。如果密碼檢驗未通過，單片機使TONE無效，相應地使繼電器失電，其常開觸點斷開，外部DTMF無法送至CM8870，系統處于離線狀態。

3? 校園廣播系統控制的軟件設計

3.1 PC機播控軟件

對應于PC機控制部分，用VB編程，界面友好，操作方便。其功能主要有播放任務管理、即時播放管理、曲庫管理和各種設置等模塊，如圖5所示。

3.2 編碼機控制軟件

手動控制部分軟件主要用于處理從手動按鍵面板輸入的尋址控制以及系統定時控制等信息。遠程遙控部分軟件主要有鈴流檢測、密碼確認、輸出驅動以及進一步處理遠程控制指令的功能。PC機控制、手動控制以及電話遠程遙控這三種控制手段的控制功能最終都將通過編碼機中的單片機來實現。編碼機的軟件用匯編語言編制，其功能框圖如圖6所示。

主程序對應于手動按鍵控制部分。如果系統沒有啟動PC機控制，也沒有遠端電話控制的接入，則系統進入手動按鍵控制的狀態，處理手動按鍵的控制信息。PC機占用單片機的串行口中斷，串行口中斷服務程序為單片機與PC機的接口程序，其功能主要是將PC機送來的控制要求轉變為相應的控制代碼通過9200發送出去。遠程電話采用外部中斷的方式接入，電話呼叫的鈴流信號作為單片機的外部中斷請求信號。在相應的外部中斷服務程序中，單片機需要進行操作權限密碼的確認，如果密碼無誤，則通過8870進一步接收遠端電話拔號送過來的控制信息，并對這些控制信息進行相應的處理，使之轉變為有關的控制代碼。本校園無線廣播系統已經通過調試運行，效果良好。