调频广播模块化智能语音报警器的设计与实现

苏 飞

（烟台广播电视台，山东 烟台 264003）

0 引 言

烟台广播电视台有本地调频广播节目3套。由于烟台属于山东半岛丘陵地带，城区东部部分地区被高山阻挡，信号较差。为了提高覆盖效果，烟台广播电视台在城区东部广播电视大厦30楼增加了补点转播站，采用非同频方式补点，解决了东部城区覆盖问题。然而，电视发射台值班室由于高山阻挡，不能对补点信号进行准确监测。因此，烟台广播电视台在广电大厦电视发射台办公室设立一个检测点。为了减少值班工作量，需要增加信号自动监测系统。为了节省支出，烟台广播电视台自主设计并制作了调频广播模块化智能语音报警器，对补点信号进行精确监测，保障广播电视安全播出。

1 设计要求

根据调频广播的特点和工作需要，调频广播模块化智能语音报警器需要实现以下功能模块。

（1）调频解调模块，根据监测内容调整频率、信号幅度，并能够断电记忆。

（2）彩条指示模块，直观显示调频广播节目左、右声道平衡及调制度情况。

（3）语音报警模块，检测调频广播信号情况，当监测到某一部发射机无调制信号或者缺少一路声道（或幅度低于预设值），便立即声光报警，并语音播报发射机故障情况。

（4）延迟电路模块，根据节目特点，通过延时电路对节目进行有选择监测。

（5）电源模块，通过定时器实现与调频发射机开、关机时间同步。

（6）报警器，具有串口控制接口和语音下载接口，并能根据实际情况进行编程，也可以增加模块进行升级和扩容，增加短信或电话报警功能。

2 工作原理

本文设计的调频广播模块化智能语音报警器工作原理如图1所示。

图1 调频广播模块化智能语音报警器电路图

调频广播模块化智能语音报警器由调频解调模块、监测显示模块、语音报警模块、延时定时模块（时控开关部分）、供电模块五部分组成。调频解调模块通过天线接收左右声道立体声信号，送入到电平彩条指示模块，进行信号实时指示，然后在电平指示模块4/12处拾取信号，经延迟电路送入语音报警模块。当语音报警模块输入端无信号时，触发语音报警低电平报警，从而播报事先设定好的报警语音。

2.1 调频解调模块

调频解调模块通过外置天线接收并解调调频广播信号，通过模块上的旋钮精准调节频率和幅度大小。模块具备PLL数字锁频、电台自动储存、断电记忆等功能，分别输出L，R两路立体声信号，分别监测补点频率87.5 MHz，89.2 MHz，92.5 MHz三个频点，共6个声道。

2.2 监测显示模块

每个频率接收模块对应双12位双声道LED音乐频谱电平指示模块，模块由三部分组成，分别为输入部分、分频滤波模块以及控制显示部分。输入模块为整个系统提供稳定幅度范围内的信号源，接收外界音频信号进行放大，再把信号输给下一级。分频滤波模块把信号分成12个频段，分12路输出，并对信号进行补偿放大，以符合后续驱动电压要求，驱动后面的显示电路，以此显示音频各频率段强度的变化。控制显示模块主要对前级的信号进行显示，以LED的发光个数来区别信号各频段的幅度值，并在此基础上加入LED指示灯，以该指示灯的亮度来表示输入信号的有无与大小[1]。从音频电平模块发光二极管负极拾取音频直流脉动信号，二极管点亮时，负极是“0”信号。考虑到电台信号的特殊性，有时在语音间隔时，或音乐起伏低潮时，短时间内频偏很小，有时接近于零，在这个时间如果告警，肯定是错误的。综合以上因素，选择12段指示器的4/12处采样比较合适。同时，采样信号电流要很小，避免采样点发光二极管无信号点亮，并且要适当延时避免误告警。延时电路用RC延时电路实现[2]。

2.3 语音报警模块

3套节目左、右声道需监测6路音频信号，延时后的采样信号分别送语音报警模块的I01—I06口。语音报警模块采用DTM3200系列版。该版带USB更新语音内容，支持单片机串口控制，每一个端口对应一个语音播放内容[3]。例如，当87.5 MHz频率对应的电平指示模块左声道4/12处发光二极管拾取音频直流脉动信号为0时，送给语音报警模块相对应的输入端为I01为0，触发语音报警模块报警，播报调频87.5 MHz左声道丢失。当拾取左右声道同时为0时，语音播报调频87.5 MHz信号丢失。以此类推。通过串口配置，可以对输入端口或排列组合对应的语音报警进行设置，以达到对信号及左右声道的识别报警。除此之外，由于办公室值班人员不是专职值班员，可能存在工作原因离开时段的情况，因此，可以采用带有通信模块的板卡，实现报警短信或电话拨打通知检测人员。

2.4 延时定时模块

由于调频92.5 MHz节目开机时间比其他频道晚10 min，这期间无法检测到该频道信号，报警器会误报警。为解决此误报警问题，增加两只隔离二极管，通过延时电路S1接地，解除监测，延时10 min后S1断开，进入正常监测模式。延时模块采用拨码开关定时器，上电自动复位，延时时间调整范围为10 s～24 h。定时系统采用三路时钟控制开关，可以独立设定、输出控制信号。这里选择1路，第一路1a。由于节目开关及不同，需要选择正常播出时间进行监测，从图1可以看出，将时控开关1a常开接点接入隔离二极管，通过开关控制监测及退出监测，具体控制时间设置，将正常播出时间段设为控制开关为“Off”状态，非正常播出时间段设为“ON”状态，通过以上措施保证各个发射机都能够在各自的工作范围内进行有效监测。第二路2a，通过时钟控制器，设定开、关机时间，控制自动调频信号监测机工作时间与发射机工作时间同步，延长工作寿命，从而重启初始化监测系统。

2.5 供电模块

设备外部输入220 V电源，通过变压器转化为12 V电压，再经过整流、稳压，对设备供电。

3 制作和调试

调频广播模块化智能语音报警器外壳采用拉丝不锈钢材质的2U标准定制机柜，尺寸为88 mm×480 mm×300 mm，可以独立放置，也可以安装在标准机柜中。机箱正面根据结构正视图进行开孔，而模块根据俯视图进行安装。调频广播模块化智能语音报警器结构如图2、图3所示。

图2 调频广播模块化智能语音报警器结构俯视图

图3 调频广播模块化智能语音报警器结构正视图

调频广播模块化智能语音报警器安装完成后，需要进行调试。调试内容主要为调频解调模块的设置和语音模块的配置。调频解调模块通过面板上的旋钮设置，语音报警模块通过串口控制接口对播放模式、音量等参数进行设置，通过USB接口对语音内容进行设定。IO口组合播放最多可播放1 023段语音，设置一对一和多对一触发语音[4-5]。例如，IO1口接调频87.5 MHz左声道，IO2口接调频87.5 MHz右声道，可将00001语音内容设置为“调频87.5 MHz左声道丢失”，由IO1口0电平触发；将00002语音内容设置为“调频87.5 MHz右声道丢失”，由IO2口0电平触发；将00003语音内容设置为“调频87.5 MHz音频丢失”，由IO1，IO2口同时0电平触发。以此类推，设置调频89.2 MHz、92.5 MHz报警语音，以及三个频道的排列组合，从而达到语音精确报警。

4 结 语

为满足广播电视安全播出要求，从经济利益出发，烟台广播电视台根据补点台站的具体情况，设计并制作了调频广播模块化智能语音报警器，经过调试和实际使用，达到了设计和使用效果，运行稳定，报警精确，为广播电视安全播出提供了保障，能够为其他单位此类监控设备的设计和制造提供一定的参考。