專利名稱：全自動多功能多通道智能無線廣播設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電學(xué)領(lǐng)域中的廣播通信技術(shù)設(shè)備，具體涉及一種全自動多功能多通道智能無線廣播設(shè)備。
背景技術(shù)：
校園廣播作為學(xué)校信息傳播的一種工具，已經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展史，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，音源采集、控制技術(shù)和傳輸方式都經(jīng)過了數(shù)次革命。音源質(zhì)量得到了大幅度的提高，控制方式和傳輸方式也日趨先進和多元化。由于傳統(tǒng)廣播系統(tǒng)基本上是以定壓功放加終端音箱或高音喇叭，單路音頻信號通過有線傳輸方式進行工作的，其音源類型、控制設(shè)備以及傳輸技術(shù)已遠遠落后于當(dāng)前技術(shù)的發(fā)展，落后于學(xué)校教學(xué)工作的需要，正在被更為先進的廣播方式所取代。目前市場上推出的數(shù)字音頻廣播網(wǎng)，雖然采用了微電腦控制，能實現(xiàn)多路定時播放、定點廣播，解決了傳統(tǒng)校園廣播網(wǎng)節(jié)目單一等缺點，但有管理復(fù)雜、維護不便等不足之處。隨著近年來學(xué)校信息化建設(shè)步伐的加快，以及素質(zhì)教育的深入和英語教學(xué)的普及，使得傳統(tǒng)教學(xué)方式發(fā)生了根本變化，實現(xiàn)校園內(nèi)全天候、全方位、自主選擇并與課堂教學(xué)互補的教學(xué)方式對學(xué)校教學(xué)設(shè)施也提出了更高的要求。校園廣播作為學(xué)校信息化建設(shè)的重要一環(huán)，正從傳統(tǒng)的校園廣播走向綜合教學(xué)、管理、學(xué)習(xí)于一體的現(xiàn)代綜合智能廣播網(wǎng)的方向發(fā)展?，F(xiàn)有的廣播系統(tǒng)，無論是傳統(tǒng)的定壓功放系統(tǒng)，還是數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)，都已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代素質(zhì)教育教與學(xué)的需要，主要表現(xiàn)在以下幾個方面1)技術(shù)落后，兼容性、擴展性差傳統(tǒng)校園廣播基本都是采用模擬音源，人工播放、人工管理的工作方式，無法實現(xiàn)數(shù)字格式(如MP3、WAV等)音頻文件的直接播放，無法與校園網(wǎng)連接，無法真正實現(xiàn)音源數(shù)字化、播放管理自動化。
2)音質(zhì)差、功能單一傳統(tǒng)校園廣播設(shè)備所應(yīng)用的技術(shù)落后，音質(zhì)較差，只能用于廣播體操、眼保健操、廣播通知等少數(shù)教學(xué)與管理活動，無法滿足現(xiàn)代教育的外語學(xué)習(xí)、多年級同步聽力學(xué)習(xí)、考試、課間音樂等需求。
3)安裝復(fù)雜、維護不便、故障率高由于定壓有線廣播是嚴格按照阻抗與功率匹配的原則進行配置，往往因一臺變壓器或音箱故障而燒壞功放，影響整個廣播。
4)系統(tǒng)產(chǎn)品化程度不高整個廣播系統(tǒng)設(shè)備是一套多種設(shè)備的系統(tǒng)集成，不是一個單一的產(chǎn)品。
5)系統(tǒng)自動化程度不高，可管理性差系統(tǒng)需專人管理，設(shè)備運行需有人在場，不能做到系統(tǒng)自動管理、設(shè)備無人值守。
6)系統(tǒng)無網(wǎng)絡(luò)概念、無法與校園網(wǎng)連接由于只能以專用播放設(shè)備(磁帶、唱片、CD機等)和儲存了MP3文件的電腦作為音源，需要專人在專門地點管理廣播內(nèi)容，因此無法使用校園網(wǎng)絡(luò)對廣播音源進行有效管理，更無法進行遠程播放控制，不利于校園廣播系統(tǒng)的靈活應(yīng)用，造成資源浪費。
7)數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)雖然解決了多路同時播放、定時播放、定點分區(qū)廣播等功能，但仍然采用有線共纜傳輸?shù)姆绞?，造成安裝維護不便，性價比不高，無法實現(xiàn)學(xué)生根據(jù)自身要求隨時隨地自主選擇的學(xué)習(xí)方式等不足。
正是由于上述原因的普遍存在，所以極大地限制了校園廣播在學(xué)校教學(xué)實踐與日常管理中的應(yīng)用。隨著我國教育信息化建設(shè)浪潮的推進及“校校通”工程的全面實施，近幾年來，閉路電視、寬帶網(wǎng)絡(luò)、計算機多媒體及互聯(lián)網(wǎng)在學(xué)校被廣泛應(yīng)用，并逐步走進了教室、教研室、實驗室、辦公室等場所。這就為開發(fā)性能更高，功能更強，使用更方便的新一代教學(xué)用無線數(shù)字多路音頻廣播系統(tǒng)成為可能。隨著近年來無線調(diào)頻技術(shù)在校園廣播中的應(yīng)用不斷成熟，其相對于傳統(tǒng)的廣播方式有著無可比擬的優(yōu)勢，其功能也不斷完善，已逐漸取代傳統(tǒng)的廣播方式而成為當(dāng)代校園廣播的主要實現(xiàn)方式。
實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是解決現(xiàn)有的廣播系統(tǒng)無法滿足現(xiàn)代素質(zhì)教育的需要、技術(shù)落后、兼容性擴展性差、音質(zhì)差、功能單一、安裝復(fù)雜、維護不便、故障率高、產(chǎn)品化、自動化程度不高、無法與校園網(wǎng)連接的問題而提供一種具有多路同時廣播功能、計劃播放功能、WEB管理平臺、全自動控制、無人值守功能、編輯播放音頻課件、聽力考試、數(shù)字資源庫、系統(tǒng)安全可靠、遠程控制網(wǎng)絡(luò)點播的全自動、多功能、多通道智能無線廣播設(shè)備。
本實用新型采用的技術(shù)方案是這種全自動多功能多通道智能無線廣播設(shè)備由主機控制單元、嵌入式計算機控制單元、模擬音源輸入單元、控制顯示面板、調(diào)制發(fā)射單元構(gòu)成，主機控制單元包括系統(tǒng)主機、顯示器和校園網(wǎng)接口，主機控制單元是整個設(shè)備的控制中心、IBS智能軟件運行平臺和資源數(shù)據(jù)庫的載體，采集模擬音源，連接校園網(wǎng)，輸出數(shù)字信號，主機通過顯示器為用戶操作提供人機界面，通過網(wǎng)絡(luò)接口與校園網(wǎng)連接，主機根據(jù)用戶控制或定時設(shè)置，將存放在主機數(shù)據(jù)庫內(nèi)的音頻文件通過擴展的聲卡將數(shù)字音頻信號轉(zhuǎn)換成通用的模擬左、右聲道音頻信號輸出至嵌入式計算機單元；嵌入式計算機控制單元是智能控制的執(zhí)行單元，執(zhí)行主機控制單元的命令，處理和切換音頻信號，進行狀態(tài)信號的指示，它包括七個部分信號前置處理、繼電器矩陣、信號放大處理、主控制模塊、溫度顯示模塊、指示燈驅(qū)動模塊、電源控制模塊，由主機輸出的多路左右聲道模擬音頻信號及卡座輸出的左右聲道模擬音頻信號送入前置處理模塊進行混合和放大后，輸出多路混合模擬音頻信號到繼電器矩陣，繼電器矩陣與面板上的開關(guān)矩陣互鎖連接控制，繼電器矩陣根據(jù)主控制模塊發(fā)出的控制命令或控制顯示面板中開關(guān)矩陣發(fā)出的控制命令將多路模擬音頻信號轉(zhuǎn)換輸出到信號放大處理部分，多路信號經(jīng)過放大以后送調(diào)制發(fā)射單元，經(jīng)調(diào)制發(fā)射模塊調(diào)制、混合后通過發(fā)射天線發(fā)射出去，由接收裝置接收，同時模擬音頻信號放大處理后還送至控制顯示面板上的試音接口，用于測試與監(jiān)控；模擬音源輸入單元中麥克風(fēng)信號接入主機集成聲卡的輸入口，對現(xiàn)場講話進行數(shù)字化錄制，主機將麥克風(fēng)采集的音頻信號通過集成聲卡后同樣輸出至嵌入式計算機控制單元的信號前置處理模塊；主機通過串口COM1口向嵌入式計算機控制單元輸出控制命令，并接收其反饋信息，嵌入式計算機控制單元中的主控制模塊接收主機的控制命令后，控制溫度顯示模塊、指示燈驅(qū)動模塊、電源控制模塊和繼電器矩陣的操作，電源控制模塊的輸出接入控制顯示面板上的電源開關(guān)接鈕，形成繼電器、面板開關(guān)的互鎖連接控制，電源開關(guān)按鈕的輸出分別控制調(diào)制發(fā)射模塊電源和風(fēng)扇電源。
上述技術(shù)方案中主機為現(xiàn)有通用計算機，配置CPUP4 2.6G、內(nèi)存256M、硬盤80G、主板有六個PCI插槽、集成聲、顯、網(wǎng)卡、六塊PCI聲卡。
上述技術(shù)方案中，調(diào)制發(fā)射模塊、發(fā)射天線為現(xiàn)有通用調(diào)頻調(diào)制器及發(fā)射天線、本實用新型實施例選用無錫華康廣播電視設(shè)備廠出品的HTF-6005型調(diào)制器及配套天線。
上述技術(shù)方案中，接收裝置為現(xiàn)有普通調(diào)頻收音機、帶收音裝置的耳機，頻率范圍FM70-108M，本實用新型實施例選用福建泉州電教設(shè)備有限公司生產(chǎn)的QS2000B帶收音裝置的耳機。
本設(shè)備是針對學(xué)校外語教學(xué)、學(xué)習(xí)而設(shè)計，適用于各種語言培訓(xùn)、考試、課堂外語教學(xué)、課后外語學(xué)習(xí)、校園廣播等各種應(yīng)用，具有傳統(tǒng)廣播、語音教室、便捷式錄音機等教學(xué)設(shè)備所不具備的獨特功能和優(yōu)點。
具體功能如下1)多路同時廣播功能系統(tǒng)可通過無線可同時傳輸六套節(jié)目，符合教學(xué)、學(xué)習(xí)要求，適用于學(xué)生隨時隨地自由學(xué)習(xí)。
2)計劃播放功能系統(tǒng)通過播放控制軟件實現(xiàn)手動、自動定時播放。教師將需要使用的教材或課件和學(xué)生需學(xué)習(xí)的內(nèi)容存儲在中央主控計算機硬盤上，并使用專門軟件編制播放計劃，系統(tǒng)將按任務(wù)實現(xiàn)全自動播出。
3)WEB管理平臺通過使用WEB管理平臺，教師可以在任何一臺連網(wǎng)計算機上實現(xiàn)教材管理、計劃編制、權(quán)限設(shè)置等等工作。進而使教師的教學(xué)活動可以進一步突破空間限制，向遠程化和自動化發(fā)展。
4)全自動控制、無人值守功能系統(tǒng)能自動定時開關(guān)機，自動根據(jù)環(huán)境溫度變化調(diào)整產(chǎn)品內(nèi)溫度，具有自動高、低壓電源電壓保護功能等，真正做到無人值守。
5)編輯播放音頻課件音頻課件是一種腳本文件，是用于外語教學(xué)的教材。教師就可以根據(jù)需要從不同的教材中提取語音片段，再通過“課件編制器”將它們做成課件供課堂教學(xué)使用。例如，在一課堂上要進行聽力測試、課文朗讀、聽力練習(xí)等等，這些內(nèi)容往往取自不同的教材，使用音頻課件就可以很方便地實現(xiàn)這一目的。
6)聽力考試聽力測試是外語教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，使用磁帶剪輯轉(zhuǎn)錄方式制作考題的工作量大、選題范圍有限；直接照搬其他考試，內(nèi)容的針對性較差。為此教師可以利用其它資源或從聽力題庫中選擇、制作聽力試題輸出考卷隨時供學(xué)生測試。
7)數(shù)字資源庫在本系統(tǒng)的標準配置中，中央控制計算機，可存儲1000小時以上的音樂節(jié)目和10000小時以上的語音節(jié)目。用戶可以根據(jù)實際情況擴充存儲空間，或利用網(wǎng)絡(luò)，或增加磁盤陣列等設(shè)備增加資源內(nèi)容。用戶可以使用我們提供的WEB管理平臺實現(xiàn)諸如節(jié)目的添加、刪除、備份等管理功能。
8)系統(tǒng)安全可靠；本系統(tǒng)中內(nèi)置了多個安全子系統(tǒng)，分為登陸認證、權(quán)限管理等幾部分。
9)遠程控制網(wǎng)絡(luò)點播利用網(wǎng)絡(luò)在授權(quán)的情況下，用戶可以進行遠程控制或點播本設(shè)備的主要特點是1)一臺中央控制計算機同時控制輸出六路數(shù)字語音信號，支持MP3、WAV等多種音頻格式。
2)系統(tǒng)智能控制，無人值守。
3)一幅(雙層十字)天線同時發(fā)送六路調(diào)頻廣播。
4)節(jié)目內(nèi)容多、資源豐富資源庫中包含了中、小學(xué)所有英語教材內(nèi)容，及常用的英語學(xué)習(xí)資料，用戶還可根據(jù)需要隨時添加。
5)接收裝置簡單為常用調(diào)頻收音機或調(diào)頻無線耳機，價格便宜，方便使用。
6)產(chǎn)品化程度高，安裝簡單，維護方便用戶購買本產(chǎn)品只需接上電源，就可工作。無須專業(yè)技術(shù)人員調(diào)試，克服了其它廣播系統(tǒng)為多個設(shè)備的系統(tǒng)集成易出故障，安裝調(diào)試復(fù)雜、維護困難等缺點。
7)產(chǎn)品兼容性非常高，既可播放當(dāng)今先進的MP3、WAV等各種數(shù)字音頻格式文件，又可播放CD、VCD、DVD光盤內(nèi)容，同時也可播放傳統(tǒng)的錄音磁帶，插話筒即可播放通知等，這樣可充分利用學(xué)校的已有資源。
8)產(chǎn)品安全可靠產(chǎn)品有多種軟、硬件保護措施保證系統(tǒng)長時間安全可靠的運行。并采用硬件備份技術(shù)，實現(xiàn)智能控制與人工控制相結(jié)合的方式，使系統(tǒng)即使在智能控制部分出現(xiàn)故障的條件下仍能通過人工控制方式保證系統(tǒng)的正常工作。
9)經(jīng)濟使用產(chǎn)品性價比很高，使用簡單，學(xué)生能在校園內(nèi)隨時隨地自主學(xué)習(xí)。


圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)框圖。
圖2為控制顯示面板平面示意圖。
圖3為主控制模塊電路圖。
圖4為溫度顯示模塊電路圖。
圖5為電源控制模塊電路圖。
圖6為信號前置處理模塊電路圖。
圖7、圖8為繼電器矩陣電路圖，其中圖7為卡座信號切換模塊，圖8為廣播信號切換模塊。
圖9為信號放大處理模塊電路圖。
圖10為狀態(tài)指示燈驅(qū)動模塊電路圖。
具體實施方式
參見圖1，本實用新型硬件由五部分組成“主機控制單元”，“嵌入式計算機控制單元”，“模擬音源輸入單元、“控制、顯示面板”和“調(diào)制發(fā)射單元”。主機控制單元由系統(tǒng)主機、顯示器和網(wǎng)絡(luò)接口組成。它是整個產(chǎn)品的控制中心、IBS智能軟件運行平臺和資源數(shù)據(jù)庫的載體。它負責(zé)整個產(chǎn)品的運行、控制，負責(zé)數(shù)字信號的輸出、模擬音源的采集以及與校園網(wǎng)的連接等；系統(tǒng)主機通過顯示器為用戶操作系統(tǒng)提供人機界面，通過網(wǎng)絡(luò)接口實現(xiàn)與校園網(wǎng)的連接，以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的共享和遠程控制；主機為通用計算機，配置CPU P4 2.6G、內(nèi)存256M、硬盤80G、主板有六個PCI插槽，集成聲、顯、網(wǎng)卡，六塊PCI聲卡。IBS智能軟件在系統(tǒng)主機運行時根據(jù)用戶控制或定時設(shè)置將存放在主機數(shù)據(jù)庫里的音頻文件通過擴展的6塊PCI聲卡將數(shù)字音頻信息轉(zhuǎn)換成通用的模擬左、右聲道音頻信號輸出至“嵌入式計算機控制單元”?！扒度胧接嬎銠C控制單元”它是智能控制的執(zhí)行單元。它負責(zé)執(zhí)行主機控制單元的命令，負責(zé)音頻信號的處理和切換，負責(zé)狀態(tài)信號的指示等；它包含七個部分信號前置處理、繼電器矩陣、信號放大處理、主控制模塊、溫度顯示模塊、指示燈驅(qū)動模塊、電源控制模塊；由主機輸出的7路左右聲道模擬音頻信號及卡座輸出的2路左右聲道模擬音頻信號共9路信號送到“嵌入式計算機控制單元”前置處理模塊進行混合和放大，輸出9路混和模擬音頻信號到繼電器矩陣，繼電器開關(guān)矩陣由“嵌入式計算機控制單元”中繼電器矩陣和“控制顯示面板”上的開關(guān)矩陣組成，用于將卡座信號和主機輸出聲頻信號切入到用戶指定的輸出頻道。其中繼電器矩陣由卡座信號切換和主機輸出聲頻信號切換兩部分組成，同理，開關(guān)矩陣也由卡座信號切換和廣播信號切換兩部分組成，從“信號前置處理模塊”輸入的音頻信號首先輸入到卡座信號切換繼電器，卡座信號切換繼電器與卡座信號切換開關(guān)相連，形成繼電器與開關(guān)的互鎖連接和同時控制。接著音頻信號從卡座信號切換開關(guān)輸入廣播信號切換開關(guān)，然后輸入廣播信號切換繼電器，從而實現(xiàn)廣播信號、卡座信號與主機聲卡輸出信號間的切換控制；繼電器矩陣根據(jù)主控制模塊發(fā)出的控制命令或“控制、顯示面板”中開關(guān)矩陣發(fā)出的控制命令將9路模擬音頻信號轉(zhuǎn)換成6路模擬音頻信號輸出到“信號放大處理”部分，6路信號經(jīng)過放大以后分成兩路，一路送調(diào)制發(fā)射單元，經(jīng)“調(diào)制發(fā)射單元”調(diào)制、混合后通過天線以無線方式發(fā)射出去，一路送“控制、顯示面板”的試音接口，用于對系統(tǒng)輸出的測試與監(jiān)控?！澳M音源輸入單元”中麥克風(fēng)信號接入系統(tǒng)主機集成聲卡的輸入口用于對現(xiàn)場講話的數(shù)字化錄制，系統(tǒng)主機將麥克風(fēng)采集的音頻信號通過集成聲卡輸出至“嵌入式計算機控制單元”的信號前置處理模塊，作為現(xiàn)場講話廣播輸出或錄音的試播輸出?？ㄗ饕菍鹘y(tǒng)錄音磁帶信號轉(zhuǎn)換成通用模擬音頻信號。主機通過串口COM1口向“嵌入式計算機控制單元”輸出控制命令，并接收嵌入式計算機控制單元的反饋信息。嵌入式計算機控制單元中主控制模塊接收系統(tǒng)主機的控制命令，控制溫度顯示模塊、指示燈驅(qū)動模塊、電源控制模塊和繼電器矩陣的操作。電源控制模塊的輸出接入控制顯示面板上的電源開關(guān)按鈕，形成繼電器、面板開關(guān)的互鎖連接和同時控制。電源開關(guān)按鈕的輸出分別控制調(diào)制發(fā)射模塊和風(fēng)扇1-3的電源。調(diào)制發(fā)射單元負責(zé)音頻信號的調(diào)制混合和發(fā)射，包含調(diào)制發(fā)射模塊、發(fā)射天線、接收裝置，調(diào)制發(fā)射模塊、發(fā)射天線為通用調(diào)頻調(diào)制器及發(fā)射天線，本產(chǎn)品選用的是無錫華康廣播電視設(shè)備廠出HTF-6005型調(diào)制器及配套天線；接收裝置為普通調(diào)頻收音機、調(diào)頻收音耳機等(頻率范圍FM 70-108M)本產(chǎn)品選用的是福建泉洲電教設(shè)備有限公司生產(chǎn)的QS2000B帶收音裝置的耳機。
本產(chǎn)品軟件由兩部分組成，包括運行于主機平臺的IBS管理和控制軟件以及運行于嵌入式計算機平臺的控制軟件。
1)IBS智能控制軟件為基于WEB平臺自主開發(fā)的一套整個產(chǎn)品的管理控制軟件主要功能有(1)主界面顯示當(dāng)天播放計劃以及當(dāng)前播放進程；(2)系統(tǒng)設(shè)置包括用戶設(shè)置，頻道設(shè)置，通信設(shè)置，定時設(shè)置等；(3)播放控制包括發(fā)布通知，插播節(jié)目，播放控制，設(shè)備管理等；(4)數(shù)據(jù)庫管理包括節(jié)目添加，播放計劃制定等；(5)實用工具包括錄音機，音頻文件格式轉(zhuǎn)換工具等；2)資源數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品出廠時資源庫內(nèi)預(yù)裝了相應(yīng)資源，用戶在使用時可添加用戶自己的資源。
3)單片計算機控制軟件用C51開發(fā)的與本產(chǎn)品配套的控制軟件。
參見圖1-圖10，本實用新型具體電路連接關(guān)系如下1)主機控制單元與嵌入式計算機控制單元間的連接關(guān)系a、“主機控制單元”的輸出(集成聲卡及六路PCI外置聲卡的音頻輸出)分別接“嵌入式計算機控制單元”中“信號前置處理模塊”(見圖6)的S0-S6；b、“嵌入式計算機控制單元”中“主控制模塊”(見圖3)的RS232接口連接主機COM1口，SW_PC接主機的開關(guān)機按鈕。
2)模擬音源輸入單元與嵌入式計算機控制單元間的連接關(guān)系a、“模擬音源輸入單元”的輸出(卡座1-2的音頻輸出)分別接“嵌入式計算機控制單元”中“信號前置處理模塊”(見圖6)的S_REC1和S_REC2。
b、“嵌入式計算機控制單元”中“電源控制模塊”(見圖5)中的P_REC1和P_REC2分別接卡座1和卡座2的電源接口。
3)嵌入式計算機控制單元與調(diào)制發(fā)射單元間的連接關(guān)系“嵌入式計算機控制單元”中“信號放大處理模塊“(見圖9)中JK_OUT1-JK_OUT6分別接調(diào)制器1-6的信號輸入接口。
4)嵌入式計算機控制單元與控制顯示面板間的連接關(guān)系a、嵌入式計算機控制單元中狀態(tài)指示燈驅(qū)動模塊(見圖10)的L_BC接口接控制顯示面板中“系統(tǒng)開啟”工作狀態(tài)指示燈，L_TA接口接控制顯示面板中“溫度報警”工作狀態(tài)指示燈，L_T1-L_T6接口分別接“控制顯示面板”中“頻道一”-“頻道六”工作狀態(tài)指示燈；b、嵌入式計算機控制單元中電源控制模塊(見圖5)中的SW_REC接口的第1、2腳接控制顯示面板中卡座一、卡座二電源開關(guān)的常開端，第3、4腳接卡座一電源開關(guān)的公共端，第5、6腳接卡座二電源開關(guān)的公共端；L_REC1和L_REC2分別接“控制顯示面板”中卡座一、卡座二電源指示燈；c、嵌入式計算機控制單元中電源控制模塊(見圖5)中的JK_POWER接口分別接控制顯示面板中“調(diào)制發(fā)射”、“風(fēng)扇一”、“風(fēng)扇二”、“風(fēng)扇三”電源開關(guān)的常閉端；d、嵌入式計算機控制單元中卡座信號切換模塊(見圖7)中的R1_SW1、R1_SW2、R1_SW3接口分別接“控制顯示面板”中“卡座一輸出設(shè)置”的“頻道一”-“頻道三”信號切換開關(guān)的公共端；R2_SW1、R2_SW2、R2_SW3接口分別接“控制顯示面板”中“卡座二輸出設(shè)置”的“頻道四”-“頻道六”信號切換開關(guān)的公共端；e、嵌入式計算機控制單元中廣播信號切換模塊(見圖8)中的B_SW1-B_SW6接口分別接“控制顯示面板”中“廣播信號輸出”的“頻道一”-“頻道六”信號切換開關(guān)的公共端；f、嵌入式計算機控制單元中信號前置處理模塊(見圖6)中的R1_OUT接口接“控制顯示面板”中“卡座一輸出設(shè)置”的“頻道一”-“頻道三”信號切換開關(guān)的常開端；R2_OUT接口接“控制顯示面板”中“卡座二輸出設(shè)置”的“頻道四”-“頻道六”信號切換開關(guān)的常開端；RB_SW1接口接“控制顯示面板”中“廣播-錄音”切換開關(guān)的公共端；RB_SW2接口接“控制顯示面板”中“廣播-錄音”切換開關(guān)的常開端；BC_OUT接口接“控制顯示面板”中“廣播信號輸出”的“頻道一”-“頻道六”信號切換開關(guān)的常開端；g、“嵌入式計算機控制單元”中“信號放大處理模塊“(見圖9)中JK_OUT1-JK_OUT6分別接“控制顯示面板”中“音頻輸出插口”的“頻道一”-“頻道六”接口。
5)電源連接220V交流電經(jīng)電源插座、空氣開關(guān)和漏電保護器進入”總電源”開關(guān)，“總電源”開關(guān)輸出接入“主機控制單元”和“嵌入式計算機控制單元”的開關(guān)電源、“嵌入式計算機控制單元”中“電源控制模塊”(見圖5)的JP_IN接口以及“控制顯示面板”中“調(diào)制發(fā)射”、“風(fēng)扇一”、“風(fēng)扇二”、“風(fēng)扇三”電源開關(guān)的常開端；“調(diào)制發(fā)射”、“風(fēng)扇一”、“風(fēng)扇二”、“風(fēng)扇三”電源開關(guān)的公共端分別接調(diào)制器、風(fēng)扇一、風(fēng)扇二、風(fēng)扇三的電源輸入以及相應(yīng)的電源指示燈。
工作原理1)定時播放中央控制主機根據(jù)定時播放計劃分別將播放內(nèi)容轉(zhuǎn)換成模擬音頻信號，經(jīng)繼電器開關(guān)矩陣進入音頻放大電路進行前置處理，然后輸出到調(diào)頻調(diào)制器進行調(diào)制，最后經(jīng)復(fù)用放大后經(jīng)發(fā)射天線發(fā)射。終端用戶用普通調(diào)頻收音機，調(diào)頻無線耳機等接收廣播節(jié)目。
2)插播節(jié)目根據(jù)用戶設(shè)置的播放頻道和播放內(nèi)容，主機首先中斷所選頻道的定時播放計劃，然后播放用戶插播的內(nèi)容(信號流程同定時播放)，播放完畢自動返回定時播放計劃。
3)發(fā)布通知用戶首先通過軟件或控制顯示面板上的控制按扭選擇為廣播方式(與之對應(yīng)的為錄音方式，采集的信號進入主機)，使麥克風(fēng)采集的信號輸出到廣播通道，然后通過軟件或控制顯示面板上的控制按扭控制廣播信號經(jīng)繼電器開關(guān)矩陣輸入相應(yīng)的頻道(其它流程同定時播放)。
4)錄音用戶首先通過軟件或控制顯示面板上的控制按扭選擇為錄音方式，由系統(tǒng)軟件所附帶的錄音機將麥克風(fēng)采集的信號轉(zhuǎn)換為WAVE音頻信號并儲存于主機硬盤。用戶可通過軟件附帶的轉(zhuǎn)換工具將WAVE音頻信號轉(zhuǎn)換為MP3格式。
5)智能控制自動開啟和關(guān)閉定時播放計劃(由系統(tǒng)軟件完成)自動開關(guān)主機，系統(tǒng)軟件將用戶設(shè)置的定時開關(guān)時間經(jīng)串口傳輸?shù)角度胧接嬎銠C，由時鐘日歷芯片根據(jù)設(shè)定的開關(guān)機時間發(fā)出開關(guān)機信號，由嵌入式計算機控制主機的開關(guān)。
6)模擬信號輸入首先通過軟件或控制顯示面板上的控制按扭接通需用的卡座電源，卡座輸出的音頻信號經(jīng)繼電器開關(guān)矩陣輸出到用戶指定的頻道(其它流程同定時播放)。
7)機柜溫度監(jiān)控嵌入式計算機定時采集溫度傳感器輸出信號，并在面板上顯示所測定的溫度值，并根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定自動啟動或關(guān)閉散熱裝置。
具體電路分析1)主控制電路(見圖3主控制電路)圖3中IC1(AT89C51)為嵌入式單片計算機(MCU)，負責(zé)整個控制模塊的控制與計算等，ATMEL89系列單片計算機是目前市場上使用最廣泛、開發(fā)技術(shù)最成熟、價格較低的八位單片計算機，內(nèi)嵌8位CPU，128或256位RAM，4K或8K FLASH存儲器，它擁有32個I0口，六個中斷源，兩個16位定時計數(shù)器，是嵌入式控制系統(tǒng)最為理想的選擇。
IC2(MAX813)是系統(tǒng)監(jiān)控和復(fù)位芯片，它的第7腳接IC1的第9腳(復(fù)位信號)，上電時為MPU提供復(fù)位信號；它的第6腳接IC1的第12腳，提供看門狗功能，它由IC1定時復(fù)位，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)死機或運行不正常時自動復(fù)位MPU。
由晶振X1和電容C1_1和C1_1組成外部時鐘電路接IC1的第18、19腳為MCU提供時鐘。
IC1的第1腳驅(qū)動發(fā)光二極管L1用來指示MCU運行狀態(tài)，其中R1_2為限流電阻。
集成電路IC3(MAX202)為電平轉(zhuǎn)換電路，MCU的第10、11腳接IC3(MAX202)的第11、12腳，經(jīng)IC3將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232電平，由IC3的第13、14腳輸出，構(gòu)成RS232串行接口，與主機進行通信。L2、L3并聯(lián)于IC3的第11、12腳用來指示RS232串口通信狀態(tài)，TV1、TV2(P6KE6.5)為瞬態(tài)電壓抑制器，并聯(lián)于IC3的第13、14腳用來保護RS232串行接口。
集成電路(DS18B20)為溫度傳感器，IC1的第2腳接DS18B20的第2腳，用于讀取溫度傳感器DS1820測定的溫度值。
IC1的第7腳控制繼電器RLI_1吸合，當(dāng)IC1的第7腳為高電平時，繼電器RL1_1的斷開，當(dāng)IC1的第7腳為低電平時，繼電器RL1_1的閉合，從而用來控制主機電源的開關(guān)，電阻R1_7二極管D1_2起續(xù)流保護作用，2PIN(SW_PC)為2芯接插件。
IC1的第3、4腳經(jīng)電阻R1_3、R1_4上拉后構(gòu)成IIC總線接IC4的第5、6腳，用于讀寫PCF8563的時鐘信息；PCF8563是實時日歷時鐘芯片，它由X2、C7組成的外部時鐘電路提供時鐘，第3腳接IC1的13腳，提供定時中斷，PCF8563在系統(tǒng)運行時由VCC供給+5V電源，在系統(tǒng)掉電時由備份電池(3.6V)提供電源。
JK_PC構(gòu)成電源控制接口連接到電源控制模塊(見圖5)；集成電路U1、U2、U3、U6(74HC377)為三態(tài)鎖存器，由IC1的P0、P2口和WR信號擴展為四個輸出口，分別用于控制卡座信號切換繼電器、廣播信號切換繼電器、電源控制繼電器和狀態(tài)指示燈。IC1的P0口(引腳32-39)接U1、U2、U3、U6的輸入(D0-D7)(引腳3、4、7、8、13、14、17、18)，P27、P26、P25、P24(引腳28、27、26、25)為擴展I0口的片選信號，分別接U1、U2、U3、U6的第一腳，WR為鎖存信號，接U1、U2、U3、U6的第11腳，用于將P0口信號鎖存到U1、U2、U3、U6的輸出端。
集成電路U4、U5(74HC244)為總線放大器；U4的輸入端1A1-1A4、2A1-2A4(引腳2、4、6、8、11、13、15、17)與IC1的P0口(引腳32-29)相連，U4的輸出端放大后的信號1Y1-1Y4、2Y1-2Y4(引腳3、5、7、9、12、14、16、18)通過接插件JK-DISP連接到溫度顯示模塊(見圖4)；U5輸入端1A1-1A3(引腳2、4、6)分別與IC1的LEDH、LEDL、WR(引腳25、24、16)相連用來將IC1的P0口信號、片選信號(LED_H、LED_L)和WR鎖存信號放大通過接插件JK-DISP連接到溫度顯示模塊(見圖4)。
ATX_POWER為電源接插件，有它提供VCC+5V、+12V、-12V三路電源，電容C1-C10E1-3起去偶濾波作用。
2)溫度顯示模塊(見圖4溫度顯示模塊)兩位溫度顯示數(shù)碼管(共陽)采用靜態(tài)顯示的驅(qū)動方式，集成電路U1、U2(74HC377)為三態(tài)鎖存器，主控制電路中IC1的P0口數(shù)據(jù)總線經(jīng)U4(見圖3)驅(qū)動后接U1、U2的輸入端，主控制電路中IC1的P23、P24經(jīng)U5驅(qū)動后分別接U1、U2的第一腳作為U1、U2的片選信號，主控制電路中IC1的WR信號經(jīng)U5驅(qū)動后接U1、U2的第11腳作為鎖存信號。U1的輸出接溫度顯示十位(DS1)的段信號(a-g)，U2的輸出接溫度顯示個位(DS2)的段信號(a-g)，DS1和DS2的公共端接VCC。
3)電源控制模塊(見圖5電源控制模塊)本電路為六組繼電器開關(guān)電路，繼電器由三極管電路驅(qū)動，JK_PC接口用于從主控制模塊接入控制信號，JP_IN接口接入220V交流電，JK_POWER、SW_REC將繼電器輸出接入控制顯示面板上相應(yīng)的電源控制開關(guān)，構(gòu)成繼電器與開關(guān)的互鎖控制，P_REC1、P_REC2分別向卡座一、卡座二提供電源，L_REC1、L_REC2接控制顯示面板上卡座一、卡座二的電源指示燈，用于指示卡座一、卡座二電源的工作狀態(tài)。
以第一組為例，當(dāng)PC_TF為高電平時，T1導(dǎo)通，繼電器RL1吸合，220V IN與TF接通，當(dāng)PC_TF為低電平時，T1截止，繼電器RL1斷開，220V IN與TF斷開，以此控制調(diào)制器電源的開關(guān)，其余五組的工作原理與此相似。
4)信號前置處理模塊(見圖6信號前置處理模塊)由主機聲卡1-聲卡6輸出的音頻信號分別接入S1-S6，R2_1-R2_12用于將雙聲道音頻信號混合為單聲道信號，以DS2_1-DS2_3組成的三路放大電路分別將卡座一、卡座二和主機集成聲卡輸出的音頻信號進行放大處理；如卡座輸出的音頻信號(S_REC1)經(jīng)可調(diào)電阻RW2_1(10K)進行電平調(diào)節(jié)后輸入集成電路LM386N第3腳，經(jīng)集成電路LM386N放大后從第5腳輸出，經(jīng)電容E2_2偶合后分別輸出至調(diào)頻調(diào)制器進行處理和控制顯示板上的接口用于測試。
由繼電器RL2_1組成的繼電器開關(guān)電路用于在錄音和廣播之間進行切換，當(dāng)SW_RB為低電平時，T2_1導(dǎo)通，RL2_1吸合，由麥克風(fēng)采集的音頻信號進入廣播通道，反之，當(dāng)SW_RB為高電平時，T2_1截止，RL2_1斷開，由麥克風(fēng)采集的音頻信號進入主機，用于聲音的錄制。5)卡座信號切換模塊(見圖7卡座信號切換模塊)以第一組為例，其余五組的工作原理相同。
主控制電路中U1的第19腳接R4_1，控制開關(guān)管T4_1的通斷，當(dāng)U1的第19腳為低電平時，T4_1導(dǎo)通，繼電器RL4_1吸合，卡座信號進入R1_SW1，相反，當(dāng)U1的第2腳為高電平時，T4_1截止，繼電器RL4_1斷開，音頻信號進入R1_SW1。
6)廣播信號切換模塊(見圖8廣播信號切換模塊)。
廣播信號切換以第一組為例，其余五組的工作原理相同。
主控制電路中U2的第2腳接RR3_1，控制開關(guān)管T3_1的通斷，當(dāng)U2的第2腳為低電平時，T3_1導(dǎo)通，繼電器RL3_1吸合，廣播信號進入INFO_OUT1，相反，當(dāng)U2的第2腳為高電平時，T3_1截止，繼電器RL3_1斷開，音頻信號進入INFO_OUT1。
7)信號放大處理模塊(見圖9信號放大處理模塊)以第一組為例，其余五組的工作原理相同。
LM386N為音頻放大器，由廣播信號切換開關(guān)輸出的音頻信號INFO_OUT1(見圖8)經(jīng)可調(diào)電阻RW1進行電平調(diào)節(jié)后輸入LM386N第3腳，放大后經(jīng)LM386N第5腳輸出，然后經(jīng)電容E5_2濾波后分別輸出至調(diào)頻調(diào)制器進行處理和控制顯示板上的接口用于測試。
8)狀態(tài)指示燈驅(qū)動模塊(見圖10狀態(tài)指示燈驅(qū)動模塊)這是一個八路繼電器開關(guān)電路，繼電器SY-5W-K由TTL電平直接驅(qū)動，以第一組為例，當(dāng)控制信號L_BC為低電平時，RELAY6_1吸合，L_BC接口的第二腳與VDD接通；當(dāng)控制信號L_BC為高電平時，RELAY6_1斷開，L_BC接口的第二腳與VDD斷開。R6_1對控制信號L_BC起上拉作用，阻尼二極管對繼電器線圈起保護作用。
附主要集成電路型號AT89C51MAX813MAX202DS18B2074HC24474HC377PCF8563TLM386N
權(quán)利要求1.一種全自動多功能多通道智能無線廣播設(shè)備，其特征在于由主機控制單元、嵌入式計算機控制單元、模擬音源輸入單元、控制顯示面板、調(diào)制發(fā)射單元構(gòu)成，主機控制單元包括系統(tǒng)主機、顯示器和校園網(wǎng)接口，主機控制單元是整個設(shè)備的控制中心、IBS智能軟件運行平臺和資源數(shù)據(jù)庫的載體，采集模擬音源，連接校園網(wǎng)，輸出數(shù)字信號，主機通過顯示器為用戶操作提供人機界面，通過網(wǎng)絡(luò)接口與校園網(wǎng)連接，主機根據(jù)用戶控制或定時設(shè)置，將存放在主機數(shù)據(jù)庫內(nèi)的音頻文件通過擴展的聲卡將數(shù)字音頻信號轉(zhuǎn)換成通用的模擬左、右聲道音頻信號輸出至嵌入式計算機控制單元；嵌入式計算機控制單元是智能控制的執(zhí)行單元，執(zhí)行主機控制單元的命令，處理和切換音頻信號，進行狀態(tài)信號的指示，它包括七個部分；信號前置處理、繼電器矩陣、信號放大處理、主控制模塊、溫度顯示模塊、指示燈驅(qū)動模塊、電源控制模塊，由主機輸出的多路左右聲道模擬音頻信號及卡座輸出的左右聲道模擬音頻信號送入前置處理模塊進行混合和放大后，輸出多路混合模擬音頻信號到繼電器矩陣，繼電器矩陣與面板上的開關(guān)矩陣互鎖連接控制，繼電器矩陣根據(jù)主控制模塊發(fā)出的控制命令或控制顯示面板中開關(guān)矩陣發(fā)出的控制命令將多路模擬音頻信號轉(zhuǎn)換輸出到信號放大處理部分，多路信號經(jīng)過放大以后送調(diào)制發(fā)射單元，經(jīng)調(diào)制發(fā)射模塊調(diào)制、混合后通過發(fā)射天線發(fā)射出去，由接收裝置接收，同時模擬音頻信號放大處理后還送至控制顯示面板上的試音接口，用于測試與監(jiān)控；模擬音源輸入單元中麥克風(fēng)信號接入主機集成聲卡的輸入口，對現(xiàn)場講話進行數(shù)字化錄制，主機將麥克風(fēng)采集的音頻信號通過集成聲卡后同樣輸出至嵌入式計算機控制單元的信號前置處理模塊；主機通過串口COM1口向嵌入式計算機控制單元輸出控制命令，并接收其反饋信息，嵌入式計算機控制單元中的主控制模塊接收主機的控制命令后，控制溫度顯示模塊、指示燈驅(qū)動模塊、電源控制模塊和繼電器矩陣的操作，電源控制模塊的輸出接入控制顯示面板上的電源開關(guān)接鈕，形成繼電器、面板開關(guān)的互鎖連接控制，電源開關(guān)按鈕的輸出分別控制調(diào)制發(fā)射模塊電源和風(fēng)扇電源。
專利摘要一種全自動多功能多通道智能無線廣播設(shè)備，由主機控制單元、嵌入式計算機控制單元、模擬音源輸入單元、控制顯示面板、調(diào)制發(fā)射單元構(gòu)成，主機采集模擬音源、與校園網(wǎng)連接、輸出數(shù)字信號，主機輸出多路音頻信號經(jīng)信號前置處理、繼電器矩陣切換、信號放大處理、調(diào)制發(fā)射、用戶接收裝置接收，卡座、麥克風(fēng)音源可同時輸入，控制顯示面板互鎖控制，控制模擬控制繼電器矩陣、電源、溫度顯示、指示燈等相關(guān)模塊操作。本實用新型設(shè)計合理，功能齊全，智能化程度高，技術(shù)性能優(yōu)良，是一種新型的數(shù)學(xué)設(shè)備，值得大力推廣應(yīng)用。
文檔編號H04H60/76GK2710256SQ20042003588
公開日2005年7月13日 申請日期2004年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月17日
發(fā)明者唐國民 申請人:唐國民