傳統(tǒng)的廣播系統(tǒng),，一般需要由人工定時操作，且只能實(shí)現(xiàn)一路廣播,，功能少,；傳統(tǒng)的打鈴設(shè)備，音源單一,，聲音刺耳,。隨著學(xué)校教學(xué)改革的不斷深入，這些電教設(shè)備已不能滿足學(xué)校的要求和發(fā)展,。根據(jù)學(xué)校的需求,，筆者利用電腦多媒體技術(shù)和單片機(jī)技術(shù),，結(jié)合CATV系統(tǒng)設(shè)計(jì)出了智能校園廣播/考試系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)多路調(diào)頻廣播,，而且可以尋址廣播,，控制校園任一廣播終端的功能操作，如廣播開關(guān),、聲音調(diào)節(jié)和頻道切換等,；同時廣播終端也可以對自已的廣播功能進(jìn)行操作；還可以通過播控電腦進(jìn)行全自動定時廣播,，實(shí)現(xiàn)打鈴,、課間操、課間音樂,、年級語言考試等功能,。因此，該系統(tǒng)是學(xué)?，F(xiàn)代教育“三網(wǎng)”工程的一個較佳選擇,。
1 系統(tǒng)組成和各部分功能
　　智能校園廣播/考試系統(tǒng)的組成如圖1所示。該系統(tǒng)充分利用校園原來的CATV網(wǎng)絡(luò),，將各種音源設(shè)備的音頻信號通過電視射頻調(diào)制器,，調(diào)制成不同頻道的射頻電視信號，與CATV信號共纜傳輸?shù)綇V播終端,，廣播終端通過多媒體電子調(diào)諧器" title="調(diào)諧器">調(diào)諧器將欲接收頻道的音頻信號解調(diào)出來,，進(jìn)行功率放大，驅(qū)動喇叭實(shí)現(xiàn)廣播,。

　　音源設(shè)備包括播控電腦的聲卡,、話筒、DVD,、卡座等,，用以輸出音源信號；多路前置放大器分別放大各路音源信號,，使之達(dá)到電視射頻調(diào)制器音頻輸入所需的電平,；電視射頻調(diào)制器將各音源設(shè)備輸出的音源信號，分別調(diào)制到不同電視頻道的載波頻率上,，調(diào)制器音頻輸入端子接收音頻信號,，而視頻輸入端子則懸空不接；整個系統(tǒng)受控于一臺播控電腦,，播控電腦通過COM口發(fā)出控制信號,，經(jīng)RS-232/RS-485轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成485格式總線信號，傳輸?shù)?a class="cblue" href="http://forexkbc.com/search/?q=智能控制器" title="智能控制器">智能控制器和廣播終端，以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制,；智能控制器將接收到的播控電腦控制信號譯碼,，控制音源設(shè)備的工作狀態(tài)(開啟、關(guān)閉,、播放等),；廣播終端的功能是將音頻信號解調(diào)出來實(shí)現(xiàn)廣播，可由播控電腦和廣播終端分別控制,。
2 硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)
2.1 智能控制器
　　智能控制器的作用是將接收的播控電腦指令轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的紅外遙控" title="紅外遙控">紅外遙控信號,，紅外遙控信號具有自學(xué)習(xí)功能，用以控制音源設(shè)備的工作狀態(tài),。智能控制器組成如圖2所示,，主控制以單片機(jī)AT89C52為核心。 紅外遙控信號由一串編碼脈沖經(jīng)過38~40kHz載頻調(diào)制而成,，紅外遙控信號的自學(xué)習(xí)功能則通過測量解調(diào)后的編碼脈沖的高電平" title="高電平">高電平寬度與低電平寬度,，并依脈沖次序?qū)挾葦?shù)據(jù)寫入存儲器來實(shí)現(xiàn)。紅外遙控信號的還原只需從存儲器取出已學(xué)習(xí)的存儲數(shù)據(jù),，產(chǎn)生原來的編碼脈沖串" title="脈沖串">脈沖串,，并調(diào)制成紅外信號來實(shí)現(xiàn)。

　　紅外遙控信號自學(xué)習(xí)時,，紅外接收器(SFH506-38)負(fù)責(zé)將待學(xué)習(xí)的紅外遙控信號解調(diào),，解調(diào)后的遙控編碼脈沖串直接送入AT89C52的和T0腳，由單片機(jī)AT89C52對各個脈沖的高電平寬度與低電平寬度進(jìn)行測量,，具有I²C總線接口的E²PROM芯片AT24C64作為存儲器,，用來保存遙控編碼脈沖串高電平與低電平的寬度數(shù)據(jù)，各功能紅外遙控信號在E²PROM中占用相應(yīng)的空間,。
　　AT89C52通過MAX3082接收播控電腦指令，將其譯碼轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的遙控編碼脈沖信號從P1.1輸出,，并與P1.0輸出的38kHz載波信號進(jìn)行“或非”完成調(diào)制,，經(jīng)9013驅(qū)動后，由紅外發(fā)光二極管發(fā)出紅外遙控信號,，控制音源設(shè)備工作狀態(tài),。
2.2 廣播終端
　　廣播終端硬件原理圖如圖3所示?？刂坪诵臑锳T89C51單片機(jī),，多媒體電子調(diào)諧器TCL2002MB-2為廣播接收解調(diào)模塊。廣播終端由廣播接收解調(diào),、聲音控制,、功放、按鍵,、顯示,、存儲,、總線驅(qū)動等模塊組成，廣播接收解調(diào),、聲音控制,、數(shù)據(jù)存儲都采用I²C總線控制模式，單片機(jī)的P1.7定義為SDA,，P1.6定義為SCL,。

2.2.1 廣播接收解調(diào)模塊
　　TCL2002MB-2是TCL公司專為計(jì)算機(jī)多媒體環(huán)境中的射頻應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，體積小,、結(jié)構(gòu)緊湊,、性能穩(wěn)定，可直接從射頻信號解調(diào)出峰值為1V的視頻信號和音頻信號,，可解調(diào)的射頻信號覆蓋了全部電視頻道,，調(diào)諧和波段切換是通過編程數(shù)字鎖相環(huán)系統(tǒng)完成的，控制信息由I²C總線寫入,。在廣播終端中只使用調(diào)諧器的音頻輸出,，而視頻輸出不用。
　　TCL2002MB-2的I²C寫模式如表1所示,，而I²C寫控制方式邏輯如表2所示,。其中，MA1和MA0的取值由調(diào)諧器AS引腳電壓決定,，通常使AS引腳接地,，此時MA1MA0為00；CP用于設(shè)置調(diào)諧速度,，通常置CP=0,，調(diào)諧為中速；T₂T₁T₀置為001,；RSARSB為調(diào)諧步長設(shè)置,，通常置為11，調(diào)諧步長為62.5kHz,，可以正確調(diào)諧到所需頻道,；UHF、VH,、VL為波段開關(guān),，1為關(guān)閉，0為打開,；N14～N0為編程分頻比,，可由公式計(jì)算得到，f_RF(pc)為欲接收頻道的圖像載頻，單位為MHz,。

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　　各個頻道的編程分頻比和程序一起燒寫固化在單片機(jī)ROM里,，收聽頻道選擇時，單片機(jī)通過查表取出欲接收頻道的編程分頻比,，以表1規(guī)約的I²C寫模式寫入調(diào)諧器,，進(jìn)行調(diào)諧，解調(diào)出音頻信號,。參考文獻(xiàn)^[1]中提出一種按平臺模式設(shè)計(jì),、適用于80C51系列單片機(jī)的虛擬I²C總線軟件包，可依規(guī)約的讀寫模式直接調(diào)用該I²C總線軟件包的數(shù)據(jù)讀寫子程序,，對調(diào)諧器和其他I²C總線器件實(shí)現(xiàn)操作,。
2.2.2 數(shù)字音量、音調(diào)控制與功放模塊
　　為了實(shí)現(xiàn)播控電腦和廣播終端對廣播終端音量和音調(diào)進(jìn)行控制,，系統(tǒng)選用PHILIPS的TDA 7315雙聲道數(shù)字音頻處理器,，TDA7315可以實(shí)現(xiàn)音量、音調(diào),、聲道均衡控制,，所有控制信息由CPU通過I²C總線寫入。
　　TDA7315的寫入模式如表3所示,，而I²C寫控制方式邏輯表如表4所示,。其中A2A1A0為000時，音量衰減為0dB,由000遞增至111時,，音量以1.25dB步長衰減,；B2B1B0 為000時，音量衰減為0dB,由000遞增至111時,，音量以10dB步長衰減,；L為0時音量打開，為1時靜音,；C3C2C1C0為0111時,，音調(diào)衰減為0dB，由0111遞減至0000時,，音調(diào)以2dB步長衰減，由0111遞增至1111時,，音調(diào)以2dB步長遞增,。

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　　調(diào)整音量、音調(diào)時,，單片機(jī)從E²PROM讀出當(dāng)前值,，進(jìn)行增、減運(yùn)算，再將運(yùn)算結(jié)果以表3規(guī)約的寫模式寫入TDA7315實(shí)現(xiàn)相應(yīng)控制,。
　　功放模塊采用TDA2030,，每路輸出功率可達(dá)12W，能滿足大部分廣播終端的要求,。
2.2.3 總線驅(qū)動,、顯示、接地及地址設(shè)置
　　廣播終端與播控電腦通信使用RS-485規(guī)范,，AT89C51通過串行口接入RS-485總線,，總線驅(qū)動采用MAX3082，可以掛接256個終端,，能滿足大多數(shù)學(xué)校的要求,。
　　 圖3所示的2位LED數(shù)碼管可以顯示收聽頻道、音量,、音調(diào)等狀況,，默認(rèn)顯示為當(dāng)前的收聽頻道，當(dāng)選擇聲音操作時可顯示當(dāng)前音量,、音調(diào)狀況,。顯示電路采用靜態(tài)掃描方式，CD4513為BCD-7段鎖存/譯碼驅(qū)動器,，P1.0,、P1.1、P1.2,、P1.3輸出顯示數(shù)字的BCD碼,，P1.4、P1.5產(chǎn)生位輸入鎖存信號,。
　　廣播終端面板的“STATUS”接鍵實(shí)現(xiàn)音量,、音調(diào)、頻道功能轉(zhuǎn)換,，“UP”,、“DOWN”按鍵實(shí)現(xiàn)音量、音調(diào),、頻道增減,。單片機(jī)通過判別P2.2的低電平次數(shù)作出相應(yīng)功能改變，通過判別P2.1,、P2.0的低電平作出音量,、音調(diào)和頻道的改變，并將設(shè)置值寫入I²C總線式的E²PROM(AT24CO2)中記憶,。
　　各廣播終端串接在RS-485總線上,，播控主機(jī)通過多機(jī)通信方式與各個廣播終端通信,，每個廣播終端都有自已的地址，單片機(jī)通過讀DIP開關(guān)狀態(tài)設(shè)定終端的地址,。
3 軟件設(shè)計(jì)
3.1 播控主機(jī)軟件
　　播控電腦的軟件主要由自動播放模塊和控制模塊等組成,。自動播放模塊包括播放庫與定時播放模塊。播放庫可存放海量的音源文件,，音源文件格式為MP3,，通過數(shù)據(jù)庫技術(shù)可以不斷添加新的MP3格式聲音文件，并歸類,；將MP3播放器嵌入定時播放模塊,，定時播放模塊可以設(shè)定播放時間、播放具體的歌曲,，也可以設(shè)定播放某類歌曲,，啟動聲卡定時播放鈴聲、課間操及課間休息音樂等,；控制模塊完成命令的發(fā)送,，包括對廣播終端和廣播設(shè)備命令。整套軟件采用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法,，使用可視化的編程工具DELPHI,，電腦與其他設(shè)備的通信使用控件MSCOMM，數(shù)據(jù)庫采用SYBASE系統(tǒng),。
3．2 智能控制器軟件
　　智能控制軟件的核心為紅外遙控信號自學(xué)習(xí)模塊和紅外遙控信號發(fā)射模塊,，其程序框圖如圖4所示。

　　在紅外遙控信號自學(xué)習(xí)時,，定時器T0和T1定義為工作方式1,，T0的GATE位置位，INT0外部中斷方式置為邊沿觸發(fā),。無紅外信號時,，紅外接收器輸出高電平；有紅外信號時,，紅外接收器輸出的脈沖串由高電平往低電平跳變,，引起INT0外部中斷。每次INT0外部中斷時首先停止定時,，記錄T0,、T1的計(jì)數(shù)值(T0的計(jì)數(shù)值為脈沖的高電平寬度，而低電平寬度為T1的計(jì)數(shù)值減去T0的計(jì)數(shù)值),，然后T0,、T1計(jì)數(shù)值清零，并重新啟動定時,，同時將高電平與低電平的寬度數(shù)據(jù)寫入AT24C64中保存,。依此逐一測出遙控編碼脈沖串的各個高電平與低電平的寬度，并按次序存放在E²PROM中記憶,。
　　在紅外遙控信號發(fā)射時,，T0置于工作方式1，按指令查表,，依次從E²PROM中取出已學(xué)習(xí)的存儲的高電平與低電平的寬度數(shù)據(jù),，賦計(jì)數(shù)初值給定時器T0并啟動，計(jì)數(shù)初值為測量值反碼,，通過T0中斷,，在P1.1還原出紅外遙控編碼脈沖串。
3．3 廣播終端軟件
　　廣播終端上電復(fù)位后,，即進(jìn)入等待接收控制命令狀態(tài),，命令處理程序框圖如圖5所示。