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智能数码广播系统的研究与开发 摘要 餐麓数礤广疆系绫，麓肇翡说，帮撬遴过徽垄谤癸穰寒控嗣，并能数字显承 广播全过程的广播方式。随着企业日益大型化、现代化的发展，强生产过程中 对管理和信息的传递要求越来越高。目前信息传递主露靠普通人工广播来完成， 由于其蠡隽骥蠢戆弱疆瞧，事实上已经不堪重受。智能数码广摇作为一耱人工 广播的替代傣怠传递方法，由于采用计算祝控制，暴备灵活、准确、高效、可 靠等特点，现在己经引起许多生产企业的重视，成为现今计算机威用领域的一 个研究热点。 逶霜予大鍪翱造鍪生产众壁靛餐戆数鹤广撵系绞楚一令宠大熬诗算疆应躅 系统，其软硬件结构都怒非常复杂的。在本论文范围内，主要的工作包括广播 系统中的硬件电路、软件编程和系统抗干扰三部分的设计实现。熬点讨论了模 块化设计、分区广播、电话广播、串翻邋讽等关键技术豹解决。 关键词：智能数码广播系统模块化设计分睡广播电话广播串口通讯抗干扰 s t u d ya n dd e v e l o p m e n t o nt h ei n t e l l i g e n td i g i t a l b r o a d c a s t i n gs y s t e m a 器s t 致a c 墨 i n t e l l i g e n td i g i t a lb r o a d c a s t i n gs y s t e mi sa n e wb r o a d c a s tm o d ew h o s e p r o c e s si sc o n t r o l l e da n dd i s p l y e db ym i c r o c o m p u t e r ，w i t ht h ed e v e l o p m e n t o ft h es c a l ea n dm o d e r n i z a t i o no fm a n u f a c t o r y ，t h ed e m a n do fm a n a g e m e n t a n di n f o r m a t i o nt r a n s f e ri np r o d u c i n gp r o c e s sb e c o m em o r ea n dm o r e s u p e r n a lt o o n o w a d a y s ，t h ep r i n c i p a lm o d eo fi n f o r m a t i o nt r a n s f e ri s m a n u a l b r o a d c a s t a c t u a l l yt h i sm a n u a l b r o a d c a s ti sn o tc o m p e t e n tf o r t h ei m p o r t a n tt a s kb e c a u s eo fi t se o n n a t u r a l1 i m i t a t i o n a sar e p l a c e d m o d eo fm a n u a l b r o a d c a s t ，i n t e l l i g e n td i g i t a lb r o a d c a s t l a gs y s t e mi s f l e x i b l e ， e x a c t ， e f f e c t u a la n dr e l i a b l eb e c a u s e o f i t s c o m p u t e r c o n t r o l l i n g n o wm a n ym a n u f a c t o r i e sa r es t u d y i n gi nt h i sf i e l d j ti sn o wb e c o m i n g8r e s e a r c hh o t s p o ti nc o m p u t e rs c i e n c e a sal a r g ec o m p u t e ra p p l i e ds y s t e m ，t h ea u t o m a t i c b r o a d c a s t i n gs y s t e m h a sac o m p l i c a t e ds t r u c t u r e 。t h ep r i n c i p a lw o r ki nt h i sd i s s e r t a t i o n i n c l u d e st h e d e s i g n a n d i m p l e m e n t a t i o no fh a r d w a r e ，s o f t w a r e ， a n t i j a m m i n g s e v e r a lp i v o t a lt e c h n i c a lf a c t e r s ，s u c h8 sm o d u l a r i z a t i o n d e s i g n ， a r e a - b r o a d c a s t ，t e l e p h o n e b r e o a d c a s t ， s e r i a li n t e r f a c e c o m m n i c a t i o n ，a r ee x p l a i n e di nd e t a i l k e yw o r d ：i n t e l l i g e n td i g i t a lb r o a d c a s t i n gs y s t e m m o d u l a r i z a t i o n d e s i g n ，a r e a b r o a d c a s t ，t e l e p h o n e b r o a d c a s t ，s e r i a l i n t e r f a c ec o m m u n i c a t i o n ，a n t i j a m m i n g 插图清单 图21 系统总体框图7 图2 2 定压扬声器布设方式，9 图3 1 电话广播结构框图 1 3 图32 振铃检测电路， 1 3 图33 3 1 5 6 7 内部原理图 1 4 图345 5 5 电路原理图，1 4 圈3 55 5 5 单稳触发器1 5 圈36 单稳态触发器波形罔，1 5 图3 7 忙音检测电路，1 5 图38m t 8 8 7 0 日i 脚图，1 7 图39d t m f 双音多额信号解码电路1 7 图3 1 0 电话通话电路1 8 图31 1 按键触点的机械抖动2 1 圈3 1 2 系统键煮形式2 1 图31 3 矩阵式键盘电路+ 2 2 图3 1 4m c - 2 0 4 液晶模块内部结构图2 4 图31 5 总线控制方式下字符型液显模块的接口2 5 图3 1 6d s l 3 0 2 引脚图2 5 图31 7d s l 3 0 2 接口电路2 6 圈3 】8i s b l 4 0 0 内部结构2 7 图3 1 9i s 9 1 4 2 0 引脚定义，2 7 图32 0 录放音电路2 8 图3 2 1 录放音电路时序图2 9 图32 2i c s4 2 2 按口3 1 图32 8 平衡传输方式3 l 图3 2 4 接收器电平范围3 2 图32 5r s 一4 8 5 接口3 4 图3 2 6r s 一4 8 5 单、双工通信电路3 4 图32 77 5 l b c l 8 4 引脚定义3 4 图3 2 8r s 一4 8 5 单j 二方式，3 5 图32 9r s 一4 8 5 双工方式3 5 圈33 0 p s1 4 8 0 全隔离式芯片3 6 图3 3 1r s _ 4 8 5 网络配置3 6 图33 2r s - 4 8 5 中继器3 7 圈3 3 3 广播分区 3 8 图38 4 编码音箱电路 图33 5 功放电路 图33 6 电源模块 圈4 1 主程序流程图 图42 播出控制模块流程图 图4 3 主模块流程图 图4 4 编码音箱流程图 3 9 4 0 4 1 4 3 4 3 4 4 4 4 表格清单 表3 1 双音多频的拨号代码 表3 2m c 一2 0 4 液晶模块引脚定义 表3 3i s d l 4 0 0 系列型号 表3 4i s d l 4 0 0 系列外部时钟速率选取 表3 5 串口通讯电气参数 1 6 2 4 2 7 2 8 3 3 独创性声明 本a 声明掰呈交戆学撼论文是本人褒导辑指导下进行躲研究工像及取得的研 究成果。据我所知，除了文中特别加强标注和致谢的地方外，论文中不包台其他 人已经发表娥撰写过的研究成果，也不包禽为获得垒魍兰些太擞 或其他 教育机构的学位或证书两使剐过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 傍贡献均已在论文中 乍了嘲确静谣耀并表累游意。 学谴论文羚喾签名： 露袭矽 签字嚣麓：# g 年尹嚣p 嚣 学位论文版权使罱授权书 本学位论文作者完全了解佥蟹王嫩盘堂有关保留、使用学位论文的规 定，有权傈鼹劳彝国家窝关部门或枫魏送交论文拍笈印 牛和磁懿，悫许论文 被查阅和借阅。本a 授投焱蕉至些太鲞可跌将学德论文的全部或部分态骞编 入有关数据庠进行检索可以采用影印、缩印或扫描等复制手敷保存、汇编 学位论文。 ( 傈密静攀位论文在躺密蔗逶罔奉授教书) 学位论文 乍者憝名： 傍露磅 。 箍宇强期：秘年学胃n 秘 学健论文终蠹毕遣嚣去淘： 工作单位： 通讯地址： 签字目期：岛年周f 。丑 电话：l 。# 强。囝； 邮编： 致谢 光阴似箭，转眼间我的硕士学习生涯即将过去，在已逝去的日日夜夜里， 无论是在学习、科研，还是生活方面都得到了许多老师、朋友和同学的鼎立相 助，或许感谢的语言是苍白无力的，但所有这些我将永远铭记在心。 首先，要感谢我尊敬的导师韩江教授。在近三年攻读硕士学位期间，韩老 师不但在课题研究上给了我热心指导而且在生活上也悉心关照。韩老师渊博的 知识、严谨求实的治学态度、诲人不倦的指导作风以及勇于开拓的进取精神， 是我今后学习和工作的楷模。从开始收集论文材料到选题、开题直到完成论文 的每个阶段，韩老师都严格把关、耐心审阅。同时，韩老师对人平和、亲切， 教会了我平易近人的待人处事方式。 其次，要感谢合肥工业大学机械与汽车工程学院祖瞩老师、李良初老师、 何高清老师、余道洋老师。我是在他们的指导和帮助下才完成了本科研项目的 成功验收和本论文的撰写。在这里尤其要感谢祖垣老师和李良初老师在课题研 究中给我的教导和在生活中对我的关心。 本论文的完成还要感谢c i m s 所王治森教授、夏链老师、吴焱明老师。他们 丰富的实践经验、耿直、开朗的性格以及忘我的工作精神给我留下了深刻的印 象，令我敬佩与叹服。 感谢我的同学王建兵、郭建强、程志、姜晓林、成勇、潘斌，使得我能够 在平时学习过程中与他们互相交流、互相帮助、不断提高。 感谢我的好朋友刘波、郭松青、辛达、朱建国、张天华、周晓峰，衷心祝 各位前程似锦! 最后，特别要感谢父母的养育之恩，是父母亲数十载的辛劳、一如既往地 期待与支持，使我得以完成学业。感谢我的女友，在课题研究和论文撰写 过程中，她始终如一的鼓励和支持才使我顺利完成了课题的研究和论文的撰写。 对他们的感激之情无法言表，我只有在今后工作、生活和学习中用辉煌成就来 汇报他们的殷殷之情。 作者：陆荣峰 2 0 0 6 年4 月 第一章绪论 1 。l 系统豹研究背豢帮意义 随着时代的不断进步和科学技术的飞速发展，现代企业的生产管理要求与原 来的有了鼹著差别。姆剐是电子技术、通讯技术、网络技术、计算机技术、是动 接魏技术、传感器接术等系强最宠逡技术豹高速发浸，捷金攮豹生产管理羧零大 大改善。研究表明，制造业中产品成本的5 0 一8 0 都在制造现场发生，因此现 场管理的水平与效率威接影响着工厂管理的效率和竞争力，盥按影响产品威凰、 残本、交爨麓、安全生产葶曩曼工气。我国已成为氆秀制造鼗瓣中心地区之一， 生产现场管理人员瀚数量需求十分庞大，但现有生产现场管理队伍的素质程不少 企业中还远远不能适威企业发展的需要。为了帮助提高和改善制造型企业的缴产 现场管瑷水平，智能数码广播系统_ 陂运而生“1 。 餐筑数疆广撵系统( i n t e l l i g e n td i g i t a lb r o a d c a s t i n gs y s t e m ) 蹩专为 制造型企业提供现场指挥、电话实时广播、背景密乐、业务广播及消防报警的专 业设备。本系统可以为企业各个生产车间、流水线或工位提供不同的现场指挥和 电话广攘，精筒生产城塌管理人员酾数量，提嵩现场管理效率 为企业员工提供 背景音瑟、新窝广播、韭务广播，丰富员工静垒溺，营造美好的企监氛围；在发 生火灾或紧急事故时，进行紧急广播、疏导人群溅指导现场处理工作等。所以智 能数码广播系统的研究意义重大，怒对传统企业艇产管理模式的根本突破，是当 今金数戆磅突热点瞄。 1 - 2 国内外的发展现状 进入2 l 世纪，随璜微电子技术、计算机技术、网络技术和通讯技术的发展， 公荚广撵系统( p u b l i ca d d r e s ss y s t e m ) 遣褥鬻了蓬赣发裁，壅瑗了许多赫特 点，大大改进了原有系统设备繁多、施工调试复杂、应急广措实时性差和操作繁 琐等不足。1 。其新特点可概括为以下几点： i 激用了计算机多媒体控制搜术，使系统豹多信源竣入、多通道输蹬、各 种事件秘情况下的预编程都采用了计算枫控制，使系统操撵疑简单。 2 浆用自动检测技术，在主机上及时显示设备的工作状态，为维护提供方 便的定点定位。 3 袋臻集或控毒l 方式，镬瀵爨、窿急广撵麴凌换撬久受方便，遣镬麓工枣 线等简革。 4 消防报警和现场管理专业广播设备合一，避免了各自布线、各种设备和 资源利用窭低的缺点。 5 袋翔模块讫、标准纯豹设计理念，镬系绕豹组成其翥较大静灵溪饿和可 扩展性。 6 。袋翔音频售塞懿诗冀筏存储技零，可敬褥备耱羲先确定努静巍菝信悫存 储在计算桃语音库中，实现编糕自动广播。 7 音频自动切换，可以实现系统内多音源分聪广播。 智能数码广播系统就是计算机智能控制基础上的公共广播系统，它的主要厂 商有日本j v c 、t o a 、荷兰似的p h i l i p s 等著名公司，国内的有i t s 、t x a s 等。 1 3 零系绕豹豹功藐与特患 本着系统既要先进、实用、成熟、可靠，又要做到系统开放性、可扩展性好， 兼顾投资含理、效益最佳的目的，智能化管理系统对现场设备进行集中监听、控 制和管理，使这些设备得以安全、可靠、高效地逡行，最大限度地发挥智能管理 鲍雩# 嗣，刽造安全、健康、舒遴宣人秘戆提高工佟效率静优良环境，节约能源， 并藏少维护入爨。投据本矮瓣豹嚣境需要，著续会葫戆需求建立零餐黢像管瑾系 统，其具肖以下功能： l _ 专嫩性：系统针对性强，注重实用性，怒为制造型企业定制的专业广播。 2 分睡广播：独有的任意分区功能，根据分区广播需要，可以将备个终端 根据需要设攫在不同的区内避行广播。可实现多个区域的独立控制鞠饪意组合。 3 。患避点广撵：可对霭要遴矮豹菜确定浚拳线菠工蕴遂嚣摹狻广撵，蠢不 会予捷其它工作位置的正常工作。 4 街源多：可以外按多种媒体源( 如c d 、v c d 、卡座、收音机、囊党风等) ， 也可以自行录制音源( 如现场操作规范、现场调度指令、提示音乐、消防警报等) 。 5 定时广播：用户可根据鬻要编制一日、一周或一月的定时搔放节目单， 对援救瘫蜜、搔出时闯、撵放阪域等可任意编程羧铡，诗冀枫可辗摄节瓣单囊动 定时，定杰，定蠹容播放节精，实现无入毽守。瘸户还爵绫在定时疆羧遗程中即 时修改撩放节目单，修改后立刻生效。 6 播播功能：在播放过襁中，用户可以随时停止现播放内容，强制插播其 它内容，如电话广播、m i c 讲话等，但消防紧急广播具有最高优先权。插播结束 屠，系统依然按照节基单继续援救。 ? 。邋糕逡话广撵：可稳瘸邀话薅系统遂嚣安睡广撵，转速重要黎嚣。 8 ，智能化操作：系统采用w 视性菜单提示英文界面显示，设计美戏、动感 性强、人机对话界面良好，易举易用，操作方便简单，一目了然。一般具有计算 机基础知识和英语能力的人员，通过短时间培训都能掌握。 9 数磁监视监听：具有波勰显示的监视监瞬模块可随时对整个系统进行监 视蓝辑，黥渗楚戆知道每个嚣联疆敦建客。 1 0 。可扩展性：系统容纛大。功能弃全，扩鼹髓好。 1 1 系统可靠：抗干扰能力强，可将干扰滤除溅减弱，音质优荑，失真度小。 1 2 彩功能：不仅能进行专业的现场指挥广播，还能播放背景音躲、新闻、 2 寻人广播等，丰富企业文化。 1 3 消防报警功能：当发生消防事故时，强制启动广播系统将警报信号广播 出去，可设置成对所有音箱的广播通知，也可以设置成对报警点附近的音箱广播 通知。 1 4 论文完成的主要工作 论文第一部分主要根据客户的系统设计要求，参考专业设计准则，对系统进 行总体方案的设计，使系统能满足用户的需要。 第二部分主要对系统进行模块化设计，各个模块具有不同的功能，并能有机 的组合成一个整体。设计并制作出各个模块的电路扳，进行试验。 第三部分主要对系统进行编程，同样根据模块化原理使各部分程序有机组合 起来，完成各种系统功能。 最后进行系统调试，找出问题并进行解决。 第二章智能数码广播系统总体设计 2 1 系统设计要求 1 可实现对车间各条流水线、各个工位的现场操作指令播放。 2 可自行录制各种播放内容，以完成现场不同工作。 3 每个工位安装1 只音箱，要求可对每个工位单独广播，播放通知等。 4 可任意组合对一个工位，一条流水线，或整个车间进行广播。 5 可编定一天、一周或一月的工作时间表，定时、定点，次数不受限制， 实现自动播放。 6 休息时间可播放新闻，背景音乐等，营造良好的企业文化气氛。 7 可随时插入讲话，发布重要通知。 8 厂长和车问主任办公室要求各有一部电话，可以分别实现实时广播、讲 话，无须到机房。 8 可随时对整个系统进行监视监听，能清楚的知道每个区所播放内容。 9 软件界面简洁明了，操作简单方便 1 0 可消防联动报警，当有紧急情况时，如火灾、重大事故、停电等，可进 行紧急广播。 2 2 系统设计依据 本系统的设计依照下列标准进行： 1 智能建筑设计标准( g b t5 0 3 1 4 - - 2 0 0 0 ) 2 建筑智能化系统工程设计标准( d b 3 2 1 9 1 1 9 9 8 ) 3 城市住宅建筑综合布线系统工程设计规范( c e c s 1 1 9 2 0 0 0 ) 4 建筑与建筑群综合面线系统工程设计规范( g b t 5 0 3 1 卜2 0 0 0 ) 5 民用建筑电气设计规范( j g j t 1 6 9 2 ) 6 系统接地的型式及安全技术要求( g b l 4 0 5 0 9 3 ) 7 安全防范工程程序与要求( g a t 7 5 9 4 ) 8 安全防范工程验收规则( g a t 3 0 8 2 0 0 1 ) 9 安全检查防范系统通作图形符号( g a 7 4 9 4 ) 1 0 消防联动控制设备通用技术条件( g b1 6 8 0 6 - - 1 9 9 7 ) 1 1 火灾自动报警设计规范( g b 5 0 1 1 6 9 8 ) 1 2 建筑设计防火规范( g b j l 6 3 7 ) 1 3 火灾自动报警系统施工及验收规范( g b j s 0 1 6 6 9 2 ) 2 3 系统设计方案 根据用户需求，充分考虑了本系统高度的可靠性、先进性、灵活性、可扩充 性、易管理性及性能价格比高等优点，根据所提供的图纸和相关料资，及项目实 际情况和未来的发展趋势，对本项目进行方案实施“。 l 。系绞模块划分 从设计规范的恩想出发，公共广播系统般分为业务广播和紧惫广播二个系 统，业务广援将为众业各珑场提供啜常播营，丽紧急消防广攘更是众业所必不可 少的安全措施，可及时处理企业发生的火灾等紧急攀故。在功能上两者互相独立， 在设备上有机会结台。根搬规范要求，紧急广播的控制具有展高优先权，并采用 消防联动和自动火灾报警广播方案渊“。 1 ) 业务广播 照务广播含青工 乍注广播帮黢务牲广撩二个功缝：工作性广播主要甭予向各 个工位或流水线播放各种现场管理指令，如操作流程、操作规范、注意事项等等； 骚务毪广一播主要爱予工作瑗场静蓉景音乐、嚣攀广攒、各嚣竣逶翔、我入等派务 用途嘲。 ( 1 ) 营滚 用于工作性广播： 龛漾放音器：援救缀过羚突编毒荤戆瘸子企渡生产造程中懿沟褰，翔不嚣 工位或流水线的操作流程、操作规范、注意事项等。 电话：方馒企业管理最进行实时电话广搔，如重要遵知、遮程掺撵等。 麦兜风：溺于现场篱理员播送各种震要通知、现场指挥命令。 用= j l ：二服务性广搬： 调频调幅收音机：翔于收趼特定节目和重要广播； 控$ i l c d m p 3 播放机：用于在休息时间播放背景高晶质音乐节是，为员工 营造一个澈罄、轻桧、和谐的工作环境。 自聚放音器：用于播放经过编辑的提示音乐。 麦巍筑：焉予各区域逶翔、我天等辍务鬻途。 ( 2 ) 寻址广播 系统争瓢骞黪酱籍罄搜月编秘蠢禧，各瓷籍都鸯猛鍪斡编码戆疆，霉按照不 同流水线和工位进行区域划分。区域选择可单选、多选或全选。操作时，选择所 要罨簿弱区域，系绞疼塞动中錾被逸区蠛懿密乐节整，发爨挺示乐声，凌入撵敖 音源进行广播。 ( 3 ) 控制系绞 带优先控制的主模块用于各种广播的优先次序的设定。优先次序为：l 、紧 急广搔；2 、电话实时广播；3 、m i c 广播；4 、实时接放；5 、定时攒放。 广播的节舀音嫩可控，根据环螭选择逶宜的音麓。系统具有监视监听功能， 可根据需要j l 矗听系统内每一路音源的播放情况，以确认系统的工作状态。 ( 4 ) 功率输浅 由于工作现场的环境各不相同，工作性广播和服务性广播的功率输出必须适 宜，保证语音的足够清晰和响度，节省功放，实理了性能、费用统一。传输电压 国际标准一般为7 0 v 、i o o v 、1 2 0 v 三档规格，根据艇范：矗采用低传输方式并考虑 减少线路攒耗的原则，我们采用l o o v 。 ( 5 ) 区域分配 根据规范区域分配应麓先满足火灾攀故广播豹区域划分要求。根据设计要 求，系统划分成若= f 个广播区域；且系统的扩容接口，可根据需要继续扩展，以 满是未来需黉。 2 ) 紧怂广播 广播系统逶遭联动接鞠与清静系统主飘摇连，安琥自韵消防或手动紧急广播 功能，它是火灾或艇它灾难的报警、疏散、指挥的必要设备措施m 。企业部门系 统浚翻设备与滔貉没备可共霉室，或势潮藏甏逶过一裰双绞线稚逶。 ( 1 ) 控制系统 紧急广疆控涮其有与楼篡稳黠痤弱炙灾壤警联韵控暴l 接疆，每一努嚣瓣波哥 连接烟感器，与火灾报警设备的区域报警紧急输出联动。一旦发生火警，则不论 系统瑷工俘状猛妇 霉，自动强行捶入滂防广”撵。冬愆戆手戆诿篱翻掇l 睾键擞，霹 手动启动紧急广播、由人工进行疏散指挥。紧急广播操作优先于其宦任何( 包括 广攒员的区域寻呼话筒) ，可对所嚣广播楼屡按规定的区域广播，媳可以进行全 孵揉作，对整个建筑同时滋行紧急广播。 ( 2 ) 紧急广播方式 输出功率满足熬个广攒的最大要求，满足全域的全音堂需要。撤据消防观范， 室外喇叭在紧急广播时的输出设计功率不少于1 5 w ，室内音辅为l o w ，传输电压采 焉l o o v 。 ( 3 ) 隧域分酗 穰据我鋈臻雩亍的规范中对犬灾每敲广播雳户分路要隶，掰户分精满是麴下要 求： 2 鼷及2 层滋上楼滋发生火灾，接遴必灾瑟及其穗邻上瑟。 首层发生火灾，接通本层及2 层 蟋下层发生火灾，接逶遮下套屡及蔫屡，蓑善瑟与2 层骞戆共享空润， 同时包括2 滕。 2 。系绞瓣落系绩梅“”3 综合系统在功能上的要求和技术上的特点，把系统分为以下几个模块：膏源、 主援块、攘凑控制羧援监瞬模块、豢敖音模块、运谖模块、编玛啻簇模块帮邀源 模块，其体系结构如图2 1 。 图2 1 系统总体框图 3 。系统通讯方式的选撵啊 1 ” 现代计算机的耩本的通信方式有两种：并行通信( p a r a l l e lc o 黼u n i c a t i o n ) 和串行通信( s e r i a lc o m m u n i c a t i o n ) 。 一条信息的各位数据被同时佟送的逶诵方式称为并孑亍通讯，即次传输一个 字节。并行通讯的特点是：锯数据使同时传送，传送速度快、效率黼，但霄多少 数攒位藏嚣多少校数禧线，因诧传送成本裔，置其运用子遥距离( 糕距数米) 戆遥 讯。因为如果传输线较长的话，电愿衰减效应及相甄干扰i 坷题会更加明显，数据 懿错误氇藏跑较容荔发生。 一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式称为串行通讯，即一次只 襞传埝一令数莛疰。串费邋逐熬特点是：数攥按经蹶彦遂牙健送，媛少只嚣一攫 传输线即可完成，成本低，传送速度慢。审行通讯的距离可以从几米到几千米。 对于本系统，邋信距鸯远，逶痿实霹热强，采熙r s - 4 8 5 事行逶倍方式。出予 通讯有高可靠性要求，所以其传输线要求比较严格。一般平行线之间存在着线间 寄生电容，蕊线间寄生电容的存在将会造成传输信号中高频成分旁鼹，线路越长， 线阔寄生电容的影响越大。而双绞线方式可以有效她克腋线间寄生电容的影响， 因此我们选用双绞线作为通讯线。 4 音频信号传输方式的选择叭3 公共广播系统夜两神馋输方式，分别是调频一鳃调传输方式和声一电照接传 7 羧方式，其中声宅壹羧转簸方式又惫旗定疆式秘定压式传簸方式。 ( 1 ) 调频一解调传输方式 筵罄粒谤就是壤广攒信号经黼( 调频) 调割器调制在一定频率的载波上，通过 同轴电缆传送到各个终端，再由终端的低噪声调频接收机( 也称调制解调器) 解 调，解调后的信号经音频功率放大器放大后推动扬声器工 乍。由于与有线电视 ( c a t v ) 系统类似，因而一般也是利用c a t v 系统来实施。 ( 2 ) 声一电囊接传输方式 藏题将要广播的信号经功率放大器放大后遥i 遣传输电缆查按推动负裁扬声 器工作。这类传输方式根据功率放大器输出方式的不同分为定阻式功率输出和定 逛式功率输出。 定阻式功率输出对功率放大器与负载扬声器的阻抗匹配有严格要求。负载不 得随意炎动或壤减，当受载过轻英至开辩辩，哥笈鬏坏功率蔽大器，正是出于这 嫂严格限制，定阻式功率输出方式在公共广播系统已遭淘汰。 定匿式凌率埝密剩不然，哭黉扬声嚣辑餐功窭怂窝不超过功攀放大器鹣额定 输出功率，就可以象接电灯一样把扬声器一个个接好，扬声器接得数量多少，甚 楚开路，也不至攮嚣功率放大嚣，因嚣褥弱了蛰遗瘟蠲。 同时由于定阻的传输距离较近( 在1 0 0 m 以内) ，而公共广播系统传输的距离 一般较邋，故一般都用宛压传输，采用1 0 0 v 作为传输电愿 5 功率放大器的选择” 广播功效不阏于普邋功放，其最主要豹特征楚具有1 0 0 v 恒鹾输出端子。这 建由于广播线路通常都相当长，须用高聪传输才能减小线路损耗。 广播功放的嫩重要搬标是额定输出功率。应选用多大豹额定输出功率，须视 广播扬声器的总功率而寇。对于广播系娩来说，只要广播扬声器的总功率小于或 等于功救的额定功率，而且电压参数相同，即可随意配接，但考虑到线路损耗、 老幸艺等闲素，应邋当骜裔功率余惫。按照撬范的要求，功放设备静容量( 耦 当于额寇输出功率) 一般应按下式计算： p = k 。毪芑p o p 一功放设备输出总电功率( w ) 魏一每一分潞( 秘警手分嚣) 霹露广撵怼簸大毫臻攀 p o = k l p i p t 一第i 分送扬声器额定容量 k 1 一第i 分区同时需要系数： 服务燧广援，取0 5 - 0 6 工作性广播，取0 7 - 0 8 火灾凄故广援，取1 0 k 。一线路襄耗补偿系数：1 2 6 - 1 5 8 k ：一老化系数：1 2 一1 4 据此，如果是工作性广播，广播功放的额定输出功率应是广播扬声器总功率 的1 3 倍左右。由于系统采用有线方式传输，所以对于线路衰耗就有一定要求。 一般从功放设备的输出至线路上最远端的用户扬声器问的线路衰耗，业务广播应 1 d b 。至于广播功放的其他规格，取决于广播系统的具体结构和投资。 6 扬声器的布设u ” 原则上应视用途和环境选用不同品种规格的广播扬声器。例如，在有天花板 吊顶的室内，宜用嵌入式的、无后罩的天花扬声器：在无吊顶的室内，则宜选用 壁挂式扬声器或室内音柱；在防火要求较高的场合，宜选用防火型的扬声器，这 类扬声器是全密封型的，其出线口能够与阻燃套管配接。 本系统中，由于火灾事故广播与业务性广播合用，综合考虑二者的不同要求， 我们在流水线的不同工位选择吸顶式扬声器。它具有足够的灵敏度和功率，指向 性良好，有优良的环境特性和较长的使用寿命。扬声器的间距按层高( 吊顶高度) 的2 5 倍左右布设，考虑到在其播放范围内最远的播放声压级高于背景噪声1 5 d b 时，人耳才能正确感应，所以以此来确定扬声器的功率，同时考虑到消防需要一 般选用功率为3 w 。 地 图2 2 定压扬声器布设方式 7 传输线路的选择与敷设“” 由于公共广播系统传输的信号为音频信号，我们通常所指的定压i o o v ，就是 音频电压，用普通万用表测量电压不准确正是这个原因。按照电气规范，不同电 压、不同电流的线路不允许敷设在同一线槽或管中。而在工程施工中，有时不注 意这一点，将公共广播系统干线与其它弱电线路敷设在同一线槽中。如果其它弱 电线路电压不超过5 0 v ，不会对广播信号产生干扰；音频信号是始终连续的，也 不会对其它弱电线路产生干扰。但是，一旦信号不连续，或者信号是由可控硅调 节，就会对其它弱电信号产生干扰，所以在设计时应严格将公共广播线路与其它 弱电线路分开。干线敷设时，可在金属线槽中加设金属隔板，将公共广播线路单 独敷设在一侧，并应在金属管或金属线槽上采用防火保护措旖。由于消防需要， 9 在设计中应严格按照警报线路的敷设要砑之进行设计。 传输线路的电线可以采用r v c 多股铜芯软导线。其截面积的选择应根据工程 魏模静大小瑟定，一般不能，l 、予0 。7 5 平方毫米。在设诗中普遍采臻1 ，0 勰2 豹导 线为平面传输兽线，采用1 f 甜的导线为垂直传输爵线，并合理蛾黉于线槽内， 或采用其它的有效保护措施。由于工作环境的限制，裔时不得不将不同扬声器的 电缆相邻并行施放，并行的距离很长时j 夔采用绞线以防止相互干扰。 8 系统僚号流程 1 ) 广攒信号流程 首先c d 、卡座、收音及m i c 等各音源信号进入智能数码广播的主模块进行处 聪，分配绘各个分速，经功攀藏大辕爨至蛰扬声器。 2 ) 产生火警时的工作流程 由于广播主模块只能接收无压信号( 也既是通常所说的开关量信号或短路信 号) ，此时就成要求消防系统提供无压报警信号；一般情况下只要谯消防系统报 餮信号赣爨浚蕊一个继逸瓣模块瑟霹。 若出现火警，火警信母触发主模块，主模块产生控制信号，预先录制的语裔 信号送入相应的分区扬声器，发出报警声音。此时只肖火警区域及萁相邻区域才 露警茁声及紧急广播，其它掰有区域则甥换无报警声。 3 ) 系统状态说疆 播出控制监视监听模块采用大屏幕液晶显示，蕊文图形化界面各种操作、状 态简单明了。所有功能均可通过播出控制监视监听模块完成，只甍将所需广播的 内容缡入程黟，设嚣塞动运行，系统裁霹实蓬定嚣、建熹广撵，是韵疆效新露癸 播放的内容。系统无论在什么状态下，只器有消防信譬输入都能自动强行插入撮 警广播。 强大的缡楗控制功能可控制多台c d 搂放枧、调谐器、录音机譬系统设各；具 鸯褥步广臻、分基寻殍、紧惫广撵功麓；信意转筷疆，拯掰欲，广攒倍号韬换方餐 快捷；具有消防联动报警触发接口，能自动强行插入灾害性广播；系统主机配鬣 不同的设备，可实现多种功能；具有强大的扩展、升级功能。 9 。系笺巍猿瓣稳定 1 ) 业务广播系统 业务广播系统是以听音的人能听到、清晰准确的声音作为设计目标。其设计 掺标为：室内声匿缀均匀；平均声压级嗓声声级_ + 6 l o d b ；频带在1 1 0 6 0 0 0 t t z ， 黧放特谴馥较乎壹，颓带努希望急甓下洚。 2 ) 紧急广播系统 紧急广播系统是以听赘的人在任何地方都能听剥清晰准确的声音作为设计 霆据。攫据以上分辑，箕谈诗豢蠡秀：豢内声压缓均匀；平均声疆缀= 8 8 9 4 d b ； 频带在1 l o 6 0 0 0 h z ，重放特性比较平赢，频带矫虽唾希整急剧下降。 1 0 根据上述设计指标，我们取 背景音乐声级= 6 0 7 0 d b 业务广播声级= 6 5 7 5 d b 紧急广播声级= 8 8 9 4 d b l o 系统接地 广播控制室应设置保护接地和工作接地。为减少供电系统对广播音频系统的 影响，保护接地和工作接地应分开设置。接地电阻不大于4 欧姆，对接至共同接 地网，接地电阻不大于1 欧姆。 第三章智能数码广播系统硬件设计 智能数码广播系统的总体结构如图2 1 ，把系统按照功能分为以下几个模 块：主模块、播出控制监视监听模块、录放音模块、通讯模块、编码音箱模块和 电源模块。 3 1 主模块的设计 3 1 1 主模块功能 1 向编码音箱发送控制字； 2 接收播出控制模块的数据； 3 电话广播功能的实现： 4 消防报警的触发； 3 1 2 电话广播电路的设计 1 电话通信过程 采用电话线进行通信的过程简单介绍如下： 一、发射方： 1 ) 模拟摘机： 2 ) 自动拨号； 3 ) 检测对方是否摘机，是，转4 。否，转错误处理； 4 ) 单片机控制d t m f 发送器把要发送的数据发送到线路。 二、接收方： 1 ) 检测振铃信号； 2 ) 模拟摘机； 3 ) 用8 8 7 0 接收对方用d t b i f 方式发过来的数据： 4 ) 单片机根据通信协议处理接收到的数据和命令。 2 电路设计5 8 1 本电路主要包括电话振铃检测电路，电话自动摘挂机电路，忙音检测电路、 d t m f 信号解码电路，语音提示电路，通话电路，以及控制心脏c p u 电路，结构 框图如图3 1 。 当有电话打入时，电话振铃检测电路检测到有振铃并等待系统默认的振铃次 数后，控制器自动摘机，并在语音电路的提示下进行按键操作，当操作正确并听 到提示音乐后，收听区和发话区即被接通，可进行实时电话广播。当主叫方挂机 后，该系统亦将自动挂机。至此，整过操作过程完成。 1 ) 振铃检测电路“7 1 在待机状态下，电话线路上的电压实际约为4 0 v 左右；用户被呼叫时，电话 交换机发来振铃信号。铃流为2 5 + 3 h z 正弦波，谐波失真不大于1 0 ，输出电 援毒效毯9 0 1 5 v ，摄铃采用5 s 凝续，嚣l s 送，4 s 数，繇、续黠阉攘差不超过 士1 0 。因为振铃电压要比平时高许多，所以可靠性高，干扰信号不会影响检测 结累。 磊瓣i = 书 几磊丽i 扫 g = 今厂忑磊鬲飞令 几而鬲面f 仁= = 厂磊蕊磊i 匀 日广1 赫订 图3 1 电话广播结构概图 振铃检测电鼹翔圉3 。2 ，经j 曩= 整滚、滤波及降压居，输入至光电耦合嚣，进 行隔离转换。从光电祸合器输出的波形怒时通时断的正弦波，缀过r c 回路进行 滤波输出很标准的方波。方波髅号就可以直接输出至单片枧的中断计数器输入 翻，完成整个振铃音检测和计数的过程。 嗡箍警b 越一i 圈3 ，2 藏铃检测电鼹 2 ) 自动摘摊机电路“” 稷攥蓬家鸯笑据准麓定：不论任 霉壤话极，攘爨装态瓣壹滚魄随应3 0 0q ， 育“r ”键的电予电话机的摘机状态直流电阻应一 1 3 u 。时，a 2 输出为l ；当u 。 l 3 u 。时，a 2 输出为o ，则使r - s 触发器置1 。 当u t , 2 3 u 。时，a 。输出为0 ，使r s 触发器置0 。5 端为电压控制端，通过外接一个参考电源，可以改变上、下触发电位值，不用时， 可通过一个0 o luf 旁路电容接地。4 端为触发器复位端，不用时应接高电平。 总之，5 5 5 相当于一个可用模拟电压来控制翻转的r s 触发器。 用5 5 5 定时器组成的单稳触发器的原理图如图3 5 ，波形图如图3 6 。r 、c 是外接元件：u 。输入为一个负的触发脉冲信号。负脉冲到来前u 。为高电平，其值 大于1 3 u 。，比较器a 。输出为1 ，r s 触发器输出为0 ，即处在稳定状态；当负 1 4 触发脉冲到来时，潮u ； i 3 u 。，故舭输出为0 ，r - s 触发器鬣为i ，t 截止，c 充 电，进入甏稳期；脓冲结束卮，a 2 输出为i ，僵u c 继续上升，直至略高于2 3 u * 时，故a 输出为0 ，使r s 触发器鬣为0 ，暂稳期结柬进入稳态，e 通过t 放电。 此触发器由一窄脉冲触发，可得到一宽的缀形脉冲，其脉冲宽度为： t 产r cl n 3 m i r c 图3 55 5 5 革稳触发器 忙音检测电路如图3 7 。 v c o 厂一 ! ：e = 殳一审l v 。! 1 工掣a e 圈3 6 荜稳态触发器波形图 图3 7 忙音检测电路 工作簸疆：l 鞲5 6 7 内部振荡器鬏率毛可以在o i h z 一5 0 n i z 范豳内预先设定， 通过选取r 3 ，c 4 实现。作电话信母检测电路时，解调的信号载频为4 5 0 h z ，其 连都震荡豢攀磊盛按照下式蘸定： f o = z ( 1 i r 3 c 4 ) 罄攫撂公式将内蘩震荡爨频率磊设置鼗4 5 0 h z 。r 3 逶卷在2 l ( 一2 0 k 蠹鞭蕴。 现取2 0 k 代入公式，算出c 4 = 0 i u f ，r 3 应串入电位器w 进行微调，中心频率确 定鼷，电路豹通频帮虫下式求彳导： f = ( v i f 0 ) m c 3 v i 为输入音频傣号的有效值，小于2 0 0 m y 时上式成立。当c 3 在0 i - 0 。4 7 u f 内取值时，f 分剐为6 6 h z 和3 0 h z ，带宽范围在1 4 至7 之间。本电路c 3 取 0 1 u f 完全满足电话载频4 5 0 + 2 0 h z 的要求。 警电路没有裣溯到4 5 0 2 5 1 1 z 豹忙音信号时，l m 5 6 7 音频译码器的8 脚输出 端被上拉电阻r 2 上拉成高电平，三极管$ 9 0 1 3 导通。当分压电阻r 5 = 3 6 k q ， r 7 = 1 5k q 时，5 5 5 单稳触发器的2 脚输入端电压大于1 3 v c c ，其3 脚输出为低 电平“0 ”。当电路检测到忙音时，l m 5 6 7 音频译码器输出低电平，三极管$ 9 0 1 3 截止，则5 5 5 单稳触发器的2 脚输入端被r 5 拉为低电平，小于1 3 v c c ，电路输 出为高电平1 ，获得宽度为t p 的暂稳脉冲。当把这个脉冲信号经反相器送至 单片机进行检测与计数，那我们就可以控制电路在3 次忙音后自动挂断，而不必 一直等待下去。 4 ) d t m f 双音多频信号解码电路。”。” 双音多频信号d t m f ( d u a lt o n em u l t if r e q u e n c y ) ，通常简称为双音频信 号。它是用两个特定的单