三十二路广播电视播出监控系统

【摘　要】介绍了32路广播电视播出监控系统的设计、制作及功能。
    关键词：设计 编码 监控 报警
　
　　在科学技术高速发展的今天，人们对广播电视——这一开放式大众传播媒体的要求越来越高 ，要求电视节目频道多，播出时间长，画面稳定。但时至今日，全国还有许多中小城市以及边远农村的发射台、差转台、转换和放大站仍然还在采用原始的人工监控方式。即用人工抄表的办法完成对各系统电路技术参数的巡回监测，然后再根据设备的工作状态进行人工切换和调整。由于人工监控反应慢，灵敏度低，常常不能及时发现和迅速处理故障，以至造成节目迟播、漏播和劣播 ，有时甚至会造成不可挽回的损失。可见这种监控办法既不能满足人们对电视信号的要求，也不适应广播电视事业的发展。鉴于此，尽快完善广播电视自动监控系统已成为广播电视系统逐步趋向科学化、标准化和规范化的重要环节。为了填补这方面的不足，我们设计制作了一种适合中小城市的三十二路广播电视播出监控系统装置。
　　本系统主要用在电视台的中心机房或发射台，对经过光缆、电缆等传输的广播电视信号进行不间断的监测，遇到故障能及时地告警和自动地进行主、备设备间的切换，并能同时启动打印机 ，把故障时间、机号打印下来，还可以与计算机联机，对各种故障率进行每周、每日的统计。经过综合归纳、分析研究，从许多偶然性事故中推断出必然性的规律，以便指导和改进今后的工作，加强播出管理，提高播出质量。
1 装置功能
    本装置主要有五项功能：
    (1)音频信号监测功能
　　无音频停播：若无音频信号输出在40s以上，则视为无音频停播。
　　无调制停播：当信号源无输出时，若无音频信号调制在40s以上，则视为无调制停播；当信号源有输出时，而无音频信号调制在2s以上，则视为无调制停播。
    (2)图像信号监测功能
　　 视频信号的主要特点是同步信号。本装置是利用行同步信号来判断视频信号的有无。当监测不到行同步信号时，即作为无图像信号停播。
    (3)打印功能
　　当某套节目停播时，打印机能立即把故障的时间、机号及故障的性质打印出来，作为原始资料备查。
    (4)报警功能
　　为了能及时引起工作人员的注意，本系统采用了声、光双重报警。对每套系统的载频、音频和视频分别用4个LED来作告警指示。从而使得工作人员能够及时了解和掌握各系统运行状况，以达快速判断、处理、排除故障之目的。
    (5)控制功能
　　根据各套节目运行的时间设置监视表。当确定为有故障时，相关设备立即自动地进行主／备用切换。
2 系统设计
　　系统设计框图如图1所示。本系统是以MCS－51系列单片机作为核心，配以大规模集成电路和数字电路作为外围电路，具有结构简单、体积小、控制灵活、速度快等优点。该系统可分为四个部分：
                       
    (1)前置通道
　　首先利用单片机控制多路选通开关的地址对三十二路播出系统不间断地逐一选通，取出信号 。为了确保确定故障所需要的时间，又能及时地发现故障，将三十二路播出系统分成两个循环组进行不间断的选通，每一选通的系统信号再次被分解成声音信号和图像信号。把声音信号送入以D1140集成电路为中心的电路输入端，分别取出音频信号和调制信号，经整形和电平转换，使之成为具有TTL电平的数字信号，将该数字信号送入单片机的P1口；对图像信号，首先进行同步分离，取出行同步信号，进行箝位放大后，再经触发电路和电平转换电路使之成为具有TTL电平的数字信号，同样送入单片机的P1口。
    (2)主机
　　由于MCS－51系列单片机是一种可以独立使用的高性能的单片机，可以用于较复杂的实时控制 ，而且还具有很强的外部扩展能力，又能与计算机方便地联机，价格也便宜，所以采用该系列单片机作为系统的中心。
　　主控程序流程图见图2。首先进入初始化部分，设置一全自动的时钟，把片内定时器T0设置成40s，T1设置成2s，把P1口置为‘1’，把各个系统播出时间输入定位，通过时钟进行管理。
                         
　　对P2口的5、6、7、8口进行编码，作为多路选通开关的地址，输入到P1口0～3的播出系统为1～16号机。输入到P1口4～7的播出系统为16～32号机。由软件控制地址编码的输出，使多路选通开关逐一选通。经过前置通道所选中的系统信号分别转变成单片机所能识别的数字信号进行检测 。
　　当系统启动后，首先运行时间子程序，确定是否到达播出时间，到了设定的开播时间，立即启动相应的系统地址，并对P1口进行扫描，正常情况为‘1’，一旦发现某个口为‘0’，立即进入故障检测程序，如确定为无信号，立即进行声、光报警，并启动打印机，记录下迟播时间与机号。
　　故障测试程序，主要是逐一地改变P2．5、P2．6、P2．7、P2．8口的地址编码，同步地对P1口进行扫描，正常情况为‘1’，一旦发现某个口为‘0’，转向接各个口设置的程序进行判断(见流程图2)，最后确认为故障后，立即查询故障地址（P2．5、P2．6、P2．7、P2．8），并把地址输入后向通道，开启相应的报警指示灯和声音报警电路，提醒值班人员采取紧急措施，同时触发相应的继电器进行主／备切换，与此同时启动打印机，把故障产生的时间和机号打印出来，作为资料备档。
    (3)后向通道
　　后向通道是对控制对象实现控制 *** 作的输出通道。后向通道主要由两部分组成。
　　1)采用8155作为扩展输出口来触发与各系统相对应的报警、切换电路。用8155作为输出口来控制触发驱动电路和OC门，用OC门驱动LED作为光报警指示灯，每个驱动电路连接一个双向四刀继电器。因为每一个播出信号都由一个视频信号、立体声（双通道）组成，还有一组主、备设备工作的指示灯，所以必须有四组双向开关的继电器，还用一个输出口连接声音报警电路（所有故障公用）。
　　2）采用能直接挂接在单片机系统中的FD38－GP16型智能打印机的打印电路。
    (4) 与计算机通信
　　如果配备有计算机管理系统，单片机能很方便地挂接到计算机上，由计算机对整个工作状态作全面、系统的分析。
　　因为单片机内还集成了一个全双工的串行口，当单片机与计算机通信时，只需与SBUF（数据缓冲区寄存器）打交道。物理上它对应二个寄存器，一个发送器，一个接收器以及SCON（串行口控制寄存器），使用很方便，而计算机串行口的通用异步接收、发送器（UART）是8250，也仅需通过口地址与几个寄存器打交道。
　　根据异步通信协议，通信时两地很近的可用RS232接口，若长距离的则需借助调制解调器(MODEM)将信号调制到线路上进行通信。一般机房与计算机的距离都很近，只需RS232接口。值得提出的是IBM PC给出的RS232接口是标准的D25芯输出，而与MCS－51间通信并不需要其他应搭线，仅用最简单的异步通信三线制（见图1）就可以了。
　　这一接口的设置主要考虑的是计算机已相当普及，而且价格也很便宜，加之工作方便。工作人员只要坐在计算机面前就能够对播出设备的工作状态进行监控和分析。
3　结束语
　　我们认为对广播电视信号实行自动监测已成为广播电视技术管理方面一个不可缺少的部分，这就要求有适合于中小城市及边远农村广播电视播出的监控系统，来保证广播电视信号的传送质量。设计制作该系统的目的正是如此。单片机除智能控制性能强外，还具有很强的扩展功能，可根据不同的需要进行功能扩展。例如，加入视频切换矩阵、视频信号测试系统等。随着广播电视的发展，不断地加入新的功能，把它作为计算机的前台机并入计算机的控制网，进行实时监控。我们相信利用单片机开发出的广播电视播出监控系统，在目前的形势下，还是有一定的发展空间的。