梁達(dá)先

（廣東省信宜732臺，廣東 信宜 525300）

1 引言

廣播電視天饋線系統(tǒng)在廣播電視的發(fā)射工作中占據(jù)著非常重要的一環(huán)。尤其地處高山的轉(zhuǎn)播臺，自然環(huán)境惡劣，氣候變化無常，終年濕度高，晝夜溫差大，完全暴露在自然環(huán)境中，鐵塔上的天饋系統(tǒng)更是發(fā)射與維護(hù)工作的難點。一旦入水腐蝕，將使天線指標(biāo)惡化，嚴(yán)重時將引起打火燒毀天線，造成災(zāi)難性的事故。廣東省五大高山骨干轉(zhuǎn)播臺幾年前更換了電視和調(diào)頻充氣天饋系統(tǒng)，而該充氣控制器最大的缺陷在于無法發(fā)現(xiàn)饋管的早期漏氣，對于某一饋管的壓力異常，無法判斷是充氣控制的不穩(wěn)定還是饋管的漏氣所造成，只有在漏氣現(xiàn)象十分嚴(yán)重時才能發(fā)現(xiàn)。這對高山發(fā)射臺的播出和維護(hù)是很大的隱患。

筆者介紹的天饋自動充氣測控系統(tǒng)采用單片微型計算機進(jìn)行處理控制，自動監(jiān)測4路饋管的各路充氣壓力：控制相應(yīng)的充氣電磁閥，使4路饋管的充氣壓力自動保持在各自的預(yù)定范圍；可方便準(zhǔn)確地設(shè)定某一饋管的充氣壓力，自動計算每一路每次的充氣時間間隔，保存每路最后10個充氣時間間隔數(shù)據(jù)；4路饋管的充氣壓力及充氣間隔時間由液晶顯示屏分別顯示，由充氣時間間隔數(shù)據(jù)的改變可準(zhǔn)確知道饋管漏氣情況；當(dāng)充氣間隔小于最后設(shè)定范圍，可減少充氣機的頻繁工作，延長充氣機的使用壽命；當(dāng)某一饋管壓力異常并超過設(shè)定的最高或最低限值時，發(fā)出報警；自動檢測儲氣罐的壓力并控制充氣機的工作，使儲氣罐的壓力保持在預(yù)設(shè)的范圍。

2 系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)的組成如圖1所示。系統(tǒng)控制器采用ATMEL公司的AVR系列單片機[1]ATmega16作為主控芯片MCU。片內(nèi)有16 kbyte的Flash，有足夠的程序存儲空間，1 kbyte的SDRAM，3個數(shù)據(jù)指針，512 kbyte的E2PROM，有足夠的數(shù)據(jù)空間和掉電數(shù)據(jù)保存能力。內(nèi)置8通道10位A/D轉(zhuǎn)換器，可為4路饋管及儲氣壓力作數(shù)據(jù)采集。具有上電復(fù)位電路和看門狗定時器等，使電路簡潔且工作穩(wěn)定可靠。

采用美國DALLAS公司的高性能、低功耗DS1302時鐘芯片，可獨立產(chǎn)生“年月日時分秒”的實時時鐘，僅需主控芯片MCU按一定的時間間隔讀入日期和時間數(shù)據(jù)。31×8的RAM寄存器，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)數(shù)據(jù)的時間同時記錄。

采用液晶顯示模塊RT12864-S作為數(shù)據(jù)和狀態(tài)顯示。顯示模塊自帶漢字庫且支持串行通信，有較大的顯示信息量。內(nèi)部專用的控制芯片將屏幕上的液晶點驅(qū)動，只須按要求送入指令和數(shù)據(jù)即可顯示。LCD顯示屏上的顯示數(shù)據(jù)在不寫入時依然存在，只有在需要更新顯示時寫入更新的數(shù)據(jù)。這樣為主控芯片節(jié)省大量的時間，使程序簡潔，降低編程工作量，并可大大提高主控芯片的監(jiān)控運行速度和系統(tǒng)穩(wěn)定性。

3 系統(tǒng)工作原理

采用單片機ATmega16作為本系統(tǒng)取樣監(jiān)測和控制處理器MCU。4路饋管充氣壓力和儲氣罐壓力由相應(yīng)的壓力傳感器獲得壓力取樣信號，經(jīng)過適當(dāng)?shù)姆糯蠛笥蒑CU A口的PA3～PA7的5個端口作為氣壓模擬量輸入，并由片內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為氣壓數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。4路饋管的壓力數(shù)據(jù)分別送往液晶顯示模塊顯示。5路壓力數(shù)據(jù)與各自的預(yù)定值比較，當(dāng)?shù)陀陬A(yù)設(shè)定值的低點時，由B口的PB0～PB4輸出5路控制信號。分別控制4路相應(yīng)的充氣電磁閥對饋管進(jìn)行充氣，當(dāng)充氣壓力達(dá)到預(yù)定的高點時，停止充氣，使各路天饋管內(nèi)的氣壓自動保持在預(yù)定的范圍內(nèi)。同樣由儲氣罐的壓力數(shù)據(jù)與預(yù)定的上下限比較，控制充氣機的工作。當(dāng)各壓力數(shù)據(jù)超過相應(yīng)的預(yù)定告警上下限時，發(fā)出聲光報警，提示系統(tǒng)工作異常。每次充氣時，自動儲存各路最后2個充氣時間點，計算最后充氣時間點與相應(yīng)的上次充氣時間點，得出充氣時間間隔。當(dāng)前3個充氣時間間隔數(shù)據(jù)的平均值與當(dāng)前充氣時間間隔之差大于設(shè)定值時，發(fā)出報警，表示該饋管有漏氣加大現(xiàn)象。應(yīng)立即對該天饋進(jìn)行檢修，及時排除漏氣故障，避免天饋系統(tǒng)進(jìn)水而燒毀的重大事故。

實時時鐘集成電路DS1302用簡單的同步串行三線接口RES復(fù)位、I/O數(shù)據(jù)、SCLK串行時鐘分別與MCU的PA0，PA1，PA2端口連接。時鐘或RAM的讀寫數(shù)據(jù)以1個字節(jié)或多達(dá)31個字節(jié)的字符組方式通信。處理器MCU只需每隔一定的時間讀入一次時間數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個31×8位的用于臨時存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器，能同時記錄數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時間。利用這一特殊的功能可方便地存儲系統(tǒng)4路充氣的最后各2個（共8個）時間間隔點數(shù)據(jù)。DS1302的RST是復(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。允許地址/命令序列送入移位寄存器，RST為低電平時，終止數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。I/O為雙向串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端。SCLK始終是輸入端，為同步時鐘。當(dāng)控制指令字輸入后的下一個SLCK時鐘為上升沿時，數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)從低位開始。同樣在緊跟8位的控制指令字后，以下一個SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數(shù)據(jù)。其控制指令字的最高有效位必須是邏輯1，位6如果為0，表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù)，位5至位1指示操作單元的地址，最低有效位如為0表示要進(jìn)行寫操作，為1表示進(jìn)行讀操作。

MCU處理器將采集到的饋管壓力數(shù)據(jù)和時間數(shù)據(jù)及充氣時間間隔數(shù)據(jù)傳送到液晶顯示組件RT12864-S進(jìn)行顯示。RT12864-S采用兩線串行數(shù)據(jù)傳送方式與處理器MCU連接。SCLK為同步時鐘線，SID為數(shù)據(jù)線。SCLK和SID分別連接MCU的PC6和PC7端口。串行數(shù)據(jù)傳送分3個字節(jié)完成。

第1字節(jié)：串口控制格式為11111ABC。A為數(shù)據(jù)傳送方向控制，H表示數(shù)據(jù)從LCD到MCU，L表示數(shù)據(jù)從MCU到LCD，B為數(shù)據(jù)類型選擇，H表示顯示數(shù)據(jù)，L為控制命令。C固定為0。

第 2字節(jié)：（并行）8位數(shù)據(jù)的高 4位，格式為DDDD0000。

第 3字節(jié)：（并行）8位數(shù)據(jù)的低 4位，格式為DDDD0000。

RT12864-S為漢字圖形點陣液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形。內(nèi)置8192個中文漢字 （16×16點陣），128個字符（8×16 點陣）及 64×256 點陣顯示 RAM（GDRAM）。本系統(tǒng)需顯示“年月日時分”和4個通道的充氣壓力及充氣時間間隔數(shù)據(jù)，如圖1所示。分4行顯示：第1行顯示“年”和A通道的壓力與充氣間隔；第2行顯示“月”和B通道的壓力與充氣間隔；第3行顯示“日”和C通道的壓力與充氣間隔；第4行顯示“時、分”和D通道的壓力與充氣間隔。壓力數(shù)據(jù)的顯示范圍為0～999（默認(rèn)充氣壓力范圍為 0.15～0.18 kg/cm2），時間間隔的顯示范圍為 00：00～99：59，數(shù)據(jù)的顯示只需隨秒的冒號變化每秒刷新2次即可。

為了使干燥的空氣充入天線饋管內(nèi)，最簡單和有效的方法是對空氣進(jìn)行加壓，析出水分后獲得較干燥的高壓氣體經(jīng)降壓后充入饋管。本系統(tǒng)采用10個大氣壓左右的空氣壓縮機獲得高壓空氣[2]，在儲氣罐里析出水分，即可使充氣氣體的濕度降到大氣濕度的十分之一，這種方法經(jīng)濟實用，比采用普通干燥劑的效果要好，而且不用定期烘干干燥劑。提高壓力，有利于降低濕度。當(dāng)壓縮機壓力大于20個大氣壓時，其除濕效果不亞于昂貴的美國進(jìn)口專用饋管充氣機ANDREW MT300，而且出氣量大，噪聲低。

4 小結(jié)

由于本系統(tǒng)穩(wěn)定性好，安全可靠，使用維護(hù)簡單，可廣泛應(yīng)用于廣播電視、微波及無線通信等天線充氣系統(tǒng)。只要定時記錄充氣數(shù)據(jù)，即可準(zhǔn)確、及時地發(fā)現(xiàn)天饋系統(tǒng)的漏氣情況，防微杜漸，確保安全播出。

[1]李長林.AVR單片機應(yīng)用設(shè)計[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.

[2]李明馨.普通化學(xué)[M].北京：中央廣播電視大學(xué)出版社，1986.