荊全來

1 背景

2009年以前，筆者所在高密市廣播電視臺有兩套自辦節(jié)目，節(jié)目畫面、聲音都是人工監(jiān)看、監(jiān)聽，在兩個(gè)房間分別播出，可以說互不影響。2009年搬遷到新大樓后，所有播出都在同一個(gè)機(jī)房，導(dǎo)致所播節(jié)目的聲音無法同時(shí)監(jiān)聽，以至于有異常情況時(shí)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。當(dāng)時(shí)曾經(jīng)咨詢過一些廠商，專門的監(jiān)測平臺價(jià)格不菲，專門的聲音監(jiān)測設(shè)備也有，同樣超出預(yù)期，很難實(shí)現(xiàn)。為此，筆者有了自己研究制作的想法。

2 LM3915構(gòu)成音頻指示器

核心器件是兩塊LM3915，這是一個(gè)專用的音頻指示集成電路，根據(jù)輸入音頻信號的大小，驅(qū)動10個(gè)LED發(fā)光，頻率高亮的多。為了增大顯示范圍，更醒目，筆者用兩塊LM3915級聯(lián)，20個(gè)LED指示。當(dāng)時(shí)買不到用于音量指示的LM3916，只能使用LM3915，而LM3915是音頻指示器件，不能完全反映音量的大小，工作中存在誤差。

3 單片機(jī)構(gòu)成音量指示報(bào)警器

2014年，筆者開始自學(xué)單片機(jī)知識，認(rèn)為音量指示完全可以用單片機(jī)來做。經(jīng)過幾個(gè)月的努力，利用12C5A60S2成功實(shí)現(xiàn)，并增加了報(bào)警功能，無聲音超過規(guī)定時(shí)間，蜂鳴器發(fā)聲，提醒工作人員注意。

3.1 基本原理

12C5A60S2是一片具有8位AD轉(zhuǎn)換功能的單片機(jī)，筆者使用其中的兩路，把輸入音頻信號的兩個(gè)聲道，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再利用單片機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算功能，根據(jù)轉(zhuǎn)換的數(shù)字量的大小，驅(qū)動兩個(gè)聲道各20個(gè)LED發(fā)光，音量低亮的少，音量大亮的多，根據(jù)音量指示，而不是以前的音頻。

3.2 信號源

高密市廣播電視臺自辦節(jié)目的播出監(jiān)看沒有采用多畫面分割，一臺電視機(jī)臺顯示一個(gè)畫面，電視機(jī)本身有音頻輸出接口，這個(gè)信號不受電視機(jī)本身的音量調(diào)節(jié)和靜音等功能的控制，這個(gè)信號輸入到音量指示報(bào)警器后，再進(jìn)入單片機(jī)，進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，把音頻信號的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，電視機(jī)、機(jī)頂盒等輸出的音頻信號不需放大，單片機(jī)可直接處理。

3.3 信號處理

由于音頻信號的幅度與人耳聽到的音量大小呈指數(shù)關(guān)系，也就是電平的變化幅度與人耳聽到的音量大小不成正比，電平增大一倍，人耳感覺音量增加沒有一倍這么大，所以單片機(jī)AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量在驅(qū)動LED指示時(shí)也采用指數(shù)關(guān)系，盡量使LED的指示與人耳聽到的音量大小相一致。根據(jù)指數(shù)關(guān)系，把輸入音頻最大電平的幅度分成20級，每達(dá)到一級亮一個(gè)LED，達(dá)到10級亮10個(gè)。

3.4 驅(qū)動顯示

12C5A60S2單片機(jī)共有40個(gè)管腳，去掉用于紅外接收、鍵盤、信號輸入、串口等功能，只有30個(gè)管腳可用于驅(qū)動LED，其中20個(gè)管腳每個(gè)管腳各接兩個(gè)LED，采用下拉式驅(qū)動，20個(gè)LED指示一個(gè)聲道，用三級管輪流供電。根據(jù)指數(shù)關(guān)系先驅(qū)動左聲道的LED發(fā)光，發(fā)光35ms后，左聲道的LED全滅，再驅(qū)動右聲道的LED發(fā)光，持續(xù)35ms后，右聲道的全滅，再驅(qū)動左聲道的LED發(fā)光，依次循環(huán)。由于人眼的視覺惰性，和單片機(jī)處理的速度足夠快，看起來兩個(gè)聲道LED的發(fā)光是連續(xù)的，沒有閃爍感。

3.5 報(bào)警

用單片機(jī)處理的好處是可以方便地進(jìn)行一系列控制，電路上設(shè)計(jì)了蜂鳴器，當(dāng)輸入的音頻信號幅度低于一定值，并超過預(yù)設(shè)時(shí)間時(shí)，蜂鳴器發(fā)聲，提醒值班人員注意。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，時(shí)間定在20s比較合適，太短容易誤報(bào)，尤其是在一些電影情節(jié)中經(jīng)常出現(xiàn)大段的沒有聲音或是聲音很小的情況，這種情況下多數(shù)會導(dǎo)致報(bào)警。時(shí)間太長，則起不到應(yīng)有的報(bào)警、提醒作用。

播出設(shè)備加電初期沒有聲音輸出，會導(dǎo)致音量指示報(bào)警器報(bào)警，為了防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，在程序設(shè)計(jì)上做了修改。音量指示報(bào)警器加電后，如果沒有音頻信號輸入，那么指示報(bào)警器一直會處于待機(jī)狀態(tài)，不顯示、不報(bào)警，有輸入才進(jìn)入正常工作狀態(tài)。

蜂鳴器發(fā)聲后，會一直持續(xù)，直到音頻輸入恢復(fù)正?；蚴止れo音才停止。播出中會有誤報(bào)的現(xiàn)象，這時(shí)可以用手工方法靜音，有兩個(gè)方法：一是按指示條下端的按鍵，二是用任意紅外線遙控器，對指示條按壓任意按鍵，指示條收到紅外信號超過50個(gè)脈沖，相當(dāng)于正常按一次遙控器，就可以使蜂鳴器靜音。

3.6 其他功能

用于播出監(jiān)測的電視機(jī)一般工作在AV模式，當(dāng)無視頻輸入信號時(shí)會藍(lán)屏，藍(lán)屏后電視機(jī)無音頻輸出，無音頻輸出會導(dǎo)致音量指示報(bào)警器報(bào)警，相當(dāng)于音量指示報(bào)警器同時(shí)也監(jiān)視了視頻信號。特別適合中小型電視臺、廣播電臺的播出、發(fā)射監(jiān)測工作。

3.7 電源

工作電壓為5V，采用USB供電，直接取自電視機(jī)的USB端口，非常方便。還可選用7.5～12V的直流電源供電，非常靈活。

3.8 安裝

高密市廣播電視臺在電視臺的電視墻為金屬面板，電視機(jī)采用嵌入式，電視墻面板開孔，僅留出電視機(jī)顯示屏，面板上沒有其他開孔，在不破壞電視墻和兼顧美觀的情況下，安裝有難度。經(jīng)過仔細(xì)觀察，找到了一個(gè)比較巧妙的辦法，將裝有LED的顯示部分，做成243×15mm的長條狀電路板，用磁鐵吸附在電視顯示屏兩側(cè)的電視墻鐵板上，引線通過電視顯示屏的開孔，顯示屏與電視墻面板間的縫隙通過，這樣既不破壞原有外觀，又把線纜做了很好的隱藏，比較美觀。

4 結(jié)語

經(jīng)過2年多的使用，音量指示報(bào)警器能實(shí)時(shí)顯示音量大小，并起到應(yīng)有的報(bào)警功能，方便工作，減輕了值班人員的勞動強(qiáng)度，促進(jìn)了安全播出工作順利進(jìn)行，并受到單位的通報(bào)表彰。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭天祥.新概念51單片機(jī)C語言教程[Ml北京:電子工業(yè)出版社,2009.