基于STM32的无音频无线告警系统设计

廖德宜

（广西广播电视技术中心防城港分中心）

一、引言

为适应直属台“有人留守，无人值班”的工作模式，分中心需要完善自台检测系统，本文设计的无音频无线告警系统以STM32单片机为核心处理器，采集广播调谐器的告警信息，当发射机没有正常开机或者出现无音频时，系统通过433MHz无线串口模块及时将告警信息发送给值班接收机。该系统有三大特点：第一，利用广播调谐器的上位机软件可以设置检测的频率和时间表，充分利用了现有广播调谐器的功能；第二，利用433MHz无线模块传输，与短信网络相比具有较低的延迟时间；第三，系统能够准确显示哪个频率的发射机或者信号源出现问题，缩短的判断时间。

二、系统结构

本文所设计的STM32无音频无线告警系统由主机系统和从机系统组成，如图1。主机系统主要由STM32单片机模块、网络模块、四路广播调谐器、433MHz无线发送模块、433MHz功率放大器组成，如图2。从机系统主要由STM32单片机模块、433MHz无线接收模块、显示告警模块、电池和充电模块组成。从机可以多个使用，既可固定安装到指定位置也可以随身携带，十分方便。

图1 主机系统

图2 从机系统

系统工作流程为：用户通过广播调谐器的上位机软件设置系统监测的多个频率和对应时间表。当广播调谐器监测到哪个频率异常时，主机系统将对应的告警信息发送给从机系统，从机系统接收到告警信号立即显示出现告警的频率，并通过蜂鸣器提醒值班员。无告警时，主机系统发送正常信号指令给从机，如果从机收不到相应指令，则从机告警提示收不到信号，提示告警监测失效。本系统采用30w的射频功放，信号覆盖整个台区。

三、系统硬件设计

主机系统中广播调谐器UDP口连接网络模块，网络模块采用一块基于W5500芯片的以太网模块，模块集成硬件化的TCP/IP协议，该模块以spi总线通信方式连接STM32单片机。STM32模块是一块基本的最小系统。433MHz无线串口模块是一块采用sx1278射频芯片的无线串口模块，功率为1w，以串口的方式与STM32单片机通信，输出口接30w功放模块。功放模块采用一块数字FPV射频U段射频功率放大器，功率为30w，完全满足覆盖一个台区的要求。基本硬件电路如图3所示。

从机系统STM32模块是依旧是一块基本的最小系统，433MHz无线串口模块与主机相同的模块电路，显示电路采用一块0.96寸的oled显示模块，驱动ic为ssd1306，通过spi/iic方式与STM32单片机通信。电池和充电模块，采用充电宝电路进行改装。基本硬件电路如图4所示。

图3 主机系统基本硬件电路

图4 从机系统基本硬件电路

四、系统软件设计

（一）主机系统流程图

如图5所示，本系统参考广播调谐器与主控电脑的通信方式，通过抓包软件将各路告警的字符帧记录下来，当主机系统收到相应的帧后进行后期判断处理，将告警和其他指令通过无线串口模块发送给从机系统。

（二）从机系统流程图

如图6所示，从机系统将无线串口模块收到信息处理分析后，驱动蜂鸣器发出告警，并通过显示屏提示具体告警信息。

图5 主机系统流程

图6 从机系统流程

图7 主机系统实物

图8 从机系统实物

五、应用效果

主机系统实物如图7，从左到右对应的模块分别是：开关电源、STM32单片机模块（STM32开发板）、网口模块、无线串口模块和功放模块。由于系统装在机房，故又扩展了继电器模块和指示灯。

从机系统实物如图8所示，从机系统用于接收和指示，可以做得比较小巧，本设计用一个充电宝，拆调一部分电池，然后装入对应模块即可。可用USB 5V电源充电，耗电比较低，可以持续使用一天。

系统已在防城中波台使用将近一年，目前运行良好，监测状态准确，很少有无告警的现象，维护期间进过多次模拟测试，有效地保障了安全播出。