一种基于STM32的广播发射机自动控制系统及方法与流程

一种基于stm32的广播发射机自动控制系统及方法
技术领域
[0001]
本发明涉及广播发射机自动控制技术领域，尤其涉及一种基于stm32的广播发射机自动控制系统及方法。


背景技术：

[0002]
广播发射机自动控制技术是指在广播发射机工作过程中根据当前设定的工作功率、工作频率、开关机时间，自动将发射机的各元件调整到对应的工作状态。当上位机或触摸屏下发某一控制指令，主控板会根据采集的发射机状态信息自动判断控制相应的驱动单元实现指令功能。同时受到使用环境、设备状态的影响，需要采集发射机的入射功率、功放电压、功放电流、故障状态数据，使发射机在工作不稳定时自动调节入射功率、功放电压，或执行故障复位、重启，使发射机维持正常的工作状态，并在故障难以解决时自动关机、报警，保护发射机硬件。
[0003]
随着广播发射机自动控制技术的日益发展，人们对技术的要求日益增加，而目前市场上所使用的广播发射机自动控制装置大多由工业控制计算机、多功能数据采集板、可编程逻辑控制板等多块板卡构成，存在体积大，成本高，维护性差，维护困难等不足。基于上述原因，申请人提出本发明落。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的是提供一种基于stm32的广播发射机自动控制系统。
[0005]
为时间上述发明目的，本发明的技术方案是：一种基于stm32的广播发射机自动控制系统，包括主控板和电源模块，主控板上设有控制单元，控制单元包括stm32微控制器，微控制器与上位机通过rs485标准串行接口连接，接收上位机发送的指令，stm32微控制器的输出接口连接有驱动单元，控制驱动单元执行上述指令；stm32微控制器通过输入管脚连接有采样单元，通过采集发射机状态信息、发射机故障信息、入射功率、功放电压、功放电流信息计算发射机应执行的控制操作，并控制驱动单元实现发射机的自动控制；stm32微控制器通过rs232标准串行接口连接有触摸屏单元，用于将处理后的采集到的上述信息进行显示并接收触控操作的控制指令；stm32微控制器通过can总线连接有图像采集单元，用于定时采集发射机柜中的图像，并通过本地网络服务器单元上传供维护人员远程检查发射机内情况；stm32微控制器通过can总线连接有本地网络服务器单元，用于将采集到的发射机状态信息及图像信息上传至网络服务器中实现远程的网络显示，同时也接收来自网络的远程控制指令调整发射机的工作状态；所述电源模块分别与控制单元、触摸屏单元、采样单元、图像采集单元、本地网络服务器单元、驱动单元连接，提供系统用电。
[0006]
作为本方案的一种优选，所述stm32微控制器还连接有存储单元，存储单元中存储有控制参数，保证参数掉电不丢失以及供上位机查询。
[0007]
作为本方案的一种优选，所述图像采集单元包括若干个摄像头，每个摄像头均对
应采集发射机内关键性位置的图像。
[0008]
作为本方案的一种优选，所述本地网络服务器单元包括一片stm32f103zet6型芯片运行服务器程序，一个以太网连接器通过网线连接到网络路由器，一台内网穿透设备连接到网络路由器实现本地服务器对固定域名的映射。
[0009]
作为本方案的一种优选，所述驱动单元包括若干并联的驱动电路，每个驱动电路均连接有对应的对外输出端。
[0010]
作为本方案的一种优选，所述采样单元包括若干数字量采样电路和模拟量采样电路。
[0011]
作为本方案的一种优选，所述stm32微控制器采用stm32f429igt6芯片。
[0012]
作为本方案的一种优选，所述触摸屏单元采用迪文科技串口指令屏。
[0013]
本发明的有宜效果是：本发明基于stm32的广播发射机自动控制系统具有体积小，硬件资源丰富，处理能力强，采用stm32微控制器作为核心处理单元，通过系统总线连接并扩展丰富的硬件设备，同时将硬件集成到一块主板上，实现系统的有效整合，提高稳定性，降低成本，同时能够提供良好的人机交互界面以及以太网远程监控和数据采集等功能。
[0014]
本发明比现有广播发射机控制技术的优势在于：采用了stm32arm芯片作为核心控制器，其集成度、稳定性、运行速度均强于目前广播发射机控制领域广泛使用的51单片机、plc等芯片；另外因为使用了stm32微控制器，与现行技术相比本发明中又设计了图像采集单元与本地网络服务器单元，实现了对广播发射机机柜内部的图像数据采集以及发射机实时运行数据的网络远程访问以及网络远程控制，这一改进大大方便了发射机生产商运维人员的日常维护工作，节约了现行技术中运维人员赶往发射机部署地的交通成本与时间成本，本发明中运维人员可以随时通过网络远程访问发射机的本地服务器，根据发射机的实时状态数据与采集的物理图像信息进行检查，并通过网络远程控制功能对发射机进行调整；另外与现行技术相比本发明的硬件成本并无明显提高，且使用的技术成熟稳定，容易实现，且本发明中的发射机控制系统有自动控制功能与远程干预功能，长期来看比现行技术方案使用成本更低。
附图说明
[0015]
图1为本发明的结构原理示意图；图2为本发明实施例stm32f429igt6微控制器引脚分配图；图3为本发明实施例存储单元的电路图；图4为本发明实施例图像采集单元的原理示意图；图5为本发明实施例本地网络服务器单元的原理示意图；图6为本发明实施例一组驱动电路的电路图；图7为本发明实施例一组数字信号采集电路的电路图；图8为本发明实施例一组模拟信号采集电路的电路图；图9为本发明实施例can总线接口的电路图；图10为本发明实施例rs485标准串行接口的电路图；图11为本发明实施例rs232总线接口的电路图。
[0016]
图中，1-stm32微控制器，2-采样单元，3-驱动单元，4-上位机，5-触摸屏单元，6-储
存单元，7-本地网络服务器单元，8-图像采集单元，9-远程访问客户端，10-can总线，11-摄像头，12-stm32f103微处理器，13-网络路由器，14-内网穿透设备，15-互联网。
具体实施方式
[0017]
下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
[0018]
如图1所示，一种基于stm32的广播发射机自动控制系统，包括主控板和电源模块，主控板上设有控制单元，控制单元包括stm32微控制器1，微控制器1与上位机4通过rs485标准串行接口连接，接收上位机4发送的指令，stm32微控制器1的输出接口连接有驱动单元3，控制驱动单元3执行控制指令；stm32微控制器1通过输入管脚连接有采样单元2，通过采集发射机状态信息、发射机故障信息、入射功率、功放电压、功放电流信息计算发射机应执行的控制操作，并控制驱动单元3实现发射机的自动控制；stm32微控制器1通过can总线接口连接有图像采集单元8，通过图像采集单元摄像头定时对发射机内的关键部件拍照获取图像信息，并上传图像至本地网络服务器中供运维人员远程检查发射机物理状态；stm32微控制器1通过can总线接口连接有本地网络服务器单元7，用于建立本地的网络服务器并将其映射到公网域名中，实现远程访问客户端9对发射机信息的实时网络远程访问以及对发射机运行状态的实时网络远程控制；stm32微控制器1通过rs232标准串行接口连接有触摸屏单元5，用于将处理后的采集到的上述信息进行显示并接收触控操作的控制指令；所述电源模块分别与控制单元1、采样单元2、驱动单元3、触摸屏单元5、本地网络服务器单元7、图像采集单元8连接，提供系统用电。
[0019]
所述stm32f429微控制器1共有176个引脚，在本实施例中使用了166个引脚，实现与采样单元2、存储单元3、上位机4、触摸屏单元5、驱动单元6、本地网络服务器单元7、图像采集单元8以及其它外设之间的数据传输，引脚分配如图2所示。
[0020]
所述stm32f429微控制器1还连接有存储单元6，存储单元6中存储有控制参数，保证参数掉电不丢失以及供上位机4查询，存储单元6的电路图如图3所示。
[0021]
所述stm32f429微控制器1还连接有图像采集单元8，用于采集发射机内关键性位置的图像，图像采集单元8的原理图如图4所示，其中发射机中安装的摄像头11通过can总线10将采集到的图像数据发送给stm32f429微控制器1。
[0022]
所述stm32f429微控制器1还连接有本地网络服务器单元7，用于实现远程访问客户端9对发射机信息的实时网络远程访问以及对发射机运行状态的实时网络远程控制，其原理图如图5所示。其中stm32f103微处理器12运行着本地服务器的程序并通过can总线10与stm32f429微控制器1进行通信，另外stm 32 f103微处理器12还通过以太网接口与网络路由器13连接，网络路由器13会为本地服务器分配一个固定的内网ip地址，同一局域网的设备可以通过此ip地址访问此服务器与发射机交互，网络路由器13又通过网络线连接有内网穿透设备14与互联网15，用于将内网中本地服务器的ip地址映射到一个公网的域名中，由此实现远程访问客户端9通过浏览器输入固定域名对本地服务器的访问，即发射机的网络远程显示与控制功能。
[0023]
所述驱动单元3包括53路并联的驱动电路，如图6所示，每个驱动电路均连接有对应的对外输出端。
[0024]
所述采样单元2包括四十一路并联的数字信号采集电路，如图7所示。
[0025]
所述采样单元2包括十四路并联的模拟信号采集电路，如图8所示。
[0026]
所述stm32f429微控制器1与图像采集单元8及本地网络服务器单元7通信的can总线接口的电路如图9所示。
[0027]
所述stm32f429微控制器1与上位机4通信的rs485标准串行接口的电路如图10所示。
[0028]
所述stm32f429微控制器1与触摸屏单元5通信的rs232总线接口的电路如图11所示。
[0029]
所述基于stm32的广播发射机自动控制系统以stm32f429igt6微控制器1作为自动控制计算的逻辑控制核心，搭建硬件设计平台，对各功能模块和数据传输接口模块进行设计。
[0030]
上位机4/触摸屏5/远程访问客户端9通过rs485/rs232/网络通讯向stm32微控制器1发送高功率开机、中功率开机、低功率开机、关机、升功率、降功率、功放关断、复位、升压、降压、定时开关机信息，stm32微控制器1接收到指令后，立即解析指令信息，同时通过采样单元2采集设备运行状态信息、设备故障信息等数字量和入射功率、功放电压、功放电流信息等模拟量，进而进行逻辑判断在设备条件允许时输出信息到驱动单元3使设备执行指定的操作。
[0031]
同时，在未收到上位机4/触摸屏5/远程访问客户端9的即时性指令时，stm32微控制器1根据当前设定的工作功率、工作频率、开关机时间，自动将发射机的各元件调整到对应的工作状态，不间断采集发射机的入射功率、功放电压、功放电流、故障状态数据，使发射机在工作不稳定时自动调节入射功率、功放电压，或执行故障复位、重启，使发射机维持正常的工作状态，并在故障难以解决时自动关机、报警，保护发射机硬件。
[0032]
stm32微控制器1还可以通过rs232/rs485/网络通讯将采集到的设备状态信息、故障信息、入射功率、功放电压、功放电流等数据实时显示在触摸屏5/上位机4/远程访问客户端9的图形界面上。另外，存储模块中存储的6控制参数不仅保证参数掉不丢失，还可以供上位机4查询。
[0033]
所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的范围。