1、广播与电视技术 2023年 第50卷 第1期110安全播出与监测监管 Safe Broadcasting&Monitoring and Supervision电视播出自动切换语音报警系统的 设计与实现【摘 要】我国广播电视节目的规模越来越大，传播形式也越来越多，为了保证节目的安全播出，文章提出了一种基于STM32的HCO3901自动切换语音报警系统设计方法。首先将HCO3901自动切换器的GPI信号提取出来，作为STM32的输入信号，检测这个GPI信号输出一组控制信号，触发语音模块进行报警。该语音报警系统经过实际测试，能够及时发现切换器的切换动作，从而提醒工作人员对异常信号做出及时处理，减少播
2、出事故的发生，在播出系统中具有重要的应用价值。【关键词】STM32，自动切换，语音报警，嵌入式【中图分类号】TP391.41 【文献标识码】B 【DOI编码】10.16171/ki.rtbe.20230001023【本文献信息】郑伟，吴艳，刘路，杨烁，于涵迪.电视播出自动切换语音报警系统的设计与实现J.广播与电视技术，2023,Vol.50(1).Design and Implementation of Automatic Switching Voice Alarm System for TV BroadcastingZheng Wei,Wu Yan,Liu Lu,Yang Shuo,Yu H
3、andi(Guizhou Radio and Television Station,Guizhou 550025,China)Abstract Radio and television programs in China are growing in scale and forms of transmission.In order to ensure the safe broadcasting of China Radio and TV programs,this paper proposes a design method of HCO3901 automatic switching voi
4、ce alarm system based on STM32.Firstly,the GPI signal of HCO3901 automatic switcher is extracted and used as the input signal of STM32.Then,the GPI signal is detected to output a group of control signals,so as to trigger the voice module to realize the voice alarm.After actual testing,the voice alar
5、m system can find out the switchers switching action in time,so as to remind the staff to deal with the abnormal signal in time and reduce the occurrence of broadcasting accidents,which has important application value in the broadcasting system.Keywords STM32,Automatic switching,Voice alarm,Embedded
6、郑伟，吴艳，刘路，杨烁，于涵迪(贵州广播电视台，贵州 550025)0 引言HCO3901 是一个具有自动切换信号功能的 SDI 信号三选一切换器，广泛应用于广播电视行业，能够有效地提高安全播出的能力，但是，由于信号切换后没有明确的报警提示信息，导致自动切换的功能不能发挥应有的作用。本文设计的语音报警提示器能够解决这一问题，能够有效降低播控值班人员的工作强度，在节省人力的情况下，提高安全播出的能力。1 系统组成该系统以 STM32 作为信号处理的核心，周边包括电源模块、按键指示灯模块、语音处理模块、GPI 声光报警模块、看门狗模块等。STM32 接收到来自 HCO3901 输出的 GPI 信号
7、后，输出控制码给语音模块，根据不同的控制码，语音模块触发不同的语音进行播放，同时 GPI 信号也会触发声光报警器进行声光报警，从而提示工作人员有频道信号发生了切换；看门狗模块是为了防止单片机程序跑飞而专门设计的。系统基本方框图如图 1 所示。2 硬件设计2.1 STM32简介 本文采用的 MCU 型号为 STM32F103ZET6，该芯片有广播与电视技术 2023年 第50卷 第1期111Safe Broadcasting&Monitoring and Supervision 安全播出与监测监管64KB SRAM、512KB FLASH、11 个定时器、5 个串口和 112 个通用 IO 口，
8、所有 IO 口均可以映射到 16 个外部中断，几乎所有 IO 口均可以容忍 5V 信号。这些硬件资源完全能够满足系统的要求。2.2 语音报警电路语音报警采用的是 WT588D 语音芯片，该芯片内置 DSP高速语音处理器和 13 位的 DA 处理器，处理速度快，音质好；支持 DAC 输出，可加载 WAV 音频格式；支持 220 个语音地址位，每个地址最多可加载 128 段语音；支持按键控制、并口控制、一线控制等多种播放控制模式。由于应用的要求，系统采用了一线串口的播放模式。语音报警电路如图 2 所示。2.3 GPI声光报警电路GPI 声光报警电路是在系统发出语音报警的同时，也触发蜂鸣器和 LED
9、 灯进行同步报警，从而增强报警的效果。声光报警原理图如图 3 所示。2.4 看门狗电路看门狗电路采用的是 DS1232 芯片，该芯片是一个具有图1 系统基本方框图STM 32单片机按键LED指示电源模块语音模块声光报警功放看门狗图2 语音报警电路原理图图3 声光报警电路原理图RESET VDDDAC BUSYPWM+VCCPWM-P00P14 P01P13 P02P16 P03GND P15MCUVDD+5VR1 470910111213141615VCCD1 LED87654312WT588D-16PDATARESETVDD1+3.3VSPEAKERR1 470C1 104C2 4.7uFI
10、N1VCC +5VVCC1 2 3 K1R3VCC +5VLED2R1200VCC +5VLED112U1D11N4148P154132T13 2 1 GNDIN11KGNDGNDR21K43广播与电视技术 2023年 第50卷 第1期112安全播出与监测监管 Safe Broadcasting&Monitoring and Supervision看门狗功能的电源监测芯片，稳定性好，在电源通断电、电压下降和死机时都会输出一个复位脉冲。芯片在工作时，需要不间断地给引脚 7 输入一个“喂狗”脉冲，这个脉冲的时间间隔由引脚 2 决定，如果脉冲间隔大于引脚 2 的设定时间，芯片将输出一个复位脉冲使 M
11、CU 复位。这个功能可以有效防止 MCU 系统死机。系统中引脚 2 接电源，所以“喂狗”脉冲的时间间隔必须小于 1.2s。看门狗电路如图 4 所示。3 软件设计本设计使用了大量的 IO 口，IO 口所关联的对象是 5V 信号，所以首先要选取可以容忍 5V 电平的端口。若声光报警和语音报警同时触发，那么就需要通过判断语音报警电路的BUSY 信号的电平，然后采用外部中断的方式来触发声光报警。图 5（左）为语音报警程序流程图，图 5（右）为中断函数流程图。4 实物测试4.1 报警语音文件报警的语音文件可以采用语音录制的方式获得，也可以采用文字转换语音的转换软件进行转换获得。语音文件通过WT558D
12、语音编译软件进行编译。图 6 为语音文件编译软件。4.2 实物展示三选一自动切换语音报警系统有三个按键，其中测试按键是用来测试报警器是否工作正常，停止按键的作用是当发生语音报警时可以将停止按键按下来停止语音报警。第一个亮灯的按键是一个具有状态指示功能的复位按键。图 7 为该系统的前面板。报警器的后面板采用 DB9 的接口与 HCO3901 进行连接，图4 看门狗电路原理图图5 语音报警程序流程图（左）和中断函数流程图（右）图6 语音文件编译器图7 语音报警系统前面板STB VCCPBRST TOL TDRST GND RST VDD +5VR2DS12326528RES4371RST/RESR
13、1ST1 2 3 4 5 RES/RESSTR3VCC +5VDVCC +5VVCC +5V开始初始化按键扫描是否有按键按下GPI电平检测GPI电平变化触发语音报警触发声光报警结束否否是是中断BUSY电平检测BUSY=0？触发声光报警清除中断标志位否是返回中断广播与电视技术 2023年 第50卷 第1期113Safe Broadcasting&Monitoring and Supervision 安全播出与监测监管图 8（左）为报警器后面板的三个 DB9 接口引脚定义，图 8（右）为 HCO3901 后面板的 DB15 接口引脚定义，1M 和 1B分别代表贵州卫视频道的主备三选一自动切换器切换
14、备路以后输出的 GPI 信号。以此类推，iM、iB（i=1、2、3、10）分别代表贵州电视台的 10 个频道的主备三选一自动切换器切换备路后输出的 GPI 信号。各个频道主备三选一板卡的 GPI-OUT-2 分别与对应的 iM、iB 引脚连接，报警器的 GND 与三选一的 GND 连接，当某个三选一板卡自动切换备路信号后，该板卡的 GPI-OUT-2 引脚输出一个 GPI 信号，这个 GPI 信号就会触发报警器进行语音和声光报警。4.3 实验结果1.当三选一自动切换器切换备路信号时，报警器能够准确及时地发出语音和声光报警提示信息。2.当多个三选一自动切换器同时发生切换动作时，报警器能够按照频道
15、的重要程度依次发出语音报警提示信息。5 结论本文所设计的系统采用了 ST 公司的 ARM 芯片 STM32 F103ZET6，其丰富的 IO 口、定时器以及外部中断，大大简化了硬件设计，节约了成本。本系统具有高可靠性和低功耗的特点。系统能够对三选一的切换动作做出准确及时的语音报警提示，从而提高安全播出的能力。与此同时，该系统也能够对任何可以输出 GPI 信号的设备进行语音报警提示。随着广电总局对安全播出要求的进一步提升，该系统在广电系统具有广泛的应用价值。参考文献：1 司飙.一种基于无线传感网的智能消防报警系统应用研究J.数字技术与应用,2021,39(4):152-154.2 晏小庆,阮云兰
16、,文志诚.基于无线红外通信的烟雾自动报警系统设计J.现代电子技术,2021,44(8):24-28.3 张东娟.基于物联网的燃气检测报警防护系统研究J.电子制作,2021(5):81-82,87.4 任天鹏.多功能一氧化碳检测报警装置J.电子世界,2020(24):166-167.5 MCFARLANE S J,GARCIA J E,VERHAGEN D S,et al.Alarm tones,voice warnings,and musical treatments:a systematic review of auditory countermeasures for sleep inertia in abrupt and casual awakeningsJ.Clocks&Sleep 2020,2(4):416-433.6 黄强.空调、地暖、生活热水系统继电器控制系统设计改造与应用J.现代制造技术与装备,2019(5):101-103.7 徐学刚.语音模块WT588D在绿激光手术仪中的应用J.中国科技信息,2013(13):92.第一作者简介：郑伟（1985），男，贵州广播电视台工