汪哲恺

摘 要：文章介绍如何通过单片机设计、制作N-1备份伺服系统实现当合成器N-1时关键元器件发生异常时，如何跳过异态部分，快速切到备份N-1调谐、调载电容，实现N-1播出。

关键词：N-1模式；伺服；单片机；调谐；调载；合成器

中图分类号：TN838 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）06-0097-02

Abstract： This paper introduces how to design and make N-1 backup servo system by single chip microcomputer to realize how to skip the abnormal parts when the key components of the synthesizer N-1 are abnormal， fast enough switch to backup N-1 tuning capacity， load adjustment， and realize N-1 broadcast.

Keywords： N-1 mode； servo； microcontroller； tuning； load adjusting； synthesizer

1 概述

DX-600中波发射机在实际工作中能够实现N-0模式与N-1模式两种工作，机器无异态时工作在N-0即三并机模式，当某个PB异态时机器可以切换至N-1即二并机模式，但伺服系统只有一套，当N-1伺服系统中出现故障，如合成器调谐、调载电容，调谐、调载马达，反馈电位器，皮带等关键元器件发生异常时，设备将出现停播，需要较长时间处理才能恢复播音，如果有一套备用装置可以跳过这些处理，就能极大地缩短处理时间，快速恢复播音。

2 总体思路

根据以上的要求，我们可以设计加装一套N-1模式时的备用调谐、调载电容，并产生N-1时的反馈到位信号送合成器，就能跳过上述异常的关键元器件处理，设计原理如图1。

该设计方案以89C52单片机为核心，完成整个时序逻辑控制功能。将自制的备用N-1伺服切换控制器串接入调谐、调载传动控制系统，当原机系统正常时，切换控制器内的固态继电器反接点将控制信号与状态信号直通，切换刀闸则接通原机调谐、调载电容；当N-1工作原机调谐、调载无法到位时，通过备用N-1伺服切换控制器一键切换按钮，切断TCU送来的控制信号和送回TCU的状态信号，给切换刀闸控制板送24V电源，并将切换刀闸切换至备用调谐、调载电容，当监测到刀闸切换到位时，切断切换刀闸控制板的24V电源，切换器内部产生N-1工作时的到位反馈状态信号，使发射机允许在N-1工作模式下开机播出。整个控制过程由89C52单片机进行逻辑控制，可在10秒内快速切换，20秒内恢复播出，极大地缩短了处理此类故障的时间，保障了安全播出。

3 伺服反馈信号的产生

TCU要检测伺服马达是否调整到位，是通过监测马达联动的电位器对10V电源的分压值，当合成器切换到N-1模式时，分压出调谐电压为7.31V，调载电压为8.58V，把这两个电压送到TCU控制板与预设的基准值进行比较，在正负1%范围内，就说明调整到位了，允许设备开机，那么我们就需要在外部产生两个稳定的直流电压，来说明备份N-1系统调整完成，允许发射机开机。可以用控制小盒内的+24V电源进行分压，因为此电压对运行中的设备很重要，所以我们采用MC34063的DC/DC集成芯来实现。

该器件本身包含了DC/DC变换器所需要的主要功能的单片控制电路且价格便宜。它由具有温度自动补偿功能的基准电压发生器、比较器、占空比可控的振荡器，R-S触发器和大电流输出开关电路等组成。该器件可用于升壓变换器、降压变换器、反向器的控制核心，由它构成的DC/DC变换器仅用少量的外部元器件。该电路是在低静态电流典型的降压电路上，用开关变压器取代自感线圈实现的。利用开关变压器以获取隔离直流电源的能量供给。在确定的硬件系统中，用于向数字系统供电的VCC电源负荷是稳定的，通过开关变压器的交变方波的占空比也是稳定的，因此，可获得与供电电源、数字电路电源VCC隔离的+8.58V、+7.31V直流输出。另一路产生的+5V直流电源供给单片机使用。

4 电路切换时序的控制原理

控制芯片采用89C52，它是INTEL公司MCS-51系列单片机中基本的产品，它采用ATMEL公司可靠的CMOS工艺技术制造的高性能8位单片机，属于标准的MCS-51的HCMOS产品。它结合了CMOS的高速和高密度技术及CMOS的低功耗特征，它基于标准的MCS-51单片机体系结构和指令系统，属于89C51增强型单片机版本，集成了时钟输出和向上或向下计数器等更多的功能。89C52内置8位中央处理单元、512字节内部数据存储器RAM、8k片内程序存储器（ROM）32个双向输入/输出（I/O）口、3个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。此外，89C52还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下，保存RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。根据单片机特性设计出时序控制原理图如图2。

89C52的P2端口设置为继电器控制口，P1.0与P1.1作为工作位置指示信号，P1.4与P1.5作为工作状态确认信号，P0.0与P0.1作为切换器控制信号，P3.3的中断信号作为控制触发信号。当需要切换备份N-1工作时，关闭发射机后，按下控制板上S2触发开关，使单片机P3.3脚产生一个中断信号，单片机响应中断后，在P2.0脚上送一个低电平，使K6继电器吸合，将24VDC电源送至TB6-1、TB6-2上供切换伺服电路板上电源。读P1.4与P1.5脚上的电平信号判断切换伺服电路当前的工作位置；如果切换伺服电路工作在正常（B）01位置，则给P2.2、P2.1、P2.4和P2.3脚送低电平，让Q0-Q3反相输出高电平，使K1、K2、K3和K4继电器吸合，其作用是断开伺服调谐电路上TB1上的TB1-1、TB1-2、TB1-4及伺服调载电路上B1上的TB1-1、TB1-2、TB1-4的信号； 给单片机P0.0送一个1秒钟的低电平信号，使伺服切换开关动作，使其倒至备用N-1电容工作。延时5秒后，单片机P0.2或P0.3检测切换到位时，在P2.0脚上送高电平，使K8继电器断开，切断伺服切换电路板源，使伺服切换板不会误动作。给P2.5脚上送一个高电平，使K5继电器吸合，其作用是将两个34063集成电路产生的调载8.58V与调谐7.31V的N-1取样电压送合成器的伺服控制板。发射机检测伺服到位，就可以在发射机上进行N-1模式开机。

反之，故障处理完成后切换伺服电路工作在备用N-1位置需要切回原机状态工作时，则给单片机P0.1送一个1秒钟的低电平信号，使伺服切换开关动作，使其倒至正常调谐、调载工作模式；同时给P2.3脚上送一个低电平，使K5继电器断开，其作用是将两个34063集成电路产生的调载8.58V与调谐7.31V的N-1取样电压断开，给P2.2、P2.1、P2.4和P2.3脚送低电平，使K1、K2、K3和K4继电器断开，其作用是将伺服调谐电路上TB1上的TB1-1、TB1-2、TB1-4及伺服调载电路上B1上的TB1-1、TB1-2、TB1-4的信号；通过4个继电器的反接点直接送合成器的伺服控制板。延时2秒后单片机P0.2或P0.3检测切换到位时，在P2.0脚上送高电平，使K6继电器断开，切断伺服切换电路板源，使伺服切换板不会误动作。此时切换过程完成，发射机合成器操作到三并机模式开机。

5 安装调试与实际应用效果

此系统在我台投入使用的安装方法与步骤：（1）将原机伺服电容C91、C90与电感的连接铜管拆除后，把自制的4根铜管分别连接切换器与电感、切换器与电容。做好可靠连接。（2）将备份N-1伺服调谐电容与调载电容分别连接到切换器的另一端。（3）将自制的5根电缆线接到控制器对应的航空插头上。（4）将合成器CCU控制小盒中的伺服控制板用轉接板转接上。（5）送发射机合成器电源，进入伺服控制菜单，同时调整伺服控制板上的R32，使N-0时调载电容的负载设定值达到6.7，此时C91的电容值为1269P（原机值为1241P），调整伺服控制板上的R31，使N-1时的调载电容的负载设定值达到9.00，原机预设值为此时C91的电容值为486P（原机值为554P）。（6）将备份N-1调谐电容调为420P，调载电容调为486P。

做好如上调整后，在原机状态下能正常N-0与N-1模式开启发射机房，三大发射机指标与改进前无变化，均能达到甲级，N-1时一键切换到备份伺服系统工作只需要10秒钟，发射机就能顺利开启播音。播出效果与原机的N-1模式相同。

参考文献：

[1]马忠梅.单片机的C语言应用程序设计（修订版）[M].北京航空航天大学出版社，2001：214.

[2]徐爱钧，彭秀华.单片机高级语言C51应用程序设计[M].电子工业出版社，1998：25-35.