在高校語(yǔ)言教學(xué)中，校園調(diào)頻電臺(tái)作為一種獨(dú)特的教學(xué)輔助設(shè)施與手段，因其成本低、易維護(hù)、使用方便等諸多優(yōu)點(diǎn)得到普遍應(yīng)用。而以計(jì)算機(jī)為硬件平臺(tái)，集錄音、編輯、存儲(chǔ)、播放等功能于一體的校園調(diào)頻電臺(tái)實(shí)現(xiàn)了節(jié)目播放自動(dòng)化。在實(shí)際運(yùn)行中，電臺(tái)發(fā)射機(jī)的開(kāi)與關(guān)一般采用電源定時(shí)器控制，需由工作人員設(shè)置開(kāi)啟、關(guān)閉時(shí)間，操作繁瑣、不易管理。（1）定時(shí)器時(shí)間的設(shè)定需和節(jié)目的播放時(shí)間相對(duì)應(yīng)，如節(jié)目播放時(shí)間有變動(dòng)，需重新設(shè)置定時(shí)器開(kāi)啟、關(guān)閉時(shí)間；（2）定時(shí)器的時(shí)鐘與計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)時(shí)間需經(jīng)常調(diào)整，以求保持一致；（3）要求定時(shí)器有斷電保護(hù)措施。

　　1 設(shè)計(jì)原理

　　1.2 555 CMOS集成電路的改造

　　555 芯片是定時(shí)器，是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為 555，用 CMOS 工藝制作的稱為 7555，除單定時(shí)器外，還有對(duì)應(yīng)的雙定時(shí)器 556/7556。555 定時(shí)器的電源電壓范圍寬，可在 4.5V~16V 工作，7555 可在 3~18V 工作，輸出驅(qū)動(dòng)電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼容。555 定時(shí)器成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測(cè)量及自動(dòng)控制等方面。555 定時(shí)器的內(nèi)部電路框圖和外引腳排列圖分別如圖 2.9.1 和圖 2.9.2 所示。它內(nèi)部包括兩個(gè)電壓比較器，三個(gè)等值串聯(lián)電阻，一個(gè) RS 觸發(fā)器，一個(gè)放電管 T 及功率輸出級(jí)。它提供兩個(gè)基準(zhǔn)電壓VCC /3 和 2VCC /3。

　　將555 CMOS集成電路的⑥、②腳并接成只有一個(gè)輸入端Vi，就構(gòu)成了施密特觸發(fā)器，如圖2所示。其電壓傳輸特性如圖3所示。

　　由圖3可見(jiàn)，施密特觸發(fā)器輸出電壓和輸入電壓的關(guān)系是一個(gè)長(zhǎng)方形的回線形，當(dāng)輸入端Vi電壓為0時(shí)，輸出端Vo（3腳）為高電位（Vo=1）；當(dāng)輸入端Vi電壓由0上升到>2/3VDD時(shí)，輸出端Vo為低電位（Vo=0）；當(dāng)輸入端Vi電壓由位下降到<1/3 VDD時(shí)，輸出端Vo又變?yōu)楦唠娢唬╒o=1）。

　　2 總體設(shè)計(jì)方案及實(shí)現(xiàn)

　　2.1 設(shè)計(jì)方案概述

　　校園調(diào)頻電臺(tái)節(jié)目自動(dòng)播放系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)、電源定時(shí)器、發(fā)射機(jī)等組成，可利用計(jì)算機(jī)技術(shù)修改計(jì)算機(jī)BIOS參數(shù)的設(shè)置及自動(dòng)關(guān)機(jī)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)開(kāi)機(jī)或關(guān)機(jī)；利用音頻播放軟件及Windows系統(tǒng)自帶的“計(jì)劃任務(wù)”功能實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)播放節(jié)目；設(shè)想利用播放節(jié)目的音頻信號(hào)及555 CMOS集成電路工作原理和特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單實(shí)用的發(fā)射機(jī)電源控制器，實(shí)現(xiàn)校園調(diào)頻電臺(tái)播放節(jié)目自動(dòng)化。

　　2.2 電源控制器組成電路

　　基于555 CMOS集成電路的電源控制器，主要由升壓、整流、濾波及延時(shí)控制電路等部分組成，其關(guān)鍵器件選用CC7555 CMOS 集成電路，CC7555集成電路具有功耗低、靜態(tài)電流較?。?0 μA左右）、輸入阻抗極高（輸入電流僅為0.1 μA左右）、電源電壓范圍較寬（在3 V~18 V內(nèi)均正常工作）等特點(diǎn)。

　　電源控制器電路模塊如圖4所示。

　　電源控制器電路原理如圖5所示。

　　電路中工作電源VDD采用12 V，將上限閥值輸入端VTH（⑥腳）和下限閥值輸入端VTR（②腳）短接作為觸發(fā)輸入端（Vi），當(dāng)輸入電平（②、⑥腳）>2/3 VDD時(shí)（Vi>8V），輸出端Vo（③腳）為低電位（Vo=0），當(dāng)輸入電平（②、⑥腳）<1/3VDD時(shí)（Vi<4 V），輸出端Vo（③腳）變?yōu)楦唠娢唬╒o=1）。

　　2.3 利用音頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)節(jié)目自動(dòng)播放

　　計(jì)算機(jī)播放節(jié)目輸出的音頻信號(hào)（Audio）是帶有語(yǔ)音、音樂(lè)和音效的有規(guī)律的聲波的頻率、幅度變化信息的載體，其電壓約在100 mV左右。

　　當(dāng)計(jì)算機(jī)輸出音頻信號(hào)時(shí)，送入電源控制器，通過(guò)隔離電阻，一部分信號(hào)輸出至發(fā)射機(jī)，另一部分通過(guò)三極管BG1、BG2進(jìn)行有效放大，然后經(jīng)由電容C3和二極管D1、D2組成的峰值檢波器（整流器）給電容C4充電，作為三極管BG3的偏置電壓。當(dāng)電容C4上的電壓≥0.7 V時(shí)，BG3導(dǎo)通，從而使三極管BG4導(dǎo)通，其集電極上電容C5的電壓達(dá)到≥8 V，電容C5通過(guò)二極管D3和電阻R19給電容C6充電，因電容C6和CC7555集成電路的⑥腳（VTH）相接，當(dāng)電容C6上的電壓≥8 V時(shí)，CC7555集成電路的6腳輸入高電平（Vi=1），因此輸出端③腳變?yōu)榈碗娖剑╒o=0），使三極管BG5導(dǎo)通，與BG5集電級(jí)連接的繼電器得電，常開(kāi)觸點(diǎn)吸合導(dǎo)通，接通電源，給發(fā)射機(jī)供電，發(fā)射機(jī)工作（發(fā)射機(jī)電源開(kāi)關(guān)處于常開(kāi)狀態(tài)），實(shí)現(xiàn)了節(jié)目自動(dòng)播放功能。

　　2.4 利用音頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)的關(guān)閉

　　音頻信號(hào)是（Audio）帶有語(yǔ)音、音樂(lè)和音效的有規(guī)律的聲波的頻率、幅度變化信息載體。 根據(jù)聲波的特征，可把音頻信息分類為規(guī)則音頻和不規(guī)則聲音。其中規(guī)則音頻又可以分為語(yǔ)音、音樂(lè)和音效。規(guī)則音頻是一種連續(xù)變化的模擬信號(hào)，可用一條連續(xù)的曲線來(lái)表示，稱為聲波。聲音的三個(gè)要素是音調(diào)、音強(qiáng)和音色。聲波或正弦波有三個(gè)重要參數(shù)：頻率 ω0、幅度A n 和相位ψn ，這也就決定了音頻信號(hào)的特征。電路的設(shè)計(jì)和布線是信號(hào)采集過(guò)程中一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，它的效果直接關(guān)系到后期信號(hào)處理的質(zhì)量。對(duì)于DSP達(dá)類高速器件，外部晶體經(jīng)過(guò)內(nèi)部的PLL倍頻以后可達(dá)上百兆。這就要求信號(hào)線走等長(zhǎng)線和繪制多層電路板來(lái)消除電磁干擾和信號(hào)的反射。在兩層板的前提下，可以采取頂層與底層走交叉線、盡量加寬電源線和地線的寬度、電源線成"樹(shù)杈型"、模擬區(qū)和數(shù)字區(qū)分開(kāi)等原則，可以達(dá)到比較好的效果。

　　當(dāng)輸入信號(hào)終止，由于二極管D3反向截止，電容C6上的電壓只能通過(guò)電阻R20向電容C5及電阻R18緩慢放電，當(dāng)電容C6的電壓降至4 V，CC7555集成電路的6腳輸入低電平（Vi=0），因此輸出端③腳變?yōu)楦唠娖剑╒o=1），使三極管BG5截止，與BG5集電級(jí)連接的繼電器失電，閉合觸點(diǎn)放開(kāi)，切斷發(fā)射機(jī)電源而關(guān)機(jī)，實(shí)現(xiàn)了利用音頻信號(hào)關(guān)閉發(fā)射機(jī)的功能。

　　2.5 其他技術(shù)要求

　?、贋榉乐挂纛l信號(hào)自然停頓期間，發(fā)射機(jī)忽關(guān)忽開(kāi)，要求有音頻信號(hào)時(shí)，發(fā)射機(jī)迅速開(kāi)機(jī)工作，無(wú)音頻信號(hào)時(shí)，發(fā)射機(jī)延遲數(shù)分鐘自動(dòng)關(guān)機(jī)。設(shè)計(jì)方案：一般要求大約3-5 min電容C6的電壓由8 V放電至4 V，放電的快慢程度由電容C6及電阻R20組成的時(shí)間常數(shù)決定，調(diào)節(jié)電容C6或電阻R20的數(shù)值可調(diào)整放電時(shí)間。

　?、跒榱朔乐乖肼暫透蓴_信號(hào)造成誤開(kāi)機(jī)，整個(gè)電路的靈敏度調(diào)至音頻信號(hào)輸入≥50 mV。

　　經(jīng)過(guò)實(shí)際的運(yùn)行檢測(cè)，基于CC7555 CMOS集成電路的電源控制器，并使校園調(diào)頻電臺(tái)發(fā)射機(jī)運(yùn)行可靠、穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單方便，輕松實(shí)現(xiàn)了校園調(diào)頻電臺(tái)節(jié)目播放自動(dòng)功能，提高了工作效率。