船舶广播系统自动开关机设计与实现

摘 要 本文针对远洋船舶KG-2公共广播系统的自动开关机方法进行设计思路和实施方案研究。系统可以根据需要，自行设定广播开关机时间，并具有通过网络进行广播开关机状态监视、即时开关机命令发送和执行的功能。测试表明，系统运行稳定，实时性好，满足功能需求，具有一定的推广应用价值和工程实用价值。

关键词 单片机 继电器 时间 开关机 网络

中图分类号：TN934 文献标识码：A

0引言

KG-2型公共广播系统广泛应用在大中型船舶、海洋石油平台等场所，具有遥控盒控制、通用紧急报警接口和遥控喊话接口等功能。系统最多可带4个遥控盒，根据工作需要安装于不同位置，确保紧急情况下在最短的时间内发号施令。除上述功能外，KG-2广播还配套安装车载CD，用于日常船内广播、集合号令、音乐播放等功能。为了保证船员的正常生活和工作，广播系统需要定期进行开关机操作。目前，大多数的KG-2型公共广播系统是由值班人员在规定时间通过广播室遥控盒对广播主机进行开关机操作，保障日常广播的正常使用，由于值班人员疏漏造成广播延迟开关机的现象时有发生。如果能够采用计算机远程控制电路实现广播自动开关机功能，在规定时间准确的控制广播开关机，并通过网络协议对广播状态进行网络化监视和控制，则可以大大减轻值班人员的工作压力，提高广播系统工作的可靠性。

1系统总体设计

本系统针对某远洋船舶广播系统进行设计，该广播系统主要通过遥控盒面板按键进行各类操作。遥控盒面板设有电源开关、喊话、船员、舱面、岗位、旅客、舱内、对讲1、对讲2、对讲3、对讲4等功能按键，用于操作广播主机开机并选择输出区域。在广播主机关机状态下，按下遥控盒开关按键，等待约1秒钟，在听到提示音后按下相应区域，实现该区域单路输出，或者按下舱内按键，系统自动打开船员、舱面、岗位、旅客区域按键实现多路输出，遥控盒面板如图1所示。

遥控盒按键采用按钮方式，连接在遥控盒核心控制板，S1为开/关按键，在广播关机状态下，按下该按键打开主机电源，S2-S7为区域选择按键，按下相应按键接通相应的输出区域。遥控盒按键原理如图2所示。

系统系统主要完成在设定时刻对广播主机电源开关和输出区域选择开关的控制，由于目前该船舶广播系统主要使用舱内区域广播，因此，本系统仅对电源开关S1和舱内区域选择按键S7进行自动化控制，其主要功能有以下几点：

（1）自动按键控制。根据预先设定的广播开、关机时间，自动对电源开关S1和舱内区域选择按键S7进行控制，实现广播主机自动开关机和区域选择功能。

（2）远程即时控制。岗位人员可以根据需要，实时向广播主机发送控制命令，实现人员对广播系统的远程即时控制功能。

（3）远程状态监视。岗位人员可以根据需要，实时获取广播系统开关机和区域选择状态。

根据上述功能需求，设计系统结构如图3所示。系统主要由核心控制板、监控微机、管理微机组成，监控微机通过网络向管理微机发送各类控制和状态监视命令，管理微机通过串口控制核心板进行各类命令执行和状态信息搜集。正常情况下，核心控制板自动走时并实时与系统设定的开关机时间进行比对，比对一致则进行相应动作，完成广播开关机操作。

从图3中可以看出，系统设计中主要包括硬件设计和软件设计，其中，硬件设计主要是指核心控制板的设计，软件设计主要是指远程监控程序的设计。

2系统实现

2.1系统硬件实现

系统硬件主要由C51单片机、DS12C887时钟芯片、MAX232串型接口芯片、数码管、继电器等模块构成。其基本原理如图4所示。

图4中，时钟模块为单片机提供时间信息，S1、S2、S3为时间调整按键，其中，S1是功能选择键，在按下后可以通过S2和S3分别对时、分进行加减调整，以确保核心控制板走时与船时同步；信号转换芯片实现单片机和管理微机间的数据通信功能；单片机控制继电器完成各类控制功能，其中，K1继电器作为遥控盒开关机使用，常开触点并联在遥控盒“开/关”按键， K2继电器作为输出区域选择使用，常开触点并接在遥控盒“舱内”按键，单片机在指定时间分别输出高电平或低电平控制继电器动作，实现对广播开关机和区域选择的控制，单片机实现对继电器控制的原理如图5所示。

图5中，假定单片机内设定广播开机时间和关机时间分别为06：25和22：05，当时间模块走时到06：25，单片机端口输出高电平“1”，三极管Q1导通，继电器K1动作，常开触点闭合，接通遥控盒开/关按键，广播主机开机，延时1s后，发送低电平“0”，三极管Q1截止，继电器线圈失电，常开触点恢复初始状态，为下次动作做准备，同时在另一输出端口发出高电平“1”，三极管Q2导通，接通继电器K2，常开触点闭合，选择舱内区域输出，延时1s后再次发送低电平“0”，三极管Q2截止，断开K2线圈电路，常开触点恢复初始状态，完成广播开机和区域选择。当时间模块走时到22：05时，单片机端口输出高电平“1”，三极管Q1导通，继电器1线圈得电，常开变常闭，导通遥控盒按键，广播主机关闭，延时1s后，发出低电平“0”三极管Q1截止，继电器K1线圈失电，常开触点恢复初始状态，为下次动作做准备。

为避免因串入电压引起设备故障，本电路只使用继电器的常开、常闭触点，导通电路中没有增加任何额外电源，和遥控盒手动按键操作保持相同的方法。为解决在船岸电转换时时间需重新设置的问题，在电路设计中使用了时钟芯片，在电路断电后时间芯片继续走时。经过长时间加电测试和实际使用，该电路具有高可靠性和稳定性。为安全起见，电路中所采用的元器件均为低压器件，供电电压采用直流12V供电。有效提高了电路的安全性。

2.2系统软件实现

系统利用LabWindows/CVI丰富的界面设计资源完成主界面的设计，利用丰富的函数库完成各类控制、显示以及数据存储等功能。

图6中，软件运行界面包括时间显示区、状态显示区、功能操作区。其中，时间显示区用于显示核心控制板时间；状态显示区可以根据接收的串口命令，实时显示广播主机的开关机状态和广播开关机记录，配有指示灯显示和文字显示；功能操作区用于对核心控制板进行远程操作，远程命令通过网络传送到监控微机，监控微机通过串口将命令发送至单片机，单片机根据接收到的命令进行相应的功能操作，包括时间调整，开关机操作等。

3结语

通过对远洋船舶广播系统增加定时开关机电路，不仅提高了广播系统在开关机时间上的准确性，完成了广播状态的远程实时监控，同时减轻了值班人员的工作压力，实现设备管理的网络化、智能化，适用于所有需要进行远程按键操作的场合，具有一定的工程实用价值和推广价值。