1 硬件整体设计方案

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　　承德广播电视台大石山发射台共发射4 套广播信号，为确保广播信号安全播出，需要对4 路空收广播信号和4 路对应播控信号进行监听，音频切换器可以实现广播节目信号切换功能。

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　　本文设计了一种既稳定可靠，又简易、维护方便的音频切换器，其主要功能包括：具有8 路音频信号输入，1 路音频信号输出;具备手动切换和自动切换功能;具备通过数码管和指示灯显示输出通道功能。

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　　智能音频切换器硬件设计时采用模块化设计方案，围绕系统功能要求，系统设计分为中央处理模块、音频切换模块、键盘模块、指示灯模块、译码显示模块和电源模块六大功能模块。

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　　(1)中央处理模块

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　　中央处理模块是整个系统的中枢，任何模块都不能独立地完成相应的任务，必须通过与中央处理模块配合才能完成相应的功能。

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　　(2)音频切换模块

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　　单片机通过音频切换模块，可对4 路空收广播信号及4 路对应播控信号进行切换输出。

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　　(3)键盘模块

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　　手动和自动模式的选择通过按键控制。在手动模式下，通过按键手动选择信号输出。在自动模式下，循环输出各路信号。

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　　(4)指示灯模块

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　　包括8 个输出指示灯。当输入通道信号被输出时，对应通道指示灯亮，否则指示灯灭。

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　　(5)译码显示模块

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　　根据输出信号通路控制显示模块，显示相应输出通道数。

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　　(6)电源模块

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　　为整个电路供电。

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　　2 音频切换器的硬件电路设计

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　　2.1 中央处理模块

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　　AT89S52 共有I/O 接口32 个。P1 口分别接手动选择输出通道的8 个按键开关，在手动模式下当按下相应通道按键时，由单片机控制输出相应通道的信号。

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　　P3.2 口接键盘中断开关，在手动模式下，当键盘有键按下时，产生中断，在中断响应程序中判断哪个按键按下，同时对应指示灯亮，显示对应通道信号。

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　　P3.3 口接手动、自动模式切换选择开关，初始化为手动模式，当按键按下时，切换器为自动模式，同时模式指示灯亮;再次按下按键时，切换器为手动模式，同时模式指示灯灭。

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　　P3.5 口接模式指示灯，自动模式下指示灯亮，手动模式下，指示灯灭。P3.0、P3.1、P3.4 接CD4051 地址码端口，控制CD4051 选择某一路输入信号输出。

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　　P0 口接LED 数码管，显示输出通道数。

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　　P2 口接8 个指示灯，当某一输出信号被输出时，对应指示灯亮，某则指示灯灭。

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　　2.2 音频切换模块

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　　通过控制CD4051 选择一路音频信号作为输出。模拟集成开关CD4051芯片具有硬件结构简单、价格低廉的优点。CD4051 相当于一个八路选择器，输出哪一路信号由输入的3 位地址码A、B、C 来决定。通过键盘的输入，给单片机相应的指令，然后单片机输出相应信号作用于CD4051，使CD4051 选择某一路信号作为输出。

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　　2.3 键盘模块

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　　独立式按键是直接用I/O 口线构成的单个按键电路，其特点是每个按键单独占用一根I/O 口线，每个按键的工作不会影响其他I/O 口线的状态，独立式按键电路配置灵活，软件结构简单。本电路中按键占用单片机P1 口，输入均采用低电平有效，上拉电阻保证了按键断开时，I/O口线有确定的高电平。软件采用中断方式的查询按键。本电路采用8 输入与门CD4068B 用于产生键盘中断，其输入端与按键相连，输出端接至单片机的外部中断输入端INT0。当无按键按下时，与门各输入端均为高电平，输出端为高电平;当有按键按下时，INT0 为低电平，于是向CPU 申请中断，CPU 响应该按键中断，转去执行键盘扫描程序，确定哪一按键被按下，控制输出相应通道信号，同时数码管显示通道数，相应通道指示灯亮。

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　　SW9 为手动、自动模式切换按键，连接单片机的外部中断输入端INT1，单片机初始化为手动模式。软件编程设一个模式标识 A，当A=0 时为自动模式， 当A=1 时为手动模式。SW9按键申请中断一次，A 反转一次，根据A 的值决定是手动还是自动模式。

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　　2.4 指示灯模块

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　　指示灯模块分输出通道指示灯和模式指示灯。输出通道指示灯的8 个发光二极管与单片机的P2 口相连，当某一通道信号被输出时，单片机控制对应通道发光二极管亮，其余发光二极管灭。模式指示灯与P3.5 相连，自动模式时亮，手动模式时灭。

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　　2.5 译码显示模块

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　　译码管占用单片机P0 口，初始化时为手动模式，默认输出通道1 信号，数码管显示数字1。手动模式下有按键按下时，译码管显示对应通道数;自动模式下，循环输出各路信号，此时数码管根据输出通道依次循环显示对应数字。

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　　2.6 电源模块

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　　220V 交流电经变压器变压后，由桥式整流电路整流，得到一个电压波动很大的直流电源，所以需要接一个330μF 的电解电容滤波。要得到一个比较稳定的电压，接入了一个三端稳压器元件LM7805。三端稳压器后面接一个1μF 的电容，这个电容有滤波和阻尼作用。该电路输入家用220V 交流电， 发光二极管D1 会亮，显示电路工作状态，经过全桥整流，稳压后输出稳定的5V直流电源，为整个系统供电。

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　　3 结束语

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　　本切换器采用单片机AT89S52 作为系统微控制器，在手动状态下，可由开关控制，手动切换任意输入的音频信号至输出端;在自动状态下，通过单片机控制循环输出对各路接收信号。当某一输入被输出时， 对应通道指示灯亮，其余通道指示灯灭，同时通过显示模块显示当前输出通道数。本系统设计简单，成本低，维护方便，可应用于发射台广播信号监测，对4路空收信号和4 路播控信号进行监听，确保广播信号安全优质播出。