基于單片機(jī)的數(shù)字FM收音機(jī)設(shè)計(jì)(畢業(yè)論文)

1、 學(xué)科分類號(hào)學(xué)科分類號(hào) 08060806 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目題目（中文）：（中文）： 基于單片機(jī)的數(shù)字 FM 收音機(jī)設(shè)計(jì) （英文）：（英文）： The Design of FM Radio Based on MCU 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 某某 學(xué)學(xué)號(hào)：號(hào)： 0810404003 系系別：別： 物理與信息工程系 專專業(yè)：業(yè)： 通信工程專業(yè) 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 某某 講 師 起止日期：起止日期：2011 年 12 月2012 年 5 月 2012 年 5 月 12 日懷化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告書誠(chéng)信聲明作者鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)，是在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，成果不

2、存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，報(bào)告書中不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的成果。對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確的方式標(biāo)明。本聲明的法律結(jié)果由作者承擔(dān)。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告書作者簽名：年 月 日目目 錄錄摘 要 I關(guān)鍵詞 IAbstractIIKey wordsII1 前言12 方案設(shè)計(jì)與論證33 硬件電路設(shè)計(jì)53.1 主控電路53.2 音頻輸出模塊電路73.3 FM 收音電路103.4 LED 數(shù)碼管電路133.5 按鍵電路153.6 I2C 總線簡(jiǎn)介153.7 電路裝配注意事項(xiàng)184 軟件設(shè)計(jì)19主程序設(shè)計(jì)20數(shù)碼管顯示控制子程序214.3 收音機(jī)控制子程

3、序225 系統(tǒng)測(cè)試236 結(jié)論與心得24參考文獻(xiàn)25致 謝26附錄 A27附錄 B33基于單片機(jī)的 FM 調(diào)頻收音機(jī)摘 要調(diào)頻收音機(jī)本次所設(shè)計(jì)的題目是調(diào)頻收音機(jī)的設(shè)計(jì)。調(diào)頻收音機(jī)（FM Radio）一直在人們的生活?yuàn)蕵分姓加蟹浅Ｖ匾牡匚?。從老式的晶體管收音機(jī)到今天的網(wǎng)絡(luò)收音機(jī),說明通過廣播享受生活一直是人們喜歡的生活方式。如今,隨著消費(fèi)類電子的興起和繁榮以及數(shù)字電子的發(fā)展,廣大從事消費(fèi)類電子設(shè)計(jì)的廠商都不忘在諸如 MP3、智能手機(jī)、便攜式 Video 播放器等產(chǎn)品中嵌入 FM 部分。傳統(tǒng)的調(diào)頻解決方案存在電路體積大、調(diào)諧不方便、穩(wěn)定性欠佳等弊端。為了解決上述問題,眾多半導(dǎo)體公司紛紛尋求調(diào)頻接

4、收機(jī)的 ASIC 解決途徑。本文介紹了調(diào)頻收音機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。其解決了傳統(tǒng)的調(diào)頻方案中體積大、調(diào)諧不方便、穩(wěn)定性不好等這些缺點(diǎn)。在本文中主要介紹了該設(shè)計(jì)的硬件電路、軟件設(shè)計(jì)流程、系統(tǒng)測(cè)試。數(shù)字調(diào)頻立體聲收音機(jī)的 MCU 采用 AT89C52 單片機(jī)1,單片機(jī)是本系統(tǒng)的核心器件。本設(shè)計(jì)利用 BU2614 實(shí)現(xiàn)的鎖相環(huán)頻率合成器與單片機(jī) AT89C52 接口,實(shí)現(xiàn) 88MHz 108MHz 調(diào)頻廣播的接收。本設(shè)計(jì)用TEA5767 顯示搜索頻率,通過數(shù)碼管顯示，并用按鍵調(diào)節(jié)頻率。關(guān)鍵詞單片機(jī)技術(shù)；TEA5767 芯片；DS12C887 時(shí)鐘芯片Based on single chip FM radi

5、oAbstractThe frequency modulation radio (FM Radio) has been occupying an important position in people life of amusement. From the transistor radio of old style to the network radio today, we can see that enjoying life though broadcast is the life style that people always like. Now, with the rise and

6、 prosperity of consumption electronic products and the development of numerical electronic products, the majority of the electronic products designers of the manufacture always imbed FM part in the products such as the MP3, intelligence cellular phone, easy take-away Video etc. But the traditional f

7、requency modulated solution has many problems such as electric circuit physical volume too big and adjust frequency modulation inconvenient, the stability not so well etc. In order to resolve the above-mentioned problems, numerous semi-conductor companies look for the ASIC frequency modulation recei

8、ver to solve these problems. This thesis introduces the design and the realization of numerical frequency modulation high fidelity radio. It solves the problems of electric circuit physical volume too big and adjusts frequency modulation inconvenient, the stability not so well etc. This thesis mainl

9、y introduces the hardware electric circuit, software design process, testing system. The MCU of digital frequency modulation high fidelity radio adopts the single slice machine of AT89C52. and the single slice machine is the core spare part of this system. This design can receive the FM broadcast of

10、 88MHz 108MHz by using the PPL from BU2614 and the port of the single slice machine of AT89C52. The design of TEA5767 display frequency of search, through digital tube display, and modifies the frequency though the key.Key words technology of single slice machine;chip of TEA5767;clock chip of DS12C8

11、871 前言單片機(jī)自 20 世紀(jì) 70 年代問世以來，以極其高的性能價(jià)格比受到人們的重視和關(guān)注，所以應(yīng)用很廣，發(fā)展很快。單片機(jī)的特點(diǎn)是體積小、集成度高、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)環(huán)境要求不高，價(jià)格低廉，可靠性高，靈活性好，開發(fā)較為容易。正因?yàn)閱纹瑱C(jī)有如此多的優(yōu)點(diǎn)，因此其應(yīng)用領(lǐng)域之廣，幾乎到了無孔不入的地步。在我國(guó)，單片機(jī)已被廣泛地應(yīng)用在工業(yè)自動(dòng)化控制、自動(dòng)檢測(cè)、智能儀表、智能化家用電器、航空航天系統(tǒng)和和國(guó)防軍事、尖端武器等各個(gè)方面。我們可以開發(fā)利用單片機(jī)系統(tǒng)以獲得很高的經(jīng)濟(jì)效益。更重要的意義是單片機(jī)的應(yīng)用改變了控制系統(tǒng)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和方法。以前采用硬件電路實(shí)現(xiàn)的大部分控制功能，正在用單片機(jī)通過軟

12、件方法來實(shí)現(xiàn)。這種以軟件結(jié)合硬件或取代硬件并能提高系統(tǒng)性能的控制技術(shù)稱為微控制技術(shù)。雖然電視、手機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)等媒體和各種便攜式娛樂設(shè)備已經(jīng)普及到千家萬戶，但傳統(tǒng)的收音機(jī)在豐富的娛樂媒介中任然占有重要地位。隨著信息化的發(fā)展，收音機(jī)逐漸數(shù)字化，集成化，而且成本越來越低，這使得在各種設(shè)備中嵌入收音機(jī)的現(xiàn)象更加普遍。例如，本文所要論述的通過單片機(jī)來控制 TEA5767HN 芯片及驅(qū)動(dòng) LED 數(shù)碼管實(shí)現(xiàn) FM 收音并顯示頻率?，F(xiàn)在人們常使用的收音機(jī)為手動(dòng)調(diào)頻收臺(tái)，使用較為麻煩，而且由于接收靈敏度不高，所接收的頻段較窄。本設(shè)計(jì)采用的是 TEA5767HN 芯片，它是由 PHILIPS 公司推出的針對(duì)低電壓

13、應(yīng)用的單芯片數(shù)字調(diào)諧 FM 立體聲收音機(jī)芯片。TEA5767HN 芯片內(nèi)集成了完整的 IF 頻率選擇和鑒頻系統(tǒng)，只需很少的低成本外圍元件，就可實(shí)現(xiàn) FM 收音機(jī)的全部功能。另外，它具有高性能的 RF AGC 電路，其接收靈敏度高；參考頻率選擇靈活；可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)搜臺(tái)。TEA5767 系列單片數(shù)字收音機(jī)就被廣泛地應(yīng)用在數(shù)字音響，便攜式 CD、VCD、DVD、MP3、MP4、手機(jī)、PDA 等數(shù)字消費(fèi)電子系統(tǒng)中。但是該數(shù)字收音機(jī)芯片與傳統(tǒng)的超外差式收音機(jī)的調(diào)諧原理不太相同，傳統(tǒng)的超外差式收音機(jī)的固定頻率為 10.7MZ，而TEA5767 系列數(shù)字收音機(jī)的固定中頻為 225KHz，由于固定中頻不同，鎖相環(huán)

14、系統(tǒng)的軟件控制就有很大的差別，這就給廣大芯片應(yīng)用設(shè)計(jì)者帶來一定的難度。本設(shè)計(jì)采用宏晶科技生產(chǎn)的 8 位微控制器STC89C52 來控制數(shù)字收音機(jī)模塊 TEA5767，構(gòu)成一個(gè) FM 數(shù)字收音機(jī)系統(tǒng)。該收音機(jī)的設(shè)計(jì)具有電路簡(jiǎn)單易懂、體積小，易調(diào)諧的特點(diǎn)，同時(shí)該收音機(jī)系統(tǒng)還具有抗干擾能力強(qiáng)，頻帶寬、音質(zhì)好的優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)研究 FM 收音機(jī)分為硬件電路和程序設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。從硬件電路來說，主要是實(shí)現(xiàn)所需電壓值、穩(wěn)壓、搜臺(tái)、控制和頻率顯示等方面；從系統(tǒng)程序來說，主要是如何將電臺(tái)頻率換算出 PLL控制字寫入 TEA5767HN，以及 PLL 控制字轉(zhuǎn)換成頻率送顯示。因?qū)W生對(duì)單片機(jī)的熟悉程度和運(yùn)用能力相對(duì)較熟

15、悉，所以本文設(shè)計(jì)是以單片機(jī)為核心的 FM 調(diào)頻收音機(jī)。在設(shè)計(jì)中，各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)也是以原理簡(jiǎn)單、元器件性價(jià)比高為原則。盡管本設(shè)計(jì)全方位考慮其功能實(shí)現(xiàn)和產(chǎn)品的完美，但肯定還有不足，這需要以后進(jìn)行更深一步的探討和研究。2 方案設(shè)計(jì)與論證 本設(shè)計(jì)是一個(gè)數(shù)字調(diào)頻收音機(jī)，調(diào)頻就是頻率調(diào)制，所謂頻率調(diào)制就是原來等幅恒頻的高頻信號(hào)的頻率，隨著調(diào)制信號(hào)（音頻信號(hào)）的幅度變化而變化，調(diào)頻收音機(jī)（FM Radio）就是接收這些頻率調(diào)制的無線電信號(hào)，經(jīng)過解調(diào)還原成原信號(hào)的電子設(shè)備。FM Radio 電路一般主要由接收天線、振蕩器、混頻器、AGC（自動(dòng)增益控制） 、中頻放大器、中頻限幅器、中頻濾波器、鑒頻器、低頻靜噪電

16、路、搜索調(diào)諧電路、信號(hào)檢測(cè)電路及頻率鎖定環(huán)路、音頻輸出電路等組成。本設(shè)計(jì)就是用單片機(jī)控制集成了上述所有 FM 功能的專用芯片，設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字 FM 收音機(jī)系統(tǒng)?？刂颇K無線 FM 模塊電源模塊功放模塊圖 1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)框圖本設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，整個(gè)系統(tǒng)由控制模塊、FM 音頻模塊、電源模塊和功放模塊組成，系統(tǒng)的整體方案框圖如上圖 1 所示，主要包括以下幾個(gè)模塊：（1）控制模塊?？刂颇K是本設(shè)計(jì)的核心，通過外圍電路和向 TEA5767 芯片寫入相關(guān)程序，控制部分要實(shí)現(xiàn)能夠改變收音機(jī)的接收頻率、工作模式、音量等各項(xiàng)參數(shù)的功能。因此必須需要一個(gè)微控制器才能達(dá)到要求，本設(shè)計(jì)采用 STC89C52 單片機(jī)

17、作為系統(tǒng)的控制核心。（2）無線 FM 模塊。無線模塊選擇是本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，有兩種方案可以選擇：方案 a 采用無線芯片 TEA5767，自己設(shè)計(jì)外圍電路。方案 b 采用相關(guān)廠家生產(chǎn)的 TEA5767 模塊來實(shí)現(xiàn)。很顯然，第一種方案需要自己設(shè)計(jì)電路、畫 PCB 和焊接，而TEA5767 采用的是 FVQFN40（耐熱的薄型四腳扁平封裝）封裝，在短時(shí)間內(nèi)和有限的條件下實(shí)現(xiàn)硬件功能的難度相當(dāng)大。所以本設(shè)計(jì)采用第二種方案使用現(xiàn)成的模塊。（3）電源模塊。 單片機(jī)的供電電壓要求是 3.8V-5.5V，TEA5767 的供電電壓要求是。由于收音機(jī)模塊的應(yīng)用范圍很廣，比如手機(jī)中就采用鋰電池供電，DVD、電視等系統(tǒng)

18、中則是對(duì) 220V 市電進(jìn)行變壓后供電。本設(shè)計(jì)中采用 7805 穩(wěn)壓芯片對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行供電，由于這個(gè)電源可以很容易得到，設(shè)計(jì)中不再單獨(dú)給出。（4）功放模塊。 TEA5767 音頻輸出具有立體聲方式，也可以采用單聲道輸出，具體方式可以通過編程設(shè)定，為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)采用單聲道輸出，功放芯片使用 TDA2822，供電采用+5V 供電，設(shè)計(jì)中不給出電源設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)既要實(shí)現(xiàn)數(shù)字 FM 收音機(jī)的基本功能，又要盡量做到簡(jiǎn)單廉價(jià)，綜合考慮各項(xiàng)因素，以上設(shè)計(jì)方案是可行的。（5）數(shù)碼管模塊 數(shù)碼管是一類顯示屏通過對(duì)其不同的管腳輸入相對(duì)的電流，會(huì)使其發(fā)亮，從而顯示出數(shù)字能夠顯示 時(shí)間、日期、溫度等所有可用數(shù)字表示的參數(shù)

19、。其特點(diǎn)是功耗低，應(yīng)用廣泛。3 硬件電路設(shè)計(jì)3.1 主控電路本設(shè)主控部分采用宏晶科技生產(chǎn)的 STC89C521芯片，芯片采用 40 腳雙列直插式封裝，32 個(gè) I/O 口，芯片工作電壓 3.8 5.5V，工作溫度 0-70C（商業(yè)級(jí)），工作頻率可高達(dá) 30MHz，芯片的引腳見下圖 3.1 所示： 圖 3.1 STC89C52 引腳圖STC89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。使用高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁

20、有靈巧的 8 位 CPU 和在線系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。本設(shè)計(jì)的微控制器2部分以 STC89C52 12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940u1AT89S52GNDX1X2P10P11P12P13P14P15P16P17RSTSDACLK 圖 3.2 系統(tǒng)主控電路整個(gè)系統(tǒng)的控制部分主要完成對(duì)收音模塊數(shù)據(jù)的讀取和處理并將數(shù)據(jù)的處理結(jié)果通過控制人機(jī)界面顯示出來，同時(shí)監(jiān)控鍵盤的輸入以便完成系統(tǒng)功能設(shè)定等操作。LED 模塊的

21、接口主要接在 24 口至 27 口上，收音模塊接收到的信號(hào)，然后通過單片進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取和處理，并將相應(yīng)的頻率顯示在LED 模塊上。P10 和 P11 用于控制頻率的增加和減少，以此來調(diào)節(jié)收音機(jī)的頻率，從而實(shí)現(xiàn)收到不同的電臺(tái)。整個(gè)微控制系統(tǒng)中采用了無源晶振的形式發(fā)生 MCU 所需要的時(shí)鐘信號(hào)。具體電路如圖所示。時(shí)鐘電路中的兩個(gè)電容用作補(bǔ)償，使得晶振更容易起振，頻率更加穩(wěn)定。系統(tǒng)的復(fù)位采用了上電復(fù)的形式，上電過程中微控制器復(fù)位引腳保證 10ms 以上的高電平就能可靠的將微控制器復(fù)位。REST10KR3Res1S1SW-PB10uFC4Cap Pol1VCCGND12Y133pFC1Cap33pFC2

22、CapGNDX1X2 圖 3.3 系統(tǒng)時(shí)鐘和復(fù)位電路 3.2 音頻輸出電路功放模塊 TDA28223是意法半導(dǎo)體(ST)開發(fā)的雙通道單片功率放大集成電路，通常在袖珍式盒式放音機(jī)（WALKMAN） 、收錄機(jī)和多媒體有源音箱中作音頻放大器。具有電路簡(jiǎn)單、音質(zhì)好、電壓范圍寬等特點(diǎn)，可工作于立體聲以及橋式放大(BTL)的電路形式下。TDA2822 主要特點(diǎn)：a、電源電壓范圍寬（ 1.815V，TDA2822M），電源電壓低至 1.8V 時(shí)仍能工作。b、靜態(tài)電流小，交越失真也小。c、適用于單聲道橋式（ BTL）或立體聲線路兩種工作狀態(tài)。d、采用雙列直插 8 腳塑料封裝（ DIP-8）和貼片式（ SOP-

23、8） 封裝。 圖 3.4 引腳框圖 表 1 引腳配置 引出端序號(hào)符號(hào)功能引出端序號(hào)符號(hào)功能1 OUT1 輸出端 1 5 IN2（） 反向輸入端 2 2 VCC 電源6 IN2（+） 正向輸入端 2 3 OUT2 輸出端 2 7 IN1（+） 正向輸入端 1 4GND 地8 IN1（） 反向輸入端 1 本設(shè)計(jì)工作于立體聲的電路形式下，功放模塊4并不是直接與單片機(jī)控制模塊連接，它只是實(shí)現(xiàn)功率的放大和音頻的輸出，音頻信號(hào)從集成電路 TDA2822 的 7 腳輸入，經(jīng)過內(nèi)部功放電路放大后，由揚(yáng)聲器發(fā)生時(shí)，就能發(fā)出所接收到的信號(hào)了。:GND1TRI2OUTPUT3REST4CV5THR678*U3TDA

24、2822M470UFC5470UFC6104C12104C134.7R174.7R18GNDVCC100UFC4GNDGND12345*J1Phonejack Stereo SWGND 圖 3.5 TDA2822 電路連接圖本設(shè)計(jì)介紹的功放電路簡(jiǎn)單，自制方便。TDA2822 集成功放電路常用在隨身聽、便攜式的 DVD 等音頻放音用；功率不是很大但以可以滿足聽覺要求了，且有電路簡(jiǎn)單、音質(zhì)好、電壓范圍寬等特點(diǎn)， 用一塊 TDA2822M 功放集成電路接成 BTL 方式， （單聲道使用，立體聲時(shí)要兩片）外圍元件只有一只電阻和兩只電容。 3.3 FM 收音電路FM 模塊的控核心芯片采用飛利浦公司的 T

25、EA57675數(shù)字立體聲 FM 芯片，該芯片把所有的 FM 功能都集成到一個(gè)不足 6*6 平方米的用 HVQFN40 封裝的小方塊中。芯片工作電壓，典型值是3V；RF 接收頻率范圍是 76108MHz，(最強(qiáng)信號(hào)+噪聲)/噪聲的值在60dB 左右，失真度在 0.4%左右；雙聲道音頻輸出的電壓在6090mV 左右，帶寬為。圖 3.6 是芯片的應(yīng)用結(jié)構(gòu)框圖。圖 TEA5767 芯片引腳分布參見內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖，TEA5767 主要具有以下特征：（1）集成高靈敏度6的低噪聲放大器。（2）FM 到中頻的混頻器可以工作在的歐美頻段或 76-91MHz的日本頻段，并且可預(yù)設(shè)接收日本 108MHz 的電視音頻信

26、號(hào)的能力。（3）射頻具有自動(dòng)增益控制功能，并且 LC 調(diào)諧振蕩器只需固定片裝電感。（4）內(nèi)置的 FM 解調(diào)器可以省去外部鑒頻器，并且 FM 的中頻選擇性可以在芯片內(nèi)部完成。（5）可以采用或 13MHz 的振蕩器產(chǎn)生參考時(shí)鐘或可以直接輸入的時(shí)鐘信號(hào)。（6）集成鎖相環(huán)調(diào)諧系統(tǒng)（7）可以通過 I2C 或三線串行總線來獲取中頻計(jì)數(shù)器值或接收的高頻信號(hào)電平，以便進(jìn)行自動(dòng)調(diào)諧功能。（8）SNC7（立體聲噪音抑制） 、HCC（高頻衰減控制） 、靜音處理等可以通過串行數(shù)字接口進(jìn)行控制。（9）免費(fèi)調(diào)諧立體聲解碼器。（10）自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度范圍（在 VCCA,VCC(VCO)和 VCCD=5V） 。在方案設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)

27、確定 FM 部分采用按照推薦的應(yīng)用設(shè)計(jì)電路圖生產(chǎn)的模塊。本設(shè)計(jì) FM 模塊采用封裝完整版收音機(jī)模塊，外接引腳只有 10 個(gè)，只需要關(guān)注引腳而不需要關(guān)注模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，開發(fā)方便簡(jiǎn)單。下圖 3.7 是模塊的引腳封裝和引腳功能簡(jiǎn)介（引出引腳的功能和芯片引腳的定義完全相同） 。圖 3.7 TEA5767 模塊引腳圖 表（2）TEA5767 引腳定義表引腳號(hào)符 號(hào)簡(jiǎn)介10ANT天線接口9MPXFM 解調(diào)器 MPX 信號(hào)輸出（置空）8R右聲道輸出7L左聲道輸出6GND地5VCC電源正極4WR讀/寫模式（僅三線控制有效）3MODE總線模式選擇（1 為三線模式；0 為 I2C 模式）2CLK總線時(shí)鐘線輸入1D

28、ATA總線數(shù)據(jù)線輸入/輸出10KR14 10KR15GND12345678910*U2TEA5767VCCSDACLK104C8100UFC10R1647UFL1InductorVCC 圖 3.8 TEA5767 電路連接圖上圖所示為 TEA5767HN 的 FM 電路連接圖。圖中，VCC 接穩(wěn)壓電源模塊中的33 V 電源，并通過磁珠 L1及電容器進(jìn)行干擾抑制。47F 的電容選用鉭電容，一個(gè)100F 和一個(gè)104F 的電容，以保證整個(gè)收音模塊的電源系統(tǒng)更加穩(wěn)定。R_OUT、L_OUT 為 FM 的音頻信號(hào)輸出。SDA 和 CLK 為 I2C 通信的數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線，系統(tǒng)的MCU 通過 I2C 接

29、口來對(duì) FM 模塊進(jìn)行控制。芯片上的 WREAD 引腳在本系統(tǒng)中沒有使用，故空接。CLK、SDA 用于與系統(tǒng)的 MCU實(shí)現(xiàn)串行通信。3.4 LED 數(shù)碼管電路 led 數(shù)碼管8常用段數(shù)一般為 7 段和另加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的 8 個(gè)顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的 I/O 線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將

30、需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為 12ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O 端口，而且功耗更低。本設(shè)計(jì)就是采用四個(gè)數(shù)碼管來顯示電臺(tái)頻率的，收音模塊收到信號(hào)，然后由控制模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行讀取和處理，并由控制模塊將接收到的信號(hào)頻率顯示在數(shù)碼管上。下圖為 3.9 為數(shù)碼管連接電路

31、： 圖 3.9 數(shù)碼管電路連接圖3.5 按鍵電路系統(tǒng)采用了 2 鍵輸入以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的設(shè)定，分別用于操作頻率的增加和減少。由于系統(tǒng)中的其他模塊對(duì)微控制器的端口占用較少還有很多沒有使用的端口，鍵盤連接上直接采用了每個(gè)按鍵占用一個(gè)端口的形式,如圖 3.10 所示，電路的中的幾個(gè)電阻屬于上拉電阻，保證在沒有輸入的情況下端口電平穩(wěn)定為高，同時(shí)也可以達(dá)到省電的目的。鍵盤的讀取采用掃描的形式，當(dāng)檢測(cè)到有按鍵按下時(shí)，消抖動(dòng)后進(jìn)行鍵值判斷9。 圖 4.0 按鍵電路連接圖3.6 I2C 總線簡(jiǎn)介I2C 總線是 PHLIPS 公司推出的一種串行總線，是具備多主機(jī)系統(tǒng)所需的包括總線裁決和高低速器件同步功能的高性能串

32、行總線。它只有兩根雙向信號(hào)線，一根是數(shù)據(jù)線 SDA，另一根是時(shí)鐘線SCL。典型的 I2C圖 4.1 典型的 I2C 總線結(jié)構(gòu)I2C10總線需通過上拉電阻接正電源，當(dāng)總線空閑時(shí)，兩根線均為高電平。連到總線上的任一器件輸出的低電平，都將使總線的信號(hào)變低，即各器件的 SDA 及 SCL 都是線“與”關(guān)系。每個(gè)接到 I2C總線上的器件都有唯一的地址。主機(jī)與其它器件間的數(shù)據(jù)傳送可以是由主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)到其它器件，這時(shí)主機(jī)即為發(fā)送器。由總線上接收數(shù)據(jù)的器件則為接收器。在多主機(jī)系統(tǒng)中，可能同時(shí)有幾個(gè)主機(jī)企圖啟動(dòng)總線傳送數(shù)據(jù)。為了避免混亂，I2C 總線要通過總線仲裁，以決定由哪一臺(tái)主機(jī)控制總線。I2C 總線的數(shù)據(jù)

33、字節(jié)必需保證是 8 位長(zhǎng)度。數(shù)據(jù)傳送時(shí)，先傳送最高位（MSB） ，每一個(gè)被傳送的字節(jié)后面都必須跟隨一位應(yīng)答位（即一幀共有 9 位） 。 圖（7）是 I2C 總線字節(jié)傳送與應(yīng)答時(shí)序圖 4.2 I2C 總線字節(jié)傳送與應(yīng)答時(shí)序由于某種原因從機(jī)不對(duì)主機(jī)尋址信號(hào)應(yīng)答時(shí)（如從機(jī)正在進(jìn)行實(shí)時(shí)性的處理工作而無法接收總線上的數(shù)據(jù)） ，它必須將數(shù)據(jù)線置于高電平，而由主機(jī)產(chǎn)生一個(gè)終止信號(hào)以結(jié)束總線的數(shù)據(jù)傳送。如果從機(jī)對(duì)主機(jī)進(jìn)行了應(yīng)答，但在數(shù)據(jù)傳送一段時(shí)間后無法繼續(xù)接收更多的數(shù)據(jù)時(shí)，從機(jī)可以通過對(duì)無法接收的第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的“非應(yīng)答”通知主機(jī)，主機(jī)則應(yīng)發(fā)出終止信號(hào)以結(jié)束數(shù)據(jù)的繼續(xù)傳送。當(dāng)主機(jī)接收數(shù)據(jù)時(shí)，它收到最后一個(gè)數(shù)

34、據(jù)字節(jié)后，必須向從機(jī)發(fā)出一個(gè)結(jié)束傳送的信號(hào)。這個(gè)信號(hào)是由對(duì)從機(jī)的“非應(yīng)答”來實(shí)現(xiàn)的。然后，從機(jī)釋放 SDA 線，以允許主機(jī)產(chǎn)生終止信號(hào)。I2C 總線上傳送的數(shù)據(jù)信號(hào)是廣義的，既包括地址信號(hào)，又包括真正的數(shù)據(jù)信號(hào)。在起始信號(hào)后必須傳送一個(gè)從機(jī)的地址（7 位） ，第 8 位是數(shù)據(jù)的傳送方向位（R/T） ，用“0”表示主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)（T） ， “1”表示主機(jī)接收數(shù)據(jù)（R） 。每次數(shù)據(jù)傳送總是由主機(jī)產(chǎn)生的終止信號(hào)結(jié)束。但是，若主機(jī)希望繼續(xù)占用總線進(jìn)行新的數(shù)據(jù)傳送，則可以不產(chǎn)生終止信號(hào)，馬上再次發(fā)出起始信號(hào)對(duì)另一從機(jī)進(jìn)行尋址。 由于本設(shè)計(jì)采用的 STC89C52 單片機(jī)沒有 I2C 總線接口，所以要通過模

35、擬來實(shí)現(xiàn)，利用軟件實(shí)現(xiàn) I2C 總線的數(shù)據(jù)傳送，即軟件與硬件結(jié)合的信號(hào)模擬。為了保證數(shù)據(jù)傳送的可靠性，標(biāo)準(zhǔn)的 I2C 總線數(shù)據(jù)傳送有嚴(yán)格的時(shí)序要求。I2C 總線的起始信號(hào)、終止信號(hào)、發(fā)送“0”及發(fā)送“1”的模擬時(shí)序如下圖 4.3 所示。模擬 I2C圖 4.3 I2C 總線數(shù)據(jù)傳送模擬時(shí)序以上是系統(tǒng)各個(gè)硬件部分的闡述，以下是整個(gè)系統(tǒng)的總電路。系統(tǒng)總電路中包含了系統(tǒng)主控制電路、指南針模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、通信電路及其邏輯控制電路，擴(kuò)展接口和相關(guān)輔助電路。在進(jìn)行系統(tǒng) PCB11的器件方位布置和走線時(shí)，特別注意了通信電路和信號(hào)采集電路的隔離。LCD 部的干擾比較大在進(jìn)行器件放置時(shí)，將容易受到干擾的器件排布到

36、其他區(qū)域，并采取一定的隔離措施。3.7 電路裝配注意事項(xiàng)設(shè)計(jì)就采用普通的萬用版進(jìn)行裝配，在裝配時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：（1）晶振部分要緊靠著芯片引腳，導(dǎo)線要盡量粗，在焊接時(shí)采用用焊錫鋪粗來處理（2）電源輸入一定要添加去耦電容（3）TEA5767 模塊和單片機(jī)引腳的距離盡量靠近，SDA 線和 CLK線業(yè)盡量鋪粗。（4）天線安裝盡量靠近芯片引腳，一定要加上匹配電容。（5）模擬線和數(shù)據(jù)線盡量要分開，設(shè)計(jì)采用元器件面走數(shù)字線，焊接面走模擬線的方法處理。4 軟件設(shè)計(jì) 軟件系統(tǒng)以數(shù)據(jù)處理為核心、通過不斷掃描按鍵狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字立體聲收音，同時(shí)顯示電臺(tái)信息。 （1）按鍵處理按鍵處理包含頻率調(diào)節(jié)、電臺(tái)切換模式，按鍵后

37、，程序返回不同的鍵值給數(shù)據(jù)處理模塊、收音控制，程序則相應(yīng)進(jìn)行后續(xù)動(dòng)作。 （2）數(shù)據(jù)處理，按鍵鍵值確定后則需進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，包括頻率值的轉(zhuǎn)換計(jì)算、使用 IIC 協(xié)議對(duì) TEA5767 模塊的讀寫操作。（3）收音控制數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)送五字節(jié)控制信息控制收音控制模塊的讀寫動(dòng)作，使收音模塊進(jìn)行搜索、選擇頻率鎖定、報(bào)告當(dāng)前數(shù)據(jù)狀況等信息。收音模塊返回的數(shù)據(jù)為 5 字節(jié)信息格式，該信息發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊，供程序的后續(xù)處理（5）顯示模塊用來顯示數(shù)據(jù)處理模塊計(jì)算后的頻率信息。 整個(gè)監(jiān)控程序主要由收音模塊、數(shù)碼管模塊、按鍵模塊組成，整個(gè)系統(tǒng)監(jiān)控程序流程如下開機(jī)系統(tǒng)初始化顯示開關(guān)機(jī) 狀 態(tài)開定時(shí)器開收音機(jī)顯示頻率收音

38、機(jī)發(fā)送頻率及命令字節(jié)有按鍵按下否收音機(jī)開否是否調(diào)節(jié)頻率返回?cái)?shù)字調(diào)諧收音機(jī)主要流程圖就是圖 6，首先對(duì)單片機(jī)初始化，包括單片機(jī)的引腳方向定義，LED 數(shù)碼管的初始化。接著就是對(duì)顯示器顯示關(guān)機(jī)狀態(tài)，并開啟定時(shí)器，對(duì)按鍵進(jìn)行掃描。根據(jù)不同的按鍵進(jìn)行響應(yīng)的處理。系統(tǒng)初始化完成時(shí)對(duì)收音模塊模塊進(jìn)行讀取，此時(shí)收音模塊模塊將收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，其后將得到的數(shù)據(jù)上傳至單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)得到的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng) LED 數(shù)碼管進(jìn)行相應(yīng)的顯示，隨后單片機(jī)將對(duì)系統(tǒng)鍵盤端口進(jìn)行掃描，并根據(jù)掃描得到的鍵值進(jìn)行相應(yīng)的處理。4.2數(shù)碼管顯示控制子程序開始按鍵端口賦初值是否有鍵按下清除按鍵標(biāo)識(shí)鍵值處理顯示所有按鍵N數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)處

39、于系統(tǒng)的最后端，屬于人機(jī)交互界面。直觀的數(shù)碼管顯示能夠使得系統(tǒng)更容易操控。本次設(shè)計(jì)采用了四個(gè)數(shù)碼管，精確調(diào)整度是 0.1MHZ。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)開始時(shí)，然后系統(tǒng)賦予它一個(gè)初始值，如果有按鍵按下，初始值將會(huì)被清除，同時(shí)進(jìn)行按鍵處理，數(shù)碼管顯示所相應(yīng)的數(shù)值；若沒有按鍵按下，數(shù)碼管則直接顯示原有的初始值。本設(shè)計(jì)用數(shù)碼管顯示，是因?yàn)閿?shù)碼管簡(jiǎn)單易設(shè)計(jì)，能夠更加直觀的觀察與操作收音機(jī)。4.3 收音機(jī)控制子程序開始發(fā)送頻率等待 100ms讀取收音機(jī)數(shù)據(jù)是否搜索到電 臺(tái)返回收音機(jī)子程序處理中，在手動(dòng)搜臺(tái)時(shí)候，只需要給收音機(jī)發(fā)完命令字，以及頻率，然后收音模塊就讀取所發(fā)送的頻率，等待100ms 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，判斷

40、是否收到電臺(tái)，如果沒有收到電臺(tái)，頻率增加（減少）0.1MHZ，再次繼續(xù)讀取頻率所發(fā)送的頻率；如果收到了電臺(tái)就可以直接返回了。因?yàn)槭找裟K是用飛利浦公司的 TEA5767 數(shù)字立體聲 FM 芯片，具有靈敏度高，自動(dòng)增益控制等功能，所以在收音效果上是比較好的。5 5 系統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試硬、軟件設(shè)計(jì)完成后就進(jìn)入到系統(tǒng)測(cè)試階段，將調(diào)試好的程序下載到 MCU，插入插座，接上+5V 直流電源，揚(yáng)聲器接上+5直流電源。發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的電源指示燈有閃爍，經(jīng)檢查是輸入指撥開關(guān)接觸不良，由于沒有多余的開關(guān)，所以沒有換掉，輕觸它到穩(wěn)定就可以使用。這個(gè)問題解決后系統(tǒng)任然不能工作，再仔細(xì)檢查硬件，發(fā)現(xiàn)TEA5767 模塊的 8

41、 腳引腳線脫落，不能很好接地，芯片一直工作在休眠狀態(tài)，把引腳焊好后，芯片就可以正常工作了。比較順利的是，調(diào)試好的程序能夠正常工作，K1K2 按鈕開關(guān)的頻率搜索功能都能夠正確實(shí)現(xiàn)。經(jīng)調(diào)試，系統(tǒng)能夠搜索的頻率范圍為 87.5108MHz，能夠接收到 1012 電臺(tái)，由于沒有專用天線，電路板質(zhì)量也不高，再加上電臺(tái)本身信號(hào)強(qiáng)度的問題，有 45 個(gè)電臺(tái)的音質(zhì)效果不是很好，干擾很大。盡管有不盡人意之處，但總體設(shè)計(jì)要求已經(jīng)達(dá)到，是一個(gè)成功的設(shè)計(jì)。6 結(jié)論與心得單片機(jī)控制的數(shù)字 FM 收音機(jī)的總體測(cè)試效果已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，是一個(gè)成功的設(shè)計(jì)?？偨Y(jié)設(shè)計(jì)過程，本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是讀懂芯片的寄存器設(shè)置要求，進(jìn)行相關(guān)操作，設(shè)

42、定其工作參數(shù)，這個(gè)設(shè)計(jì)我學(xué)到了一下幾點(diǎn)：（1）能熟練閱讀芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)。（2）學(xué)會(huì)通過軟件模擬 I2C 總線通信協(xié)議。（3）學(xué)會(huì)編程操作串口。（4）和上次的課程設(shè)計(jì)相比，更能夠注重硬件焊接中的細(xì)節(jié)問題。 同時(shí)找到了自己的不足之處，編程能力還很低，各項(xiàng)基本功還不是很熟練，在以后的學(xué)習(xí)中我一定加強(qiáng)訓(xùn)練，多多動(dòng)手，特別是要提高自己的編程能力。參考文獻(xiàn)1郭天祥.新概念 51 單片機(jī) C 語言教程:入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略.北京：電子工業(yè)出版社.2009（01）.2張有德等.單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn).上海：復(fù)旦大學(xué)出版社.2006 年 3 月.3康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ) （模擬部分 第五版）高等教育出版

43、社，2006 年 5 月.4康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ) （數(shù)字部分 第五版）高等教育出版社，2007 年 7 月.5PhilipsSemiconductors .TEA5767HN Datasheet.2002.6張俊謨.單片機(jī)中級(jí)教程原理與應(yīng)用.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2006 年 2 月. 7唐工. 51 單片機(jī)工程應(yīng)用實(shí)例. 北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2006 年 3 月.8譚浩強(qiáng). C 語言設(shè)計(jì)第三版M.北京:清華大學(xué)出版社,2005:1378.9付家才.單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐M.北京:高等教育出版社,2006:1196.10凌玉華.單片機(jī)原理與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)M.湖南:中南大學(xué)出版社,20

44、06:1335.11王新賢.通用集成電路速查手冊(cè)M.濟(jì)南:山東科學(xué)技術(shù)出版社,2002 年 2 月.致 謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下完成了。在學(xué)校學(xué)習(xí)期間我得到了輔導(dǎo)員和很多老師的幫助，他們治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識(shí)淵博，品德高尚，平易近人，在我學(xué)習(xí)期間不僅傳授了做學(xué)問的秘訣，還傳授了做人的準(zhǔn)則。這些都將使我終生受益。無論是在理論學(xué)習(xí)階段，還是在論文的選題、資料查詢、開題、研究和撰寫的每一個(gè)環(huán)節(jié)，無不得到指導(dǎo)教師的悉心指導(dǎo)和幫助。我愿借此機(jī)會(huì)向?qū)煴硎局孕牡母兄x！在即將畢業(yè)離校之際，我要感謝舍友們?cè)谏钌辖o予我的關(guān)心和幫助以及學(xué)業(yè)上的切磋和指點(diǎn)，感謝信息系傳授過我文化知識(shí)的老師們的教導(dǎo)和勉勵(lì)，在這里，

45、我祝他們一生平安，生活幸福。感謝我同舍的同學(xué)們是他們?cè)诶щy時(shí)給了我無私的幫助和精神的鼓勵(lì)，同窗之誼和手足之情，我將終生難忘也祝他們一路走好！ 路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索。我愿在未來的學(xué)習(xí)和工作過程中，以更加豐厚的成果來答謝曾經(jīng)關(guān)心、幫助和支持過我的所有領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和朋友。 致謝人：鄧超2012 年 5 月 23 日 附錄 A程序代碼及注釋#include #include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intUchar code tab= 0 xC0,0 xF9,0 xA4,0 xB0,0 x99,0

46、 x92,0 x82,0 xF8,0 x80,0 x90,;/數(shù)碼管段碼表sbit led1=P24;/sbit led2=P25;/sbit led3=P26;/sbit led4=P27;/頻率顯示的數(shù)碼管位選端口 0.1兆，P2.7端口sbit SDA=P30; /接在TEA5767的數(shù)據(jù)端口sbit SCL=P31; /接在TEA5767的時(shí)鐘端口sbit KEY1=P10;/頻率增加按鍵端口sbit KEY2=P11;/頻率減小按鍵端口#define duan P0/頻率顯示的數(shù)碼管段選P0端口unsigned int pll=101100;/計(jì)算頻率合成時(shí)用的變量void Delayus(unsigned char x) for(;x0;x-);void iic_start() SDA=1; Delayus(4); SCL=1; Delayus(4); SDA=0; Delayus(4); SCL=0; Delayus(4);void iic_stop() SCL=0; Delayus(4); SDA=0; Delayus(4); SCL=1; Delayus(4); SDA=1; Delayus(