基于單片機的RDS接收控制設計

1、目 錄摘 要1abstract2第1章 方案設計31.1 基于nrf401的接收控制設計31.2 基于rds功能的接收控制設計4第2章 接收模塊設計62.1接收模塊硬件設計62.1.1 fm接收電路設計62.1.2 單片機控制電路的設計72.1.3音頻放大電路的設計82.2 接收部分軟件設計92.2.1 qn8035的源程序92.2.2 12864源程序212.2.3 單片機控制qn8035的程序322.2.4 i2c總線的源程序36結(jié) 論43參考文獻44附 錄45摘 要 現(xiàn)代社會中，基于單片機的rds接收控制模塊是我們在生活、學習等各方面普遍接觸到的商品的重要組成部分之一，如無線對講機、收音

2、機等。它有效地為我們的生活提供了便利。 本文主要設計一個基于單片機的rds接收控制模塊。采用嵌入式處理器芯片stc89c52rc控制，使用fm接收芯片qn8035接收信息。本系統(tǒng)設計分為硬件設計和軟件設計兩部分。硬件設計部分包含fm接收電路設計、單片機控制電路設計和音頻放大電路設計；軟件設計部分包含qn8035的源程序、12864源程序、單片機控制qn8035的程序和i2c總線的源程序。然后通過protel進行仿真，實現(xiàn)本次系統(tǒng)設計的功能。關鍵詞: 單片機stc89c52rc 、qn8035、接收控制、rds功能abstract in modern society, based on sing

3、le chip microcomputer rds reception control module is our life, study and so on various aspects in common exposure to one of the important component of the goods, such as radio, radio, etc. it effectively provides a convenience to our lives. in this paper, we design a rds receiver based on single-ch

4、ip microcomputer control module. using embedded processor chip stc89c52rc control, the use of fm receiver chip qn8035 receiving information. this system is divided into hardware design and software design two parts. hardware design part contains an fm receiver circuit design, the mcu control circuit

5、 design, and audio amplifier circuit design; software design section contains qn8035 source program, 12864 source program, single-chip microcomputer control qn8035 programs and source code of the i2c bus. then simulation by protel, can realize the function of the system design.keywords: scm ,stc89c5

6、2rc and qn8035, receives the control, the rds function 基于單片機的rds接收控制設計第1章 方案設計1.1 基于nrf401的接收控制設計 nrf401是nordic公司研制的單片uhf無線收發(fā)芯片，工作在433mhz ism（industrial, scientific and medical）頻段。它采用fsk調(diào)制解調(diào)技術，抗干擾能力強，并采用pll頻率合成技術，頻率穩(wěn)定性好，發(fā)射功率最大可達10dbm，接收靈敏度最大為105dbm，數(shù)據(jù)傳輸速率可達20kbps，工作電壓在+35v之間。nrf401無線nrf401無線收發(fā)芯片所需外圍

7、元件較少，并可直接接單片機串口。 nrf401芯片內(nèi)包含有發(fā)射功率放大器（pa）、低噪聲接收放大器（lna）、晶體振蕩器（osc）、鎖相環(huán)（pll）、壓控振蕩器（vco）、混頻器（mixfr）、解調(diào)器（dem）等電路。在接收模式中，nrf401被配置成傳統(tǒng)的外差式接收機，所接收的射頻調(diào)制的數(shù)字信號被低噪聲效大器放大，經(jīng)混頻器變換成中頻，放大、濾波后進入解調(diào)器，解調(diào)后變換成數(shù)字信號輸出（dout端）。在發(fā)射模式中，數(shù)字信號經(jīng)din端輸入，經(jīng)鎖相環(huán)和壓控振蕩器處理后進入到發(fā)射功率放大器射頻輸出。由于采用了晶體振蕩和pll合成技木，頻率穩(wěn)定性極好；采用fsk調(diào)制和解調(diào)，抗干擾能力強。50的單端天線通

8、過差分轉(zhuǎn)換匹配網(wǎng)絡連接到nrf401的ant1和ant2引腳。使用nrf401的ant1和ant2引腳是接收時低噪聲接收放大器lna的輸入，以及發(fā)送時發(fā)射功率放大器pa的輸出。連接nrf401的天線可以以差分方式連接到nrf401，一個50的單端天線也可以通過一個差分轉(zhuǎn)換匹配網(wǎng)絡連接到nrf401。環(huán)形天線nrf401，整個環(huán)形天線可以做在pcb上，對比傳統(tǒng)的鞭狀天線或單端天線，不僅節(jié)省空間和生產(chǎn)成本，機構(gòu)上也更穩(wěn)固可靠，圖1.1 基于nrf401無線收發(fā)設計的框圖。 話 筒功效前置放大nrf401單片機圖1.1 基于nrf401無線數(shù)字對講系統(tǒng)設計的框圖1.2 基于rds功能的接收控制設計調(diào)

9、頻發(fā)射部分：與qn8035接收機模塊配對的是以qn8027芯片為中心的發(fā)射模塊，可以實現(xiàn)音頻和rds的發(fā)射。單片機我們使用開發(fā)板，這樣解決了我們編寫軟件時沒有硬件的問題，并且開發(fā)板每個管腳可以用跳線引出，接線方便。qn8027是一顆高性能、低能耗、全功能的立體聲調(diào)頻發(fā)射單芯片，主要適用于便攜式音頻和視頻播放器、汽車配件、手機及gps個人導航設備等。qn8027集成了完整的fm發(fā)射、空臺掃描，以及天線自動調(diào)諧等功能。先進的數(shù)字架構(gòu)使變量輸入增益可編程，可選預加重，提供了精確的mpx 立體聲編碼，基于pll的低噪聲調(diào)制以及純凈的頻譜。qn8027憑借其體積小巧，所需外部元件數(shù)量少，并且支持多個時鐘

10、頻率，很容易被集成到多種小型低功耗便攜式應用中。qn8027集成了穩(wěn)壓器使它可以直接連接電池，并提供高電源紋波抑制比可以更高效地抑制噪聲。具有低功耗待機模式，能充分延長電池使用時間。所有管腳都有靜電保護。qn8027應用高可靠性的cmos制程制造。 調(diào)頻接收機：在眾多的fm接收模塊中我們選擇使用qn8035芯片為中心的模塊。qn8035 是一顆高性能、低能耗、全功能的立體聲調(diào)頻接收單芯片，主要適用于手機、mp3播放器及便攜式收音機等。qn8035支持rds/rbds數(shù)據(jù)接收。接收射頻信號首先由一個低噪聲放大器，然后向下轉(zhuǎn)換為一個中間頻率傳給正交混頻器。為了改善音質(zhì)，抑制噪音，正交混頻器可被編程

11、在高端或低端注入。每個通道使用濾波器抑制干擾信號。它還可以接收rds信息，內(nèi)容可以通過lcd顯示。高功率32負載音頻輸出，直接耳機駁接，無需外接音頻放大，圖1.2 基于qn8027、qn8035無線收發(fā)系統(tǒng)設計框圖。fm射頻放大話筒8027前置放大單片機8035音頻功放揚聲器單片機圖1.2 基于qn8027、qn8035無線數(shù)字對講系統(tǒng)設計框圖綜上比較兩種方案，考慮系統(tǒng)的便攜性，效率以及成本問題nrf401雖然可以符合設計要求，所需外圍較少，可直接與串口相接，但是qn8035開發(fā)板每個管腳可以用跳線引出，接線方便,qn8027應用高可靠性的cmos制程制造,更加適合本設計的要求，因此采用方案二

12、來實現(xiàn)這個系統(tǒng)。第2章 接收模塊設計2.1接收模塊硬件設計2.1.1 fm接收電路設計qn8035 是一顆高性能、低能耗、全功能的立體聲調(diào)頻接收單芯片，主要適用于手機、mp3播放器及便攜式收音機等。qn8035支持rds/rbds數(shù)據(jù)接收。支持全球 fm 波段發(fā)射；76 mhz 108 mhz全波段調(diào)步長50/100/200 khz；50/75s 去加重；易于集成；小封裝，提供 2.5 x2.5mm qfn16 和 3x3 msop10兩種封裝；支持32.768 khz mhz的時鐘輸入；i2c控制接口；低功耗；典型值 13 ma；vcc: 2.75.0v，集成穩(wěn)壓器，可直連電池；vio: 1

13、.63.6v, vcc: 2.75.0v；省電和待機模式；極小關斷電流；提供1.63.6v 數(shù)字接口；高性能；優(yōu)越的靈敏度，優(yōu)于 1.5vemf；63db 立體聲信噪比, 0.03% thd；集成了音頻處理 (snc, hcc, sm)；改進了自動搜臺功能；l/r聲道分離 45db；rds/rbds 接收機；支持美國和歐洲的數(shù)據(jù)服務；穩(wěn)健運行；在-250c 到 +850c 范圍內(nèi)運；所有輸入和輸出管腳都有靜電保護。圖2.1.1是qn8035fm接收電路框圖。圖2.1.1 qn8035接收電路內(nèi)部圖2.1.2 單片機控制電路的設計 stc89c52單片機具有以下特點:增強型8051 單片機，6

14、時鐘/機器周期和12 時鐘/機器周期可以任意 選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051.2；工作電壓：5.5v3.3v（5v 單片機）/3.8v2.0v（3v 單片機）；工作頻率范圍：040mhz，相當于普通8051 的080mhz，實際工作 頻率可達48mhz；用戶應用程序空間為8k 字節(jié)；片上集成512 字節(jié)ram；通用i/o 口（32 個），復位后為：p0/p1/p2/p3 是準雙向口/弱上拉， p0 口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為 i/o 口用時，需加上拉電阻；isp（在系統(tǒng)可編程）/iap（在應用可編程），無需專用編程器，無 需專用仿真器，可通過串口（rxd/p3

15、.0,txd/p3.1）直接下載用戶程 序，數(shù)秒即可完成一片；具有eeprom 功能；具有看門狗功能；共3個16位定時器/計數(shù)器。即定時器t0、t1、t2；外部中斷4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，power down 模式可 由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒；通用異步串行口（uart），還可用定時器軟件實現(xiàn)多個uart；工作溫度范圍：-40+85（工業(yè)級）/075（商業(yè)級）；pdip 封裝。圖2.1.2是stc89c52rc控制qn8035的電路圖。圖2.1.2 stc89c52控制qn8035電路2.1.3音頻放大電路的設計由于qn8035與qn8027均是雙信道接收機，所以音頻放大的時

16、候也要選擇雙信道音頻放大。音頻放大電路主要用來向揚聲器中送去驅(qū)動信號，它可以將功率進行放大。圖2.1.3是音頻放大電路。圖2.1.3 音頻放大電路2.2 接收部分軟件設計2.2.1 qn8035的源程序/*qn8035.h*/#ifndef _qn8035_h_#ifndef _qn8035_h_#include #define uint unsigned int#define uchar unsigned char/*一級指令*/#define clear 0#define turn_on 1#define turn_off 2#define action_on3 #define actio

17、n_off 4#define send_rds5#define change_fm6/*從機開關二級指令*/#define area11#define area22#define area33#define area44#define area55#define area66#define area77#define area88#define area99#define area_all10#define area_single11/*從機動作二級指令*/#define yu_cun5#define man_set4#define feng_mq3#define ji_dq2#define

18、zhi_sd1uint fm=9000; /接收頻率初始值uchar vol=0x0f; /音量初始值最大sbit rssi_zs = p37;bit mute_flag=1;bit rds_flag=0; /rds標志位extern uchar init_riss;extern uchar init_volue;extern uchar defu_mute;/定義操作qn8035數(shù)據(jù)區(qū)unsigned char idata qn8035_send9;unsigned char idata qn8035_read9;unsigned char idata buffer36=0,1,2,3,4,

19、5,6,7,8,9,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9;void qn8035_delay(unsigned int count);void qn8035_init(void);bit rds_check();void rds_init();unsigned char qn8035_rssi_read();void qn8035_write_freq(unsigned int frequnt);void qn8035_vol_set(unsigned char uclevel);void qn8035_mute_ctr(bit mute_flag);void qn8035_set();un

20、signed int qn8035_auto_seek(unsigned int str_freq);unsigned int qn8035_auto_seek_ll(unsigned int str_freq);#endif/*函數(shù)功能：定義軟件延時函數(shù)名：qn8035_delay入口參數(shù)：count出口參數(shù)：無*/void qn8035_delay(unsigned int count)unsigned int i,j;for(i=count; i0; i-)for(j=111; j0; j-);/*函數(shù)功能：初始化qn8035模塊函數(shù)名：qn8035_init入口參數(shù)：無出口參數(shù)：無*/

21、void qn8035_init(void) qn8035_send0x00 = 0x00; qn8035_send0x01 = 0x81; i2c_data_write(0x20, &qn8035_send0, 2); qn8035_send0x00 = 0x18; qn8035_send0x01 = 0x10; i2c_data_write(0x20, &qn8035_send0, 2); qn8035_send0x00 = 0x2f; qn8035_send0x01 = 0x90; i2c_data_write(0x20, &qn8035_send0, 2); qn8035_send0x

22、00 = 0x40; qn8035_send0x01 = 0x01; i2c_data_write(0x20, &qn8035_send0, 2); qn8035_send0x00 = 0x46; qn8035_send0x01 = 0x05; qn8035_send0x02 = 0xd0; qn8035_send0x03 = 0xa8; i2c_data_write(0x20, &qn8035_send0, 4); qn8035_send0x00 = 0x4a; qn8035_send0x01 = 0x18; i2c_data_write(0x20, &qn8035_send0, 2); q

23、n8035_send0x00 = 0x14;qn8035_send0x01 = 0xc6; qn8035_send0x02 = 0x00; qn8035_send0x03 = 0x02; qn8035_send0x04 = 0x20; i2c_data_write(0x20, &qn8035_send0, 5); qn8035_send0x00 = 0x00; qn8035_send0x01 = 0x51; i2c_data_write(0x20, &qn8035_send0, 2); qn8035_delay(1000); qn8035_send0x00 = 0x00; qn8035_sen

24、d0x01 = 0x01; i2c_data_write(0x20, &qn8035_send0, 2); qn8035_send0x00 = 0x00; qn8035_send0x01 = 0x11; qn8035_send0x02 = 0x49; i2c_data_write(0x20, &qn8035_send0, 3);qn8035_delay(279);/*函數(shù)功能：讀取rssi信號，用來控制靜音,防止噪音,也可實現(xiàn)電源控制函數(shù)名：qn8035_rssi_read入口參數(shù)：無出口參數(shù)：qn8035_read0*/unsigned char qn8035_rssi_read()i2c_

25、selset_read(0x20, 0x03, &qn8035_read0, 1);/，讀取rssi信號，用來控制靜音,防止噪音/return qn8035_read0;if(qn8035_read0-46) = init_riss)/理想的信號強度，開啟聲音，（啟動電源） if(defu_mute)/靜音時能 qn8035_send0x00 = 0x14;qn8035_send0x01 = 0x40|init_volue;i2c_data_write(0x20, &qn8035_send0, 2);rssi_zs=0;defu_mute=0; else/-/信號強度不夠，使能靜音，關閉電源！

26、 if(!defu_mute) /沒有靜音 qn8035_send0x00 = 0x14;qn8035_send0x01 = 0xc6;i2c_data_write(0x20, &qn8035_send0, 2);rssi_zs=1;defu_mute=1; /*函數(shù)功能：向qn8035模塊寫入一個頻率，手動設置頻率函數(shù)名：qn8035_write_freq入口參數(shù)：frequnt 需要寫入的頻率出口參數(shù)：無*/void qn8035_write_freq(unsigned int frequnt) qn8035_send0x00 = 0x07; qn8035_send0x01 = (freq

27、unt - 6175)/5; i2c_data_write(0x20, &qn8035_send0, 2); qn8035_send0x00 = 0x0a; qn8035_send0x01 = (frequnt - 6175)/5 8) | 0x60; i2c_data_write(0x20, &qn8035_send0, 2);/*函數(shù)功能：軟件音量調(diào)節(jié)函數(shù)名：qn8035_write_freq入口參數(shù)：uclevel 需要寫入的聲音大小出口參數(shù)：無*/void qn8035_vol_set(unsigned char uclevel)qn8035_send0x00=0x14;qn8035_

28、send0x01=0x40|(uclevel);i2c_data_write(0x20, &qn8035_send0, 2);/*函數(shù)功能：手動靜音控制，如果mute_flag=1靜音，否則不靜音,函數(shù)名：qn8035_mute_ctr入口參數(shù)：mute_flag 出口參數(shù)：無*/void qn8035_mute_ctr(bit mute_flag)if(mute_flag)qn8035_send0x00 = 0x14;qn8035_send0x01 = 0xc6;i2c_data_write(0x20, &qn8035_send0, 2);elseqn8035_send0x00 = 0x14

29、;qn8035_send0x01 = 0x40|vol;i2c_data_write(0x20, &qn8035_send0, 2);/*函數(shù)功能rds 初始化*/void rds_init() qn8035_send0x00 = 0x17; /rds使能 qn8035_send0x01 = 0xa0; i2c_data_write(0x20, &qn8035_send0, 2);qn8035_send0x00 = 0x00; /開啟rds qn8035_send0x01 = 0x19; i2c_data_write(0x20, &qn8035_send0, 2); bit rds_check

30、() uchar i,j,k;uchar bian=0,old=0;i=150;while(i-) i2c_selset_read(0x20,0x13,&qn8035_read0x00,1);qn8035_read0x00&=0x9f;if(qn8035_read0x00=16|qn8035_read0x00=144) if(old!=qn8035_read0x00) bian+;old=qn8035_read0x00; delay_1ms(5); /*觀測用*/wr_string(0,2,變化次數(shù)：);/wr_int(5,2,bian);if(bian3)return 1;else retu

31、rn 0;void qn8035_set()bit flag; qn8035_init(); /qn8035初始化qn8035_write_freq(fm); /設置頻率rds_init(); /rds初始化/flag=rds_check();/if(flag)mute_flag=0;rds_flag=1; /else mute_flag=1; rds_flag=0; /qn8035_mute_ctr(mute_flag);qn8035_vol_set(vol); /設置音量/*函數(shù)功能：qn8035模塊實現(xiàn)自動搜索函數(shù)名：unsigned int qn8035_auto_seek(unsig

32、ned int str_freq)入口參數(shù)：str_freq出口參數(shù)：搜索到的頻率*/unsigned int qn8035_auto_seek(unsigned int str_freq)unsigned int scan_freq,read_freq,send_freq;unsigned char freq_h;scan_freq=str_freq; rescan: qn8035_send0x00 = 0x08; qn8035_send0x01 = (scan_freq - 6175)/5; qn8035_send0x02 = 0x9d; qn8035_send0x03 = (scan_f

33、req - 6175)/5 6) | 0x70; i2c_data_write(0x20, &qn8035_send0, 4); qn8035_send0x00 = 0x01; qn8035_send0x01 = 0x7d; /75 i2c_data_write(0x20, &qn8035_send0, 2); qn8035_send0x00 = 0x00; qn8035_send0x01 = 0x10; i2c_data_write(0x20, &qn8035_send0, 2); qn8035_send0x00 = 0x00; qn8035_send0x01 = 0x12; i2c_dat

34、a_write(0x20, &qn8035_send0, 2);qn8035_delay(500); i2c_selset_read(0x20, 0x0a, &qn8035_read0, 1); freq_h=(qn8035_read0&0x03); i2c_selset_read(0x20, 0x07, &qn8035_read0, 1); read_freq=freq_h*256+qn8035_read0; send_freq=(read_freq)*5+6175; if(send_freq=10800) scan_freq=8760; goto rescan; else return (

35、send_freq); /*/-qn8035程序完-/*/*函數(shù)功能：qn8035模塊實現(xiàn)自動搜索,反向收縮函數(shù)名：unsigned int qn8035_auto_seek(unsigned int str_freq)入口參數(shù)：str_freq出口參數(shù)：搜索到的頻率*/unsigned int qn8035_auto_seek_ll(unsigned int str_freq)unsigned int scan_freq,read_freq,send_freq;unsigned char freq_h;scan_freq=str_freq; rescan_ll:qn8035_send0x00

36、 = 0x08;qn8035_send0x01 = (scan_freq - 6175)/5; qn8035_send0x02 = 0x0d;/9d qn8035_send0x03 = (scan_freq - 6175)/5 6) | 0x60; i2c_data_write(0x20, &qn8035_send0, 4); qn8035_send0x00 = 0x01; qn8035_send0x01 = 0x59; i2c_data_write(0x20, &qn8035_send0, 2); qn8035_send0x00 = 0x00; qn8035_send0x01 = 0x10;

37、 i2c_data_write(0x20, &qn8035_send0, 2); qn8035_send0x00 = 0x00; qn8035_send0x01 = 0x12; i2c_data_write(0x20, &qn8035_send0, 2);qn8035_delay(500); i2c_selset_read(0x20, 0x0a, &qn8035_read0, 1); freq_h=(qn8035_read0&0x03); i2c_selset_read(0x20, 0x07, &qn8035_read0, 1); read_freq=freq_h*256+qn8035_rea

38、d0; send_freq=(read_freq)*5+6175; if(send_freq=8800) scan_freq=10850; goto rescan_ll; else return (send_freq); /*/-qn8035程序完-/*2.2.2 12864源程序/*12864c.h*/設定wr為p24/設定en為p23/在main（）中開輸出/*#define uint unsigned int#define uchar unsigned char#ifndef _12864c_h_#define _12864c_h_#define uint unsigned int#de

39、fine uchar unsigned char#includesbit rs=p23; /片選（正）sbit sid=p24; /rw(sid)sbit sclk=p25; /e(scld)sbit rst=p37; /復位（正）sbit psb=p26; /(負：串行模式) /sbitpsb=p04;/sbitrst=p03;/在此設置輸入端口*#define lcd_sid1 sid=1#define lcd_sid0 sid=0 /wr 做數(shù)據(jù)傳輸使用sid#define lcd_sclk1 sclk=1#define lcd_sclk0 sclk=0 /en 當做串行時鐘使用sclk

40、#define x1 0x80#define x2 0x88#define y 0x80#define comm 0#define dat 1code uchar num=0123456789;#define cpu_f (double)16000000)/cpu frequency8000000#define delay_us(x) _delay_cycles(long)(cpu_f*(double)x/1000000.0)#define delay_ms(x) _delay_cycles(long)(cpu_f*(double)x/1000.0)/wr_lcd(1,data)/wr_lcd

41、(0,address)void clr_34();void delay180us();void delay_1ms(uchar del);void lcd_set();void wr_lcd(uchar dat_comm,uchar content); /寫數(shù)據(jù)/地址或命令 dat_comm為數(shù)據(jù) content數(shù)據(jù)void init_lcd(void); /初始化void clrram(); /清屏void clr_lcd(uchar x,uchar y0,uchar length); /清除lcd任意位置字符 從y0行，的第x個位置（1、16），清除length個字符void lcd_xy

42、(uchar x,uchar y0);/定位光標void wr_data(uchar x,uchar y0,uchar data0 );/void wr_string(uchar x,uchar y0,uchar *p);/void wr_int2(uchar x,uchar y0,uint num); void wr_int(uchar x,uchar y0,uint num); /寫入4為整形數(shù)據(jù) void wr_xxx(uchar hang,uchar lie,int sign); void wr_long(uchar x,uchar y0,long num); void wr_floa

43、t(uchar x,uchar y0,float num); /寫入xx.xxx型浮點數(shù)#endifvoid clr_34() clr_lcd(0,2,16); clr_lcd(0,3,16);void lcd_set()/配置液晶引腳工作在串口模式下rs=1;psb=0;rst=1;void delay180us()/11.0592mhzunsigned char i, j;_nop_();_nop_();i = 6;j = 93;dowhile (-j); while (-i); /* 名稱 : delay_1ms()/22.1184mhz*/void delay_1ms(uchar del)uchar i, j,k;for(k=0;kdel;k+)_nop_();i = 2;j = 199;dowhile (-j); while (-i);void init_lcd(void)/*init_lcd()wr_lcd(comm,0x30);/8-bit控制接口，基本指令集動作wr_lcd(comm,0x01);/清除顯示 全屏清除delay_1ms(1);wr_lcd(comm,0x06);/光標右移，ac自動加一，整體顯示不移動wr_lcd(comm,0x0c);/整體