課程設(shè)計 單片機控制的收音機

1、五邑大學(xué)單片機課程設(shè)計題目：基于單片機的收音機設(shè)計 院系 信息工程學(xué)院 專業(yè) 電子信息工程(職教師資) 學(xué)號 13071825 姓名 駱子申 學(xué)號 13071826 姓名 申春龍 指導(dǎo)教師 姜為民 報告日期 2014年12月 一、 概述收音機，是一種小型的無線電接收機。主要用于收聽無線電發(fā)射臺，通常是民用廣播電臺發(fā)送的娛樂及資訊節(jié)目。收音機的工作過程是：天線把空中的電磁場轉(zhuǎn)化成電壓信號，調(diào)諧電路選中所需頻率的信號，檢波器將高頻信號還原成音頻信號(即解調(diào))，解調(diào)后得到的音頻信號，再經(jīng)過放大獲得足夠功率，推動揚聲器發(fā)聲。本次設(shè)計利用STC89C52單片機控制收音機模塊PL102BA-S（基于SI4

2、730芯片），可以接收不同頻率的FM電臺信號。作品使用LCD1602液晶屏顯示，通過5個按鍵實現(xiàn)了調(diào)節(jié)頻率和音量，存臺和讀臺的功能。圖1 作品展示二、 設(shè)計方案分析 1. 原理圖分析1.1收音機模塊PL102BA-S（基于SI4730芯片）圖2 鞭狀天線加上調(diào)頻電路和AM鐵氧體天線原理圖收音部分選用了PL102BA-S收音機模塊，它是最新開發(fā)生產(chǎn)的一片高性能調(diào)頻/調(diào)幅（FM/AM ）雙波段收音模塊，采用Silicon LABS 的全數(shù)字COMS單晶片集成電路SI4730。內(nèi)置數(shù)字頻率調(diào)諧和DSP解碼器，支持數(shù)字音頻輸出及RDS 接收功能。支持I2C及SPI總線控制模式，AM支持環(huán)狀天線及鐵氧體

3、磁性棒狀天線。 其具有接收靈敏度高、抗干擾能力強、外部元件少、體積小、低功耗、低噪聲、低成本、使用簡單等優(yōu)點。圖3 PL102BA-S收音機模塊電路接線圖其中在：CLK(時鐘腳)： 接一個上拉電阻，因為SI4730使用了I2C通信接口。DIO（數(shù)據(jù)腳）：由于SI4730和單片機電壓不匹配，因此要串入一個限流電阻。RST（復(fù)位腳）：為低電平有效，同理此處也要串入一個限流電阻。FMI（天線腳）：需要串入一個104的瓷片電容，只讓頻率合適的信號通過。ROT和LOT（左右聲道輸出腳）：各接了一個耦合電容，防止直流輸出。因為SI4730模塊是3.3V供電，而STC89C52單片機是5V供電，因此需要降壓

4、供電。我們選用了AMS公司生產(chǎn)的線性穩(wěn)壓器AMS1117-3.3提供3.3V的電壓給SI4730模塊供電。AMS1117-3.3是一個正向低壓降穩(wěn)壓器，具有高精度、低漏失電壓、有限流限熱保護等優(yōu)點。圖4 用排針和洞洞板引出引腳的收音機模塊PL102BA-S（基于SI4730芯片）1.2單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)，是指用最少的元器件組成單片機可以工作的系統(tǒng)。單片機最小系統(tǒng)的三要素就是電源、晶振、復(fù)位電路。為簡化電路，本次作品中省去了復(fù)位電路。圖5 單片機最小系統(tǒng)單片機采用STC89C52，這是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。ST

5、C89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(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。圖6 單片機簡潔的引線，省略了燒寫接口和復(fù)位電路1.3獨立按鍵模塊圖7 獨立按鍵模塊電路圖獨立按鍵模塊主要是用來設(shè)置收音機的頻率和音量，存臺和讀臺功能的，這里將按鍵的一般接單片機的I/O，一邊接地。由于單片機I/O口內(nèi)部具有上拉電阻，因此在按鍵沒有按下的情況下，I/O口檢測到的是高電平；只要按鍵一按下，單片機I/O口就會檢測到低電平。SW1 ：模式鍵，用來切換此時是

6、調(diào)節(jié)頻率還是調(diào)節(jié)音量；SW2 ：讀臺/確定鍵，可以用來讀取已經(jīng)存儲在EEPROM的電臺。還可以作為存臺時的確定鍵。SW3 ：存臺鍵，用來存儲電臺到單片機的內(nèi)部EEPROM中。SW4 ：加鍵，用來增加頻率或者音量。SW5 ：減鍵，用來減小頻率或音量。圖8 按鍵布局1.4液晶顯示模塊LCD1602圖9 LCD1602液晶顯示模塊外觀1602采用標(biāo)準的16腳接口和TTL電平，其中：第1腳：GND接電源地。第2腳：VCC接5V電源。第3腳：V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端，根據(jù)經(jīng)驗此處用1K接地。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平1時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選擇指令寄存器。第5腳：RW為讀寫信號線，高電平

7、(1)時進行讀操作，低電平(0)時進行寫操作。第6腳：使能(enable)端,高電平（1）時讀取信息，負跳變時執(zhí)行指令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。第15腳背光正極。第16腳背光負極。圖10 液晶顯示模塊LCD1602電路接線與引腳圖2. PCB圖圖11 AD09軟件中的PCB圖 為了節(jié)約空間，我們將單片機放到液晶屏底下，而把晶振又放到單片機的底下。電源和收音模塊則用排針引出，以方便安裝。整機結(jié)構(gòu)緊湊，體現(xiàn)了良好的設(shè)計和焊接功底。圖12 晶振、單片機和液晶屏的巧妙布局三、 心得體會這次收音機設(shè)計，應(yīng)該說是一波三折。一開始是打算用洞洞板搭焊的，但是用洞洞板搭焊的外觀非常差，而且焊盤經(jīng)常

8、脫落。所以就改為印刷pcb版。對于因為平時自己也有練練手，所以有單片機剩下來，就選擇了這塊STC89C52。買回模塊PL102BA-S后，當(dāng)然先看資料掌握性能和功能。然而資料全是英文的，我們花了好大的力氣，反復(fù)查閱詞典得知此模塊功能非常齊全，具有AM/FM/FM-RDS三種接收功能，有數(shù)字/模擬兩種音頻輸出，有I2C/SPI兩種控制方式。我們從實際出發(fā)，以簡單實用為原則，確定只使用其FM接收、模擬音頻輸出和I2C控制功能。而收音模塊的安裝也是受到其他同學(xué)作品的啟發(fā)。因為模塊的尺寸實在太迷你了，許多同學(xué)的作品都用洞洞板和排針把模塊的腳印出，效果居然不錯，于是我們也依葫蘆畫瓢。 接下來開始用Alt

9、ium Designer 09設(shè)計PCB，用熱轉(zhuǎn)印紙印出來?？赡苁菍嶒炇业母g藥水濃度太低，居然浸泡了一天一夜還沒有腐蝕好。查閱資料才知道，原來腐蝕的過程需要不斷搖晃，以增加腐蝕速度。果然，邊搖晃邊浸泡，半小時左右就腐蝕好了?？墒?，凡事都沒有兩全的，在我們的pcb板快要腐蝕好的時候，我們發(fā)現(xiàn)有一些線路因為過分腐蝕而斷開了。幸好斷開的地方不是很大，焊的時候注意點就行了。制作出來后調(diào)試，大部分功能基本沒問題，但是當(dāng)手去觸摸電路板的LCD1602管腳時，LCD1602會出現(xiàn)亂碼，最終只能在LCD1602的信號腳上加入上拉電阻，防止干擾。 接下來就是程序的優(yōu)化問題，優(yōu)化過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)按下模式鍵時，如果

10、此時再按下讀臺或存臺鍵，屏幕就會出現(xiàn)亂碼，最后在程序中加入相應(yīng)的開關(guān)變量，最終問題得到解決。部分程序如下：void KeyRead()/讀取按鍵并且執(zhí)行按鍵操作static uchar msflag = 1;/*三行按鍵程序，很巧妙*/uchar ReadData=P10xff;/取反Trg=ReadData & (ReadDataCont);/判斷是否點動Cont=ReadData;/判斷是否長按if(Trg & KEY1) /頻率和音量選擇鍵if(!dutai && !cuntai) /不是讀臺和存臺模式時msflag = 0; moshi+; moshif

11、lag = 0;if(moshi=3)moshiflag = 1; moshi = 0;if(Trg & KEY2) /讀臺/存臺確定鍵if(msflag | moshiflag) /不在頻率和音量選擇模式時if(!cuntai) /非存臺模式時dutai = dutai; dt(); /讀臺else /存臺模式時cuntai = 0; moshi = 0; ct(); /存臺 if(Trg & KEY3) /存臺鍵 if(msflag | moshiflag) /不在頻率和音量選擇模式時if(!dutai) /不在讀臺模式時cuntai = cuntai;if(Trg &am

12、p; KEY4) /加鍵if(dutai) /讀臺模式時no+;if(no>=4)no = 4;dt(); /讀臺else if(cuntai) /存臺模式no+;if(no>=4)no = 4; else /頻率和音量選擇模式時switch(moshi)case 1 : /頻率模式FM_FREQ+=10;/0.1MHzif(FM_FREQ >= 10800)/108MHzFM_FREQ = 10800;Si47XX_Set_FM_Frequency(FM_FREQ); /設(shè)置FM的頻率break;case 2 : /音量模式Volume+;if(Volume>=63)

13、Volume = 63;si47xxFMRX_set_volume(Volume);break;default : break;if(Trg & KEY5)/減鍵if(dutai) /讀臺模式時no-;if(no<=1)no = 1;dt(); /讀臺else if(cuntai) /存臺模式no-;if(no<=1)no = 1;else /頻率和音量選擇模式時switch(moshi)case 1 : /頻率模式FM_FREQ-=10;/0.1MHzif(FM_FREQ <= 6400) /64MHzFM_FREQ = 6400;Si47XX_Set_FM_Fre

14、quency(FM_FREQ); /設(shè)置FM的頻率break;case 2 : /音量模式Volume-;if(Volume<=0)Volume = 0;si47xxFMRX_set_volume(Volume);break;default : break;/*按鍵長按*/if(Cont & KEY4) /長按按鍵4 cnt_plus2+;if(cnt_plus2>10)/長按多久才進入cnt_plus2=9;/用來下次快速進入switch(moshi) case 1 : /頻率模式FM_FREQ+=100; /1MHzif(FM_FREQ >= 10800)FM_F

15、REQ = 10800;Si47XX_Set_FM_Frequency(FM_FREQ); /設(shè)置FM的頻率break;case 2 : /音量模式Volume=Volume+1;if(Volume>=63)Volume = 63;si47xxFMRX_set_volume(Volume);break;default : break;else cnt_plus2=0;/清零，有毛刺if(Cont & KEY5) /長按按鍵5 cnt_plus1+;if(cnt_plus1>10)/長按多久才進入cnt_plus1=9;/用來下次快速進入switch(moshi)case 1

16、 : /頻率模式FM_FREQ-=100;/1MHzif(FM_FREQ <= 6400)FM_FREQ = 6400;Si47XX_Set_FM_Frequency(FM_FREQ); /設(shè)置FM的頻率break;case 2 : /音量模式Volume = Volume-1;if(Volume <= 0)Volume = 0;si47xxFMRX_set_volume(Volume);break;default : break;else cnt_plus1=0;/清零，有毛刺/*主函數(shù)*/void main (void)T_ERROR_OP a,b;LcdInit();FM_F

17、REQ=9200;/FM的初始頻率(64108MHz),1代表10KHzDelay_1ms(200);si47xx_reset(); /si47xx復(fù)位a=Si47XX_Power_Up(FM_RECEIVER); /si47xx進入上電模式，并選擇FM接收模式if(a=ERROR)while(1);Delay_1ms(250); /這里一定要加延時，否則收音機不能收音b=Si47XX_Set_FM_Frequency(FM_FREQ); /設(shè)置FM的頻率if(b=ERROR)while(1);Volume=Byte_Read(0x2800); /上電讀取音量si47xxFMRX_set_volume(Volume); /設(shè)置音量LcdShowStr(1,0,"Welcom