數(shù)字式調(diào)頻收音機

./TAIYUANUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGY畢業(yè)設(shè)計題目：數(shù)字式調(diào)頻收音機姓名：________學(xué)號：__專業(yè)班級：_自動化_指導(dǎo)教師：___________日期：_______電子信息工程學(xué)院.目錄目錄 I摘要 IABSTRACT II概述 1第1章系統(tǒng)功能需求分析與控制方案設(shè)計 21.1系統(tǒng)功能需求分析21.1.1硬件需求分析21.1.2軟件需求分析31.2控制方案設(shè)計31.2.1控制器設(shè)計31.2.2調(diào)頻模塊設(shè)計31.2.3電源模塊設(shè)計31.2.4功放模塊設(shè)計41.2.5顯示模塊設(shè)計4第2章硬件設(shè)計 52.1單片機最小系統(tǒng)52.1.1時鐘電路52.1.2復(fù)位電路62.2電源電路72.3調(diào)頻電路72.4功放電路92.5液晶顯示電路102.6按鍵電路112.7硬件組裝焊接11第3章軟件設(shè)計 133.1主程序設(shè)計133.2液晶屏顯示程序143.3調(diào)頻模塊控制程序14第4章系統(tǒng)調(diào)試 164.1硬件調(diào)試164.2軟件調(diào)試164.3調(diào)試結(jié)果164.4結(jié)果分析18第5章結(jié)論20致21參考文獻22附錄23.摘要本文選用單片機STC89C52控制器完成了數(shù)字調(diào)頻收音機設(shè)計,選用電源模塊、鍵盤模塊、TEA5767調(diào)頻模塊、LCD1602液晶顯示器和LM386功放模塊搭建了硬件平臺,利用C語言完成了軟件編程,程序開發(fā)環(huán)境為KeiluVision,實現(xiàn)了按鍵調(diào)頻,手動調(diào)節(jié)旋鈕來改變音量大小和顯示器實時顯示頻率的功能。實驗結(jié)果表明,本文所設(shè)計的收音機具備手動調(diào)頻,可調(diào)音量以及顯示實時頻率功能,達到了預(yù)期設(shè)計效果,符合設(shè)計要求。關(guān)鍵詞：單片機STC89C52,TEA5767,LCD1602ABSTRACTTheSTC89C52microcontrollerwasselected,whichisregardedasthemaincontrollerofthedigitalfrequencymodulationradiodesign,andcombineswiththepowermodule,thekeyboardmodule,theTEA5767frequencymodulationmodule,theLCD1602liquidcrystaldisplayandtheLM386poweramplifiermoduletocompletehardwarecircuitdesign.andthesoftwaredesignofdigitalfrequencymodulationradiosystemiscompletedbyusingClanguage,theKeiluVisionsoftwareistheprogramdevelopmentenvironment,thesystemrealizesthisfunctions,whichadjustedfrequencybythekey,adjustedthesoundvolumebytheknobandshowedthereal-timefrequencybydisplayer.Finally,throughtheresultofexperiment,thedesignhasfrequencymodulation,adjustablevolumeanddisplayreal-timefrequencyfunctions,theexpecteddesigneffectsarerealized,andthedesignrequirementsaremet.Keywords:STC89C52,TEA5767,LCD1602.概述收音機一直在人們的娛樂生活中占有非常重要的位置,從原來的老式晶體管收音機到今天的網(wǎng)絡(luò)收音機,說明通過廣播可以享受生活,這一直是人們喜歡的生活方式?，F(xiàn)在,隨著消費型電子的興起并且繁榮和數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展,廣大從事消費型電子設(shè)計的廠商都不忘記在諸如MP3、便攜式Video、智能手機、播放器等產(chǎn)品中嵌入調(diào)頻收音部分。但目前的收音機功能繁瑣,故本設(shè)計從實際出發(fā)設(shè)計一款收音效果好,簡單便捷的數(shù)字式調(diào)頻收音機。調(diào)頻收音機又稱調(diào)頻廣播接收機,它是一種應(yīng)用十分廣泛的小型無線電信號接收裝置,被用來接收廣播信號以實現(xiàn)節(jié)目的收聽。收音機是由美國的費鄧森教授最早發(fā)明的,1906年至今已有一個世紀(jì)之余。隨后,通過大量科研人員和工程師的不斷努力以及電子器件的進步,從最初的礦石收音機為起點,逐步發(fā)展出電子管收音機,晶體管收音機,直到目前的集成電路收音機[1]。收音機的接收原理就是把從天線接收到的高頻信號經(jīng)檢波〔解調(diào)還原成音頻信號,送到揚聲器變成音波。由于廣播事業(yè)發(fā)展,天空中有了很多不同頻率的無線電波。如果把這許多電波全都接收下來,音頻信號就會像處于鬧市之中一樣,許多聲音混雜在一起,結(jié)果什么也聽不清了。為了設(shè)法選擇所需要的節(jié)目,在接收天線后,有一個選擇性電路,它的作用是把所需的信號〔電臺挑選出來,把不要的信號"濾掉",以免產(chǎn)生干擾,這就是我們收聽廣播時,所使用的"選臺"按鈕。選擇性電路的輸出是選出某個電臺的高頻調(diào)幅信號,利用它直接推動揚聲器是不行的,還必須把它恢復(fù)成原來的音頻信號,這種還原電路稱為解調(diào),把解調(diào)的音頻信號送到揚聲器,就可以收到廣播。典型的調(diào)頻收音機工作原理圖如下。圖1收音機工作原理圖第1章系統(tǒng)功能需求分析與控制方案設(shè)計本章主要容是對系統(tǒng)進行軟、硬件需求分析和對控制方案進行設(shè)計。1.1系統(tǒng)功能需求分析本文要求設(shè)計一個數(shù)字式調(diào)頻收音機,具有以下功能：〔1可以手動上下調(diào)頻,靈敏度為0.1MHz；〔2可以調(diào)節(jié)音量大??；〔3具有顯示實時頻率的功能；〔4音質(zhì)要好,保證大部分電臺聲音清楚；〔5采用干電池供電,體積適中,便于攜帶。1.1.1硬件需求分析結(jié)合上述的系統(tǒng)功能需求分析,硬件電路中需要具備以下幾個電路：1、調(diào)頻收音電路,用來接收電臺信號,解調(diào)輸出,并且輸出的音頻信號要好；2、鍵盤電路,用來實現(xiàn)手動調(diào)節(jié)頻率；3、顯示電路,用來顯示實時頻率；4、功放電路,對調(diào)頻電路輸出的信號進行放大后送到揚聲器,同時需要一個電位器實現(xiàn)音量的調(diào)節(jié)；5、電源電路,對各個電路進行供電。由于單片機具運算、控制、存儲、輸入和輸出等功能,可通過單片機來控制其他芯片實現(xiàn)所需功能。本文選用STC89C52單片機,單片機通過I2C總線實現(xiàn)控制功能。單片機通過I2C總線對調(diào)頻模塊進行操作,實現(xiàn)具體功能。音頻信號經(jīng)由功放電路輸出。首先從調(diào)頻模塊中讀取頻率字,然后把字換算,展示在屏幕上。系統(tǒng)框圖如1-1所示。圖1-1系統(tǒng)設(shè)計框圖1.1.2軟件需求分析經(jīng)過分析可知,可以用C語言編程,用單片機來控制調(diào)頻收音模塊,實現(xiàn)對調(diào)頻模塊的數(shù)據(jù)讀寫,來完成調(diào)節(jié)頻率和頻率轉(zhuǎn)換的操作。用C語言來開發(fā)單片機系統(tǒng)軟件的好處是編寫代碼效率高、軟件調(diào)試直觀、維護升級方便、代碼的重復(fù)利用率高、便于跨平臺的代碼移植等等,因此C語言編程在單片機系統(tǒng)設(shè)計中已得到越來越廣泛的運用。針對STC89C52單片機的軟件開發(fā),同樣可以用C語言實現(xiàn)。1.2控制方案設(shè)計本節(jié)對各個模塊的選擇進行分析設(shè)計。1.2.1控制器設(shè)計單片機是整個設(shè)計的核心部分,所以要了解各種單片機的特性及其優(yōu)點、缺點。本設(shè)計選用的單片機型號為STC89C52。52系列單片機的優(yōu)點如下：性能強、速度快、體積小、低價格、可以重復(fù)編寫程序以及功能擴展方便,在大眾市場應(yīng)用比較廣泛。為了方便調(diào)試,決定采用STC宏晶單片機,它可以通過USB口進行數(shù)據(jù)的下載和傳輸[2]。1.2.2調(diào)頻模塊設(shè)計調(diào)頻模塊選用市面常見的TEA5767,有兩種方案可供選擇。一是用TEA5767芯片,然后外圍電路需要自己設(shè)計。二是采用一些廠家生產(chǎn)的以TEA5767芯片為核心的模塊。通過對比分析,方案一在自行設(shè)計電路時,需要畫出PCB圖以及手工焊接,其中TEA5767芯片具有40個引腳,并且整個芯片大小只有6*6毫米,在焊接時難度非常大[3]。方案二中整個模塊僅有10個引腳,不需要關(guān)注部,只需要關(guān)注10個引腳,設(shè)計十分方便,操作簡單。故采用方案二,使用廠家生產(chǎn)的TEA5767模塊。1.2.3電源模塊設(shè)計5.5V～3.3V是單片機工作電壓的圍,2.5V～5.0V是TEA5767工作電壓的圍。本設(shè)計采用4.5V供電完全足夠,只需3節(jié)1.5V的干電池,并且將大小為470μF的濾波電容與之并聯(lián),防止電源電壓波動或工作電流變化影響其工作穩(wěn)定性。1.2.4功放模塊設(shè)計選擇常見的LM386功放芯片。LM386是一種音頻集成功率放大器,其特點有第一自身功耗極低,比如在12V電源電壓下,功率僅為0.66w。第二電源電壓圍大,工作電壓可以為4-12V或者5-18V的寬圍[4]。第三由于它部就是一個完善的三級放大電路,所以只需要很少的元件進行外接即可實現(xiàn)其功能。第四總諧波失真小。因此它被廣泛應(yīng)用在錄音機和收音機之中。1.2.5顯示模塊設(shè)計方案一:LCD1602作為顯示部分1602液晶模塊可以顯示兩行字符,并且每行可以顯示16個字符,這就是"1602"的定義。它具有顯示質(zhì)量高、沒有電磁輻射、應(yīng)用圍廣、功耗小等優(yōu)點。方案二：數(shù)碼管作為顯示部分?jǐn)?shù)碼管本質(zhì)就是一種半導(dǎo)體的發(fā)光元器件,它由發(fā)光二極管組成。當(dāng)它的管腳被輸入所需電流時,將會發(fā)亮,若有規(guī)律的對其不同管腳輸入電流,會組合顯示出不同數(shù)字。以上兩個方案都可以實現(xiàn)數(shù)字顯示的功能,對比發(fā)現(xiàn)方案二價格占優(yōu)勢,但是如果從焊接角度來看,LED數(shù)碼管的連接線的十分多,比較容易出錯。方案一只需要簡單的設(shè)計,并且液晶屏的反應(yīng)速度較快,體積十分小巧,并且顯示容比較多,可以完整的顯示較長的英文單詞,結(jié)合到本次設(shè)計需要顯示一些單詞,所以決定選擇方案一。本章節(jié)通過對單片機、調(diào)頻芯片、電源模塊、功放模塊,顯示模塊的需求進行分析,同時注重制作簡單,在質(zhì)量良好和價格優(yōu)惠的原則對芯片進行了選擇,下一章節(jié)將對各個硬件部分進行詳細介紹。.第2章硬件設(shè)計2.1單片機最小系統(tǒng)最小系統(tǒng)就是單片機最基本的系統(tǒng),這個最基本的系統(tǒng)包含了時鐘電路和復(fù)位電路,不需要接外存儲器或者輸入輸出口,只需要外接一個能對它供電的電源,靠著它部的資源就能夠達到一個系統(tǒng)的硬件所需,但本設(shè)計需要實現(xiàn)電臺的接收和播放,所以只有單片機最小系統(tǒng)是不夠的。當(dāng)用戶編寫程序時,就將這些程序存儲到ROM中,ROM即只讀程序存儲器。還有很重要的一點就是,STC89C52的兼容性好,它的指令和引腳都兼容英特爾的MCS-51系列的單片機,這使得它的應(yīng)用非常的廣泛。下圖2-1所示為單片機最小系統(tǒng)圖。圖2-1單片機最小系統(tǒng)圖2.1.1時鐘電路將計算機比喻成一個人,那么時鐘電路就是這個"人"的心臟,由此可見時鐘電路的重要性。整個計算機精準(zhǔn)的工作節(jié)奏頻率就是被時鐘電路控制的。STC89C52它的部具有一個反相放大器,也可以叫做單片機振蕩電路。這個電路的輸入端是19管腳的XTAL1,它的輸出端就是18管腳的XTAL2。一般來說在輸入和輸出端外接一個石英晶體和電容,石英晶體提供脈沖信號,大小在0-33MHz圍間,振蕩電容的選取大小一般在10-30pF。這樣就組成振蕩器,它產(chǎn)生的穩(wěn)定信號叫做時鐘信號,將其輸送到單片機的各個部件就可以使計算機穩(wěn)定運行。本設(shè)計采用12MHz的晶振,兩個振蕩電容的大小都為22pF。下圖2-2,即為時鐘電路。圖2-2時鐘電路圖2.1.2復(fù)位電路對單片機來說,復(fù)位單片機的操作是十分重要的,這種操作可以使整個計算機完成初始化,也可以在它死機時,按下復(fù)位,使得單片機重新開始運行。若單片機要完成復(fù)位操作,需要在它開始工作時,給它的9管腳也就是單片機復(fù)位信號輸入端RST施加兩個機器周期長的高電平,這樣就可以完成復(fù)位操作。需要注意的是,只要RST引腳一直保持高電平,那么單片機就會一直處于復(fù)位狀態(tài)。在復(fù)位操作的時間段,RST引腳是高電平,ALE引腳是高電平,PSEN引腳同樣是高電平,此時的ALE引腳處于被禁止的狀態(tài),PSEN引腳也不會產(chǎn)生對應(yīng)的脈沖信號。要退出復(fù)位狀態(tài),只要RST引腳從較高電平狀態(tài)變?yōu)榈碗娖綘顟B(tài),這樣會使得單片機從初始化的狀態(tài)重新開始運行。下圖2-3即為本設(shè)計的復(fù)位電路圖,她可以以完成上電復(fù)位,同時亦可手動復(fù)位。其中,電容數(shù)值為10μF,電阻大小為10KΩ。對該電路進行上電復(fù)位時的情況進行分析,當(dāng)電源接通時,電容通過0.1秒〔10KΩ*10μF=0.1S的時間就可以充電到電源電壓的0.7倍〔4.5V的0.7倍即為3.15V.電容兩端電壓變化為0增至3.15V,根據(jù)串聯(lián)電路的各處電壓之和為總電壓可知,電阻兩端的電壓變化圍是4.5V減至1.35V。因為在4.5V電壓中工作的單片機,只要是大于1.35V的電信號都是高電平,只要是小于1.5V的電信號都是低電平。據(jù)上述可知,在單片機通電0.1S的時間,RST引腳的電信號就是電阻兩端的電壓,其數(shù)值一直是大于1.35V的,即可知,只要開機0.1S,單片機就可以自動完成復(fù)位操作,對整個系統(tǒng)初始化。對單片機手動復(fù)位的情況進行分析,當(dāng)開機啟動0.1S之后,電容兩端的電壓保持在電源電壓4.5V,根據(jù)串聯(lián)電路總電壓等于各個分布電壓之和可知,電阻兩端電壓接近0V,即RST引腳的電壓信號接近0V,此時處于低電平狀態(tài),所以沒有進行復(fù)位操作,單片機正常運行。這時候按下開關(guān)K0,會導(dǎo)致電容被短路,電容兩端會形成一個回路,并在0.1S釋放充的電量,其兩端電壓又會從4.5V降至1.35V,此時的電阻兩端的電壓會變成3.15V,RST引腳接收到了高電平信號,單片機完成復(fù)位操作,這就是手動復(fù)位的過程。圖2-3復(fù)位電路圖2.2電源電路電源電路如圖2-4所示。開關(guān)S1控制整個電路的電源,在電路中串聯(lián)了一個紅色的發(fā)光二極管,可以直觀的顯示電路的通斷。串聯(lián)了一個1KΩ電阻防止電源短路燒毀。為了穩(wěn)壓濾波,還特地并聯(lián)了10V、470μF〔本電路濾波電容選取6.3V-25V,100μF-1000μF圍中的濾波電容,防止電源電壓波動或工作電流變化影響其工作穩(wěn)定性。圖中VCC是整個系統(tǒng)的電源供給端,GND是公共接地端。圖2-4電源電路圖2.3調(diào)頻電路對于調(diào)頻模塊的選擇,本設(shè)計決定采用TEA5767模塊,該芯片是由飛利浦公司生產(chǎn)的,在收音機市場上比較常見,應(yīng)用廣泛。一般情況下都是被作為整個收音模塊提供的。該模塊的面積只有11.2*11.2mm2,整個模塊的厚度加起來只有5mm,它小巧的體積可以非常容易的集成到電子設(shè)備中去[5]。雖然體積這么小,但是其良好的性能,全面的功能都被各個廠家所青睞。該模塊的典型特性如下：〔1部含有靈敏度極高的,噪聲也能控制在圍十分小的放大器。〔2接收頻率圍廣,既可以在歐美頻率即87.5-108MHz中完美發(fā)揮作用,同時也可兼容日本頻率即76-91MHz?！?直接在其部設(shè)定了調(diào)頻解調(diào)器,由此可以大大省去外圍繁瑣的設(shè)計電路?！?部集成了鎖相環(huán)調(diào)諧系統(tǒng)?！?該收音模塊提供了I2C控制接口,單片機只要通過該接口即可輕松地操作其部的中頻計數(shù)器,以及操控調(diào)諧電路的高頻信號的電平值。〔6通過數(shù)字接口可以控制立體聲或者單聲道的噪聲,還可以在搜臺過程中保持靜音,亦可控制高頻信號的衰減。在上一章節(jié)中,本設(shè)計已經(jīng)選定廠家生產(chǎn)的TEA5767模塊,示意圖如下圖2-5,這是一塊完整的封裝版模塊,所有功能非常完善,它最大的特點就是外接的引腳數(shù)量只有10個,大大簡化了原芯片40個引腳設(shè)計,在設(shè)計硬件電路時,只需要關(guān)注這10個引腳即可,十分方便。下表2-1會對該模塊的10個引腳進行簡介。圖2-5TEA5767模塊引腳圖表2-1TEA5767模塊引腳定義表引腳號符號簡介10ANT天線接口9GND接地8R右聲道輸出7L左聲道輸出6GND接地5VCC電源正極4NC無效端口3GND接地2CLK總線時鐘線輸入1DATA總線數(shù)據(jù)線輸入/輸出下圖所示的圖2-6是本設(shè)計的收音模塊在整個電路中的連接圖。在此圖中,1管腳的DATA總線數(shù)據(jù)線輸入輸出接口接單片機的P10口,2管腳的CLK總線時鐘線輸入接單片機的P20口,這兩根線組成了I2C總線,單片機通過總線來對TEA5767模塊進行操作和控制。3管腳GND接地線。4管腳是無效端口則可以空接。5管腳也就是VCC管腳接電源電路的VCC。6管腳GND接地。當(dāng)7管腳的L_OUT和8管腳的R_OUT的音頻信號共同輸出時就能構(gòu)成立體聲,本設(shè)計為了簡化電路,減少功耗,只將左聲道也就是7管腳接至音頻放大電路,同時在左聲道輸出口加上了104電容進行濾波[6]。10管腳接的就是該模塊的天線,用來接收頻率,由于該模塊的特性所致,只需要一個普通的天線即可。圖2-6TEA5767連線圖2.4功放電路在本設(shè)計中,功放模塊采用的是LM386芯片。這個芯片的顯著特點是,失真低,損耗極低,節(jié)能的同時對功率放大過程的影響很小。該芯片的工作電壓為4-12V,當(dāng)它介入VCC=6V時功耗典型值為0.325W,由此可見功耗十分小[7]。為下圖2-7為本設(shè)計所用的LM386功放芯片的引腳功能圖。圖2-7LM386引腳功能圖上圖中1管腳和8管腳的中間可以放置電容,通過不同大小的電容,可以改變該芯片的增益大小。當(dāng)1和8管腳之間不接電容時,LM386的芯片增益為20。當(dāng)其間加上一個電容為10μF時,整個放大電路的增益高大200。當(dāng)其間接上一個1.2KΩ的電阻和另一個數(shù)值為10μF的電容時,整個電路的增益降至50。本設(shè)計采用的時管腳1和管腳8空接時的20增益。反向輸入2管腳和GND4管腳接地。功放芯片不用和單片機相連,它的正向輸入3管腳所需要的音頻信號直接從TEA5767模塊的7管腳獲得。在3管腳和地線之間接入了一個大小為10K滑動電位器,滑動電位器實際上就是滑動變阻器,通過旋轉(zhuǎn)電位器的旋鈕,可以改變其電阻值從而改變輸入功放芯片的電流,由此改變聲音的大小。輸出5管腳外接一個100μF的濾波電容,這個濾波電容其實在這里相當(dāng)于一個簡單的分頻濾波器,它的作用是通高頻信號,濾掉低頻信號。這樣做的原因是,一可以減少揚聲器即喇叭的失真,對高音喇叭來講,它只對高頻的信號有效果,對低頻信號無效,若是將低頻信號輸入高音喇叭,則會造成雜音,影響音效。二是功率問題,本設(shè)計喇叭的額定功率為0.5W,阻值8Ω,當(dāng)輸入低頻信號時,因為低頻時喇叭的震動幅度大,功率消耗十分大,所以要加一個濾波電容防止喇叭功耗過大,燒壞喇叭。下圖2-8即為本設(shè)計的功放電路。圖2-8功放電路圖本設(shè)計的功放電路設(shè)計比較簡單,制作起來比較方便,揚聲器的音質(zhì)也基本達標(biāo)。雖然它的功率不大,但已經(jīng)可以基本滿足日常聽廣播的需求,在一些MP3,隨身聽中經(jīng)?？梢砸姷剿纳碛?。2.5液晶顯示電路LCD1602是一種工業(yè)字符型液晶,它可以共同顯現(xiàn)32個字符,這些字符排成兩行,每行16個字。1602液晶全稱為1602字符型液晶,它能夠用來顯示6個字母、0到9這10個數(shù)字和多種符號等,但是它唯獨不能用來顯示漢字。1602工作時的電壓為2~3V,這就使得它的功耗也就小,除此之外它的高質(zhì)量的顯示使得它更受人們的青睞。它采用了數(shù)字式的接口,使得它與單片機的連接愈加方便。下面介紹一下這些引腳的功能：第1腳：GND用來接地第2腳：VCC為電源端,接正4.5V電源第3腳：VL是顯示屏幕的灰度調(diào)整引腳第4腳：RS是表示選擇數(shù)據(jù)寄存器還是數(shù)據(jù)寄存器的。當(dāng)RS接高電平時,選擇的是數(shù)據(jù)寄存器,當(dāng)RS接低電平時,選擇的是指令寄存器第5腳：RW為選擇讀寫操作的。當(dāng)RW接高電平執(zhí)行讀操作,當(dāng)RW接低電平時執(zhí)行寫操作第6腳：EN為使能端。高電平時讀取程序,低電平時執(zhí)行程序第7~14腳：D0~D7為1602的8位雙向傳輸數(shù)據(jù)端第15腳：BL+為1602背光電源的正極輸入端第16腳：BL-為1602背光電源的負極輸入端下圖2-9為本設(shè)計的顯示模塊連接圖。圖中1管腳和16管腳接地,2管腳和15管腳接VCC,3管腳街上一個10K的電位器用來調(diào)節(jié)字符的亮度。管腳4、5、6分別接單片機的P25、P26、P27。7-14管腳接單片機的P0口。圖2-9LCD1602模塊連接圖2.6按鍵電路本系統(tǒng)的兩個功能鍵K1、K2對應(yīng)功能是操作頻率增加0.1MHz,操作頻率減小0.1MHz。其中鍵盤決定采用掃描的方式,當(dāng)檢測到按鍵按下之后,因為有抖動,需要消除抖動后進行按鍵的功能判斷。K1.K2分別接入單片機的P12、P13口。按下鍵位后,對應(yīng)的單片機的口呈現(xiàn)低電平。下圖2-10為本設(shè)計的按鍵電路。2.7硬件組裝焊接設(shè)計采用常見的萬用版進行組裝焊接,在組裝焊接時要注意下列幾點：〔1晶振電路導(dǎo)線要盡量粗,在焊接時可以把焊錫絲鋪粗來進行連接[8]。最好緊挨著單片機的芯片引腳?！?電源電路要加上一個大點的470μF的去耦電容,來防止電源電壓波動或工作電流變化影響其工作穩(wěn)定性?！?TEA5767和單片機引腳的需要靠近點,亦可以使用焊錫絲鋪粗來處理TEA5767的DATA和CLK連接單片機的線。〔4天線質(zhì)量要好?！?在功放輸出電路一定要加上合適的電容對輸出的音頻信號進行濾波處理。本章節(jié)主要介紹了硬件電路的設(shè)計,重點介紹了單片機最小系統(tǒng)、調(diào)頻電路和功放電路,下一章節(jié)將對軟件設(shè)計進行介紹。第3章軟件設(shè)計軟件系統(tǒng)的設(shè)計核心是要對按鍵反饋的信息,然后對數(shù)據(jù)進行處理,將頻率數(shù)顯示在液晶屏上,同時揚聲器放出廣播,實現(xiàn)調(diào)頻廣播的接收和播放。其中按鍵功能有復(fù)位鍵,此鍵不需要編程,硬件電路完全可以實現(xiàn)。頻率調(diào)節(jié)的按鍵按下后,系統(tǒng)程序?qū)存I的值反饋到單片機和TEA5767模塊,然后程序會進行相應(yīng)的操作。這種操作包括頻率數(shù)值的轉(zhuǎn)換計算和單片機通過I2C總線對TEA5767模塊的寄存器進行的讀操作和寫操作。收音模塊會進行相應(yīng)的頻率搜索,部的鎖相環(huán)會進行一致的信號整定,然后其部的鑒頻器將收到的頻率信號進行頻率的整合后輸出,同時該模塊會將讀取的頻率數(shù)反饋到單片機,單片機會將數(shù)值轉(zhuǎn)換后發(fā)送到液晶屏進行顯示。3.1主程序設(shè)計主程序設(shè)計,開機后剛開始先初始化,包括液晶顯示器和TEA5767芯片。然后,開啟顯示器,并且要打開定時器。隨后對操作按鍵進行掃描,然后需要判斷按鍵的容。收到指定的操作容后,將操作通過單片機和TEA5767的I2C總線寫入TEA5767中。TEA5767芯片對傳來的數(shù)據(jù)進行分析,執(zhí)行操作,并且將信息反饋回單片機。單片機將傳來的信息處理后,轉(zhuǎn)換的頻率數(shù)值顯示到液晶顯示屏。然后返回,單片機繼續(xù)掃面按鍵操作,如上程序繼續(xù)運行。下圖3-1為系統(tǒng)控制流程圖。圖3-1系統(tǒng)控制流程圖3.2液晶屏顯示程序系統(tǒng)和人的交互界面就是液晶顯示器,上面顯示著實時的頻率數(shù)值,本設(shè)計的精確度是0.1MHz,在顯示屏上實時顯示。本系統(tǒng)的開始,有"Hello,Welcome"的字樣,由于程序已經(jīng)設(shè)置了初始頻率為97.0MHz所以初始顯示的頻率值就是97.0MHz[9]。當(dāng)有按鍵按下時,對初始值進行清除操作,根據(jù)單片機反饋的信息更新頻率數(shù)值。假如沒有按鍵按下,液晶屏幕保持程序原先預(yù)設(shè)的初始值。本設(shè)計用的液晶顯示器,可以顯示豐富的容,人機交互起來更加的直觀方便,下圖3-2為液晶屏顯示流程圖。圖3-2液晶屏顯示流程圖3.3調(diào)頻模塊控制程序調(diào)頻模塊的子程序設(shè)計,本設(shè)計只用到了TEA5767模塊的手動搜臺模式,在頻率調(diào)節(jié)按下后,單片機將命令數(shù)據(jù)發(fā)送到TEA5767[10]。隨后,TEA5767會分析獲得數(shù)據(jù),然后100ms對接收的頻率進行鑒頻讀取,找到指定的頻率數(shù),倘若在這個頻率搜到臺,輸出信號到功放芯片進行播放,然后程序返回繼續(xù)等待新的命令數(shù)據(jù)。假若沒有搜到臺,輸出靜音信號,揚聲器不會發(fā)出聲音,繼續(xù)調(diào)節(jié)按鍵來接收廣播。下圖3-3為調(diào)頻模塊控制程序的流程圖。圖3-3調(diào)頻模塊控制程序流程圖本章節(jié)對設(shè)計的程序進行了分析整理,畫出了主程序流程圖,液晶屏控制子程序和調(diào)頻模塊的控制子程序。本設(shè)計的硬件電路軟件設(shè)計都已完成,下一章節(jié)進行整個系統(tǒng)的調(diào)試。第4章系統(tǒng)調(diào)試本章將對完成設(shè)計的硬件和軟件進行調(diào)試,并對調(diào)試結(jié)果做出分析總結(jié)。4.1硬件調(diào)試在焊接組裝完硬件后,將對硬件部分進行調(diào)試。首先,先對萬用板背板的引腳連接和原理圖進行對比,觀察是否有連接錯誤的地方。然后,仔細檢查焊點,確認(rèn)無虛焊,漏焊或者焊錫多了而造成的短路情況。最后將分別對不同模塊進行單獨檢測。對電源模塊也就是整個電路的供電進行檢查,按下開關(guān)后,觀察電源指示燈是否亮起,然后用萬用表檢測VCC點電壓即濾波電容兩端的電壓是否為4.5V,檢測無誤后檢查單片機最小系統(tǒng)模塊。此處檢查復(fù)位電路時,應(yīng)該將萬用表測電阻點端電壓,觀察在上電復(fù)位時,電阻電壓很快的從4.5V降至1.35V。在手動復(fù)位時,觀察電阻兩端電壓是否恢復(fù)到3.15V。然后檢查調(diào)頻模塊,因為是廠家生產(chǎn)的集成模塊,只需保證連接正確,檢測是否與單片機連接好即可。同理適用于功放模塊,檢查其是否與調(diào)頻模塊的連接,還要注意一點,當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變位器時,檢測其輸出電流是否按照規(guī)律由大到小或由小變大的改變。針對液晶顯示模塊,首先檢查與單片機連接的多根線是否連接正確,焊點是否完整,然后調(diào)節(jié)滑動變位器,檢測其電流是否按照規(guī)律變化。最后對按鍵電路檢測,保證開關(guān)按下后電路導(dǎo)通。4.2軟件調(diào)試軟件調(diào)試經(jīng)常遇到下面的幾個問題。第一是思路可能出現(xiàn)錯誤。為了避免這個錯誤,首先要對流程圖進行完善,然后設(shè)計時要考慮全面,防止出現(xiàn)遺漏。第二是編寫錯誤。這個要仔細檢查每一行代碼,保證變量對應(yīng),表達式正確。第三是保證語確?？偟膩碚f,先檢查主程序,然后針對一個個的調(diào)用子程序進行檢查。因為STC系列單片機和TEA5767在文件庫中無法設(shè)置,所以沒有仿真。只是用keil軟件對編譯結(jié)果進行檢查,檢查無誤后即可燒入單片機[11]。4.3調(diào)試結(jié)果在燒入程序后,總體調(diào)試主要針對各個功能是否實現(xiàn)。下圖4-1為開機問候語。圖4-1開機圖然后進行按鍵測試,K1是頻率增加,K2是頻率減少。下列圖為頻率變化圖。圖4-2開機預(yù)設(shè)頻率圖圖4-3頻率減小圖圖4-4頻率增大圖4.4結(jié)果分析接上電源后,按下開關(guān)S1,電源指示燈亮,屏幕成功顯示"Hello,Welcom"。開關(guān)K1、K2分別可以控制頻率的加、減0.1MHz。K0可以完成復(fù)位功能。兩個滑動變位器分別可以控制音量大小和液晶屏幕的字符亮度強弱。經(jīng)測試,本設(shè)計的數(shù)字式調(diào)頻收音機可以收到7個臺左右,由于電路板質(zhì)量一般,加上某些電臺本身的信號較弱,還有功放模塊后的濾波電容的大小選取問題,導(dǎo)致其中的一些臺音質(zhì)較差,但屏幕顯示清晰,步進0.1MHz可以調(diào)節(jié)頻率?？傮w上已達到本設(shè)計的要求。本章節(jié)通過對整個系統(tǒng)的調(diào)試,發(fā)現(xiàn)了制作和調(diào)試過程中的一些問題并作出了解答,對一些不完善的地方做出了修改。第5章結(jié)論我在做調(diào)頻收音機畢業(yè)設(shè)計時,遇到了一些問題。剛開始由于對電路的基礎(chǔ)知識掌握太差,平時動手太少,在硬件設(shè)計中不知如何設(shè)置電源電路中電容的大小。隨后在網(wǎng)上查找資料,在5V單片機的供電模塊中,濾波電容一般選取6.3V-25V的耐壓值,100μF-1000μF的電容值,而常見的電容標(biāo)準(zhǔn)有4V、6.3V、10V、25V、35V,因為用的是4.5V的干電池供電,所以選取了10V的耐壓值,10V電解電容的電容值有100μF、220μF、330μF、470μF、和1000μF這幾種標(biāo)準(zhǔn),又因為電源模塊要對單片機、液晶屏、調(diào)頻模塊和功放模塊供電,電流稍大,故最終選取470μF的電容。在設(shè)計液晶顯示屏電路中,因為LCD1602接的是單片機的P0口,我本以為需要加上拉電阻,但是經(jīng)過查詢發(fā)現(xiàn)STC宏晶單片機P0口有弱上拉,不需要外接上拉電阻,經(jīng)過實測發(fā)現(xiàn)的確可以驅(qū)動液晶屏,這讓我覺得平時所學(xué)的AT89C51單片機在當(dāng)今社會上已經(jīng)慢慢落伍,我們在日后的工作中,應(yīng)該順應(yīng)市場發(fā)展,不斷學(xué)習(xí)新的硬件芯片,才能設(shè)計出更簡潔的電路。在設(shè)計調(diào)頻模塊中,因為TEA5767的說明書中介紹到,無需特定的天線也可以獲得較好的信號,但是經(jīng)過實測發(fā)現(xiàn),接上天線和僅用普通的軟導(dǎo)線制作的天線相比較,收音變化在某些臺十分顯著,這使我覺得在制作實物時不能僅靠芯片的說明書,還應(yīng)該多動手,多測試來發(fā)現(xiàn)問題,解決問題。最后我非常感學(xué)校和指導(dǎo)老師金老師、何老師給我這次鍛煉自己的機會。讓我明白了學(xué)習(xí)不是現(xiàn)在,而是過去、現(xiàn)在和未來,無時無刻都要抱著學(xué)習(xí)的虛心姿態(tài)去看待事物,這樣才不會落后于時代。致畢業(yè)設(shè)計能夠完成,和指導(dǎo)老師金老師、何老師的負責(zé)的指導(dǎo)是密不可分的,老師平時為我答疑,在我遇到問題時,幫我拓展思路,每一次小小的的進步都有老師的身影。在大學(xué)四年的學(xué)習(xí)中,老師的指導(dǎo)讓我收獲頗多,老師不拘一格的講課方式,一絲不茍的教學(xué)態(tài)度讓我為之欽佩,在此我要對金坤善、何秋生老師致以深深的意。在大學(xué)四年,自動化專業(yè)的老師們潤物細無聲的指導(dǎo)和支持讓我受益匪淺,他們淵博的學(xué)識讓我心悅誠服,傳授的專業(yè)知識讓我在完成畢業(yè)設(shè)計的路上能夠走得更遠,爬的更高,在此我要向自動化的老師們表示由衷的感。同時也要感同學(xué)們的并肩前行,在平時的學(xué)習(xí)交流中,相互促進,共同進步。參考文獻[1]簡晨,王梓宇.一種級聯(lián)鎖相環(huán)頻率合成器的設(shè)計與實現(xiàn)[J].微型機與應(yīng)用,2015<7>:43-45.[2]玉想,志強,阮星華.PCB設(shè)計與制作在電子工藝實習(xí)中的實踐[J].科技信息,2014<13>:240-240.[3]進線.有線電視和有線調(diào)頻廣播[J].科技資訊,2012<12>:40-40.[4]杰,福華.數(shù)字調(diào)頻收音機設(shè)計[J].電聲技術(shù),2003,5<6>:141-147.[5]PhilipsSemiconductors.TEA5767HNDatasheet[J].2002,9<6>:45-56.[6]郭天祥.新概念51單片機C語言教程:入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略[M].：電子工業(yè),2009.[7]俊謨.單片機中級教程——原理與應(yīng)用[M].:航空航天大學(xué),2006.[8]唐工.51單片機工程應(yīng)用實例[M].:航空航天大學(xué),2006.[9]聶麗文,古波,雙全.基于單片數(shù)字收音機TEA5768HL[J].電子設(shè)計應(yīng)用,2004,1<4>:23-25.[10]永革.數(shù)字收音機接受方式的探索[J].工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2006,1<1>:20-26.[11]才朋.全波段數(shù)字協(xié)調(diào)收音機設(shè)計[J].電子世界,2012,6<4>:78-82附錄〔1元器件清單：數(shù)字式調(diào)頻收音機清單元件名位置數(shù)量備注電源接線端子J11套開關(guān)S11個電容10v/470μFC41個濾波電容指示燈D11個電阻1KR21個IC座子40PU11個單片機U11個晶振12MY11個獨石電容22PC1、C22個元件上標(biāo)：220電阻10KR11個按鍵K01個電解電容10μFC31個按鍵K1、K22個16P排座LCD11個液晶1602LCD11個電位器10KW11個高檔電位器TEA5767芯片U21個104電容C5C62個滑動電位器B10KR31個LM386芯片U31個100μF/25V電解電容C71個喇叭接線端子J21套喇叭1個萬能板7cm*9cm1〔2源程序：#include<reg52.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineDELAY5US_nop_<>;_nop_<>;_nop_<>;_nop_<>;_nop_<>;sbitSDA=P1^0;sbitSCL=P1^1;sbitKey1=P1^2;sbitKey2=P1^3;|DB0P0.0|DB4P0.4|RWP2.6||DB1P0.1|DB5P0.5|RSP2.5||DB2P0.2|DB6P0.6|ENP2.7||DB3P0.3|DB7P0.7|#defineLCM_DataP0#defineBusy0x80sbitLCM_RW=P2^6;sbitLCM_RS=P2^5;sbitLCM_E=P2^7;unsignedlongintFM_FREQ;unsignedshortintFM_PLL;ucharidatasbuf[5]; ucharidatanumbyte;ucharidatanumbyte_AMP;ucharidataADDRESS_AMP;ucharidataADDRESS_SEND;ucharidataADDRESS_RECEIVE;ucharidatarbuf[5]; ucharidataampint[5];ucharbdataPLL_HIGH;ucharbdataPLL_LOW;ucharbdataI2C_byte1;ucharbdataI2C_byte2;ucharbdataI2C_byte3;ucharbdataI2C_byte4;ucharbdataI2C_byte5;sbitMUTE=I2C_byte1^7;sbitSM=I2C_byte1^6;sbitSUD=I2C_byte3^7;ucharbyte1;ucharbyte2;ucharbyte3;ucharbyte4;ucharbyte5;ucharnum1,num2,num3,num4;uchartab1[]={'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','A','B','C','D','E','F'};bitbdataNACK; voidinit<void>; voiddelay600ms<void>;voiddelay100ms<void>; voiddelay10ms<>;voiddelay1ms<void>; voidsendnbyte<ucharidata*sla,ucharn>;voidI2C_start<void>; voidsendbyte<ucharidata*ch>; voidcheckack<void>;voidstop<void>; voidAMP_sendnbyte<ucharidata*sla,ucharnumbyte_AMP>;voidkey_scan<void>; voidsearch_up<void>;voidsearch_down<void>;voidsetByte1Byte2<void>;voidLCMInit<void>;voidDelayMs<uintMs>;voidWriteDataLCM <ucharWDLCM>;voidWriteCommandLCM 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