基于51單片機(jī)的FM數(shù)字收音機(jī)設(shè)計(jì)與制作

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

目錄

1設(shè)計(jì)背景及內(nèi)容........................................................................................................1

2設(shè)計(jì)方案遴選............................................................................................................1

2.1單片機(jī)的選擇................................................................................................1

2.2顯示模塊的選擇............................................................................................1

2.3收音模塊的選擇............................................................................................1

2.4系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)................................................................................................2

3產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)............................................................................................................2

3.1TEA5767模塊................................................................................................2

3.2LM386放大電路............................................................................................3

3.3按鍵電路設(shè)計(jì)................................................................................................3

3.4LCD1602液晶顯示模塊電路........................................................................4

3.5STC89C51RC單片機(jī)核心電路設(shè)計(jì)..............................................................5

4產(chǎn)品軟件設(shè)計(jì)............................................................................................................6

4.1系統(tǒng)流程圖....................................................................................................6

4.2程序軟件開發(fā)環(huán)境........................................................................................9

4.3產(chǎn)品程序清單..............................................................................................10

5產(chǎn)品使用說明..........................................................................................................11

5.1產(chǎn)品裝配圖..................................................................................................11

5.2產(chǎn)品實(shí)物操作過程......................................................................................12

5.3產(chǎn)品使用說明..............................................................................................13

6、產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)...............................................................................................13

參考資料.....................................................................................................................13

附錄.............................................................................................................................14

附錄1：元器件清單..........................................................................................14

附錄2：電路原理圖..........................................................................................15

附錄3：PCB設(shè)計(jì)圖...........................................................................................16

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附錄4：產(chǎn)品實(shí)物圖..........................................................................................17

附錄5：主程序代碼..........................................................................................18

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

基于51單片機(jī)的FM數(shù)字收音機(jī)設(shè)計(jì)與制作

1設(shè)計(jì)背景及內(nèi)容

隨著當(dāng)今生活科技水平的快速發(fā)展，手機(jī)、電腦、平板等各式各樣的電子

設(shè)備層出不窮，極大程度的豐富了年輕人的生活，也給人們帶來了諸多便利。

可是有很大一部分老年人，他們已經(jīng)跟不上時(shí)代的腳步，不僅享受不到手機(jī)的

樂趣，甚至還被手機(jī)“奪走”了子女們那本就不多的陪伴自己的時(shí)間，這何嘗

不是一種悲哀呢？

對此，我突然想起一件舊時(shí)代的產(chǎn)物——收音機(jī)，它操作簡單，便攜性強(qiáng)，

在年輕人看來可能索然無味，不過對于老年人來說，聽聽曲，聽聽新聞，也是

不錯的選擇，雖不能完全解決老年人孤獨(dú)的問題，但也能給養(yǎng)老生活增加不少

樂趣。借此機(jī)會，我決定在基于51單片機(jī)的條件下，展開對數(shù)字收音機(jī)的設(shè)計(jì)

與制作。

2設(shè)計(jì)方案遴選

2.1單片機(jī)的選擇

方案一：51單片機(jī)

方案二：STM32單片機(jī)

由于51單片機(jī)成本低，性能也足夠滿足需求，并且制作起來相對簡單，所

以選擇方案一。

2.2顯示模塊的選擇

方案一：LED數(shù)碼管

方案二：LCD1602液晶顯示屏

LED數(shù)碼管價(jià)格適中，但顯示效果和效率偏低，且編程也比較復(fù)雜。

LCD1602液晶顯示屏分辨率高，可顯示范圍大，價(jià)格相對更高。

由于老年人普遍視力不好，而LCD1602液晶顯示屏功能強(qiáng)大、顯示清晰度

和直觀程度都存在絕對優(yōu)勢，所以選擇方案二。

2.3收音模塊的選擇

了解市場后，我選擇了飛利浦公司的TEA5767芯片作為FM收音模塊的芯片，

因?yàn)檫@塊芯片使用廣泛（如MP3，MP4），且采用可收縮的有線天線，信號接收

方面也有所保障，能接收87.6MHz至108MHz之間的頻率，同時(shí)控制便利，耗電

量低。因此選用TEA5767作為FM數(shù)字收音機(jī)的芯片。

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2.4系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的方案為基于51單片機(jī)的FM數(shù)字收音機(jī)設(shè)計(jì)與制作圖如圖：2-1

TEA5767按鍵輸入

收音機(jī)模塊單片機(jī)

LM386放大電液晶顯示

路

圖2-1系統(tǒng)框架圖

3產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)

3.1TEA5767模塊

PHLIPS的TEA5767收音機(jī)芯片，大多智能數(shù)手機(jī)、多功能MP3，MP4上

的基本功能都是由TEA5767來實(shí)現(xiàn)。它有著很高靈敏度、更低噪聲的高頻率放

大電路，可接收68.7MHz~108MHz的頻率，信號處理器品質(zhì)高，耗能低，采用

插針接口，無需再制作電路板，可直接與單片機(jī)連接，并且能以最小的外部設(shè)

備來完全滿足產(chǎn)品要求。

芯片的實(shí)物圖如下：

圖3-1TEA5767圖片

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TEA5767部分管腳功能:

管腳7：數(shù)字電源；管腳8：數(shù)據(jù)線；

管腳9：時(shí)鐘線；管腳12：總線模式選擇；

管腳22：左聲道輸出；管腳23：右聲道輸出；

3.2LM386放大電路

LM386是一款八個引腳的音頻功率放大芯片。電壓增益調(diào)整范圍可達(dá)

20~200，外圍電路簡單（只需要外接幾個電容和電阻即可工作），使用方便，

低噪音，尺寸小，低功耗，但功率放大倍數(shù)不高（足以滿足產(chǎn)品要求）。

圖3-2LM386放大電路

部分引腳功能如下：

Pin1：增益引腳

Pin2：同向輸入端

Pin3：反向輸入端

Pin4：接地引腳

特性：

靜態(tài)耗能低，約為4mA，可用于干電池的供電；

工作電壓范圍，4V~18V；

外圍元件少；

失真度低；

電壓增益可調(diào)；

3.3按鍵電路設(shè)計(jì)

1.按鍵的分類：

獨(dú)立按鍵：為常見的低電平觸發(fā)按鍵。

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矩陣按鍵：原理為循環(huán)掃描。

ADC按鍵：可大大減少IO口的占用，但是按鍵越多誤觸率越高。

2.按鍵電路的應(yīng)用：

可以控制電路處于通路或短路兩種狀態(tài)，在生活中應(yīng)用十分廣泛，比如可

以用于控制燈的亮滅，自動門的開關(guān)等各種方面。

3.按鍵電路工作原理：

按鍵處理電路比較簡單的，獨(dú)立按鍵只有兩種狀態(tài)，一邊接單片機(jī)IO腳上，

另一邊接地，這樣的話，當(dāng)我們按鍵按下之后，相當(dāng)于按鍵IO直接與地相連接，

就可控制電路的高低電平，只要知道按鍵是不是為低電平就知道按鍵是否處于

工作狀態(tài)。按鍵電路圖如下：

圖3-3按鍵電路圖

3.4LCD1602液晶顯示模塊電路

字符型液晶顯示原理：

字符型液晶顯示網(wǎng)格模塊，內(nèi)部控制器大多為HD44780，是專門用來顯示數(shù)

字及字母，還能夠顯示多個國家的語言和一般符號的點(diǎn)陣形式液晶屏幕。點(diǎn)陣

圖形由MxN個顯示單元組成，點(diǎn)數(shù)越多，顯示質(zhì)量越好，效果越清晰。

LCD1602顯示液晶屏實(shí)物外形如圖：3-5

圖3-4液晶顯示器實(shí)物圖

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LCD1602分為兩種類型：第一種無背光，第二種為有背光，有背光的控制

器比沒有背光的控制器更厚?；究刂破鞫际荋D44780。

LCD1602技術(shù)參數(shù)：

（1）顯示容量：16×2個字符。

（2）芯片工作電壓：4.5~5.5v。

（3）工作電流：2.0mA（5.0V）。

（4）工作電壓：5.0v。

（5）字符尺寸：2.95mm×4.35mm。

LCD1602液晶顯示器部分引腳接口說明：

第1腳：VSS接地。

第2腳：VDD接5V電源。

第5腳：讀寫信號線（可以寫入數(shù)據(jù)）。

第15腳：背光源正極。

第16腳：背光源負(fù)極。

液晶顯示器電路如圖3-5所示：

圖3-5液晶顯示器電路圖

3.5STC89C51單片機(jī)核心電路設(shè)計(jì)

STC89C51是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能的8位微控制器，最高運(yùn)

作頻率35MHz，具有8K字節(jié)系統(tǒng)可編程Flash存儲器。易于初學(xué)者上手，且具

有兩種模式：

空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)

工作。

掉電保護(hù)模式下，RAM內(nèi)容被保存，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷

或硬件復(fù)位為止。

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單片機(jī)封裝引腳如下圖3-6：

圖3-651單片機(jī)模塊封裝

C51單片機(jī)的主要特征：

8K字節(jié)程序存儲空間；

512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲空間；

內(nèi)帶4K字節(jié)EEPROM存儲空間;

可直接使用串口下載；

4產(chǎn)品軟件設(shè)計(jì)

4.1系統(tǒng)流程圖：

總體流程是上電之后先初始化數(shù)據(jù)，然后通過按鍵設(shè)置模塊所處在的頻段，

按鍵每一次修改好數(shù)據(jù)，模塊就會自動的搜索當(dāng)前頻段的信號，然后將當(dāng)前頻

段的信號送給LM386放大電路進(jìn)行音頻放大。

本次設(shè)計(jì)程序部分主要就是三個方面，一方面是單片機(jī)控制模塊進(jìn)行搜臺，

一方面是按鍵控制部分，最后是液晶的顯示數(shù)據(jù)處理部分。

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開始

初始化

按鍵處理

數(shù)據(jù)處理

功放電路

顯示處理

結(jié)束

圖4-1主程序流程圖

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開始

N

Key1按下？

Y

頻率數(shù)據(jù)加

N

Key2按下？

Y

頻率數(shù)據(jù)減

結(jié)束

圖4-2按鍵處理函數(shù)流程圖

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開始

初始化

送入顯示地址命令

獲取要顯示的數(shù)據(jù)

顯示數(shù)據(jù)處理

送入顯示的數(shù)據(jù)

顯示完成

結(jié)束

圖4-3顯示流程圖

4.2程序軟件開發(fā)環(huán)境

軟件用到Keil5軟件進(jìn)行源代碼的編寫，C語言代碼可以在Keil5軟件里面

進(jìn)行調(diào)試和編譯，使用的是集成開發(fā)環(huán)境，與匯編相比，在功能和可讀性上有

明顯優(yōu)勢，且平時(shí)使用Keil5次數(shù)較多，更加熟練。

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4.3產(chǎn)品程序清單

51單片機(jī)收音機(jī)程序清單

math.h

reg52.hstring.h

main.c

stdio.h1602.h

delay.h

圖4-4程序清單

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5產(chǎn)品使用說明

5.1產(chǎn)品裝配圖

產(chǎn)品主要由LCD1602液晶顯示器、單片機(jī)模塊、收音天線、按鍵、電源開

關(guān)、電阻、LM386放大電路模塊、TEA5767收音模塊、揚(yáng)聲器模塊等等組成，

裝配圖如下圖所示：

Lcd液晶顯示

單片機(jī)

天線

按鍵

放

大

電

TEA5767收音路

模塊電阻

揚(yáng)聲

器模

電源

塊

圖5-1產(chǎn)品裝配圖

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5.2產(chǎn)品實(shí)物操作過程

圖5-2開機(jī)顯示歡迎界面

圖5-3搜索頻率電臺播放

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5.3產(chǎn)品使用說明

1.將本產(chǎn)品從包裝內(nèi)取出后插上USB適配線并接通電源。

2.使用前將收音機(jī)的收音天線伸縮手動調(diào)整，為其更好的接受信號。

3.按下電源按鍵，通電后用Keil5軟件把程序經(jīng)過編譯后燒入到模塊里面即可

將編譯內(nèi)容載入產(chǎn)品。

4.產(chǎn)品按鍵分為3個，功能分別為Key1復(fù)位、Key2頻道加、Key2頻道減，頻

率范圍分別在：87.6MHz~108MHz，通過按鍵跟液晶顯示屏，可以隨時(shí)更改和

查看當(dāng)前所在的頻率。

5.播放時(shí)可通過轉(zhuǎn)動放大電路調(diào)整喇叭的功放功能，來調(diào)整聲音的大小。

6.使用結(jié)束后先將收音天線還原，然后再切斷電源即可。

6、產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

[1]J-STD-001E電氣與電子組件的焊接要求

[2]IPC-A-610D(中文版)，IPC-A-610E電子組件的可接受性要求

[3]IPC-7711/21電子組件和電路板的返工&返修

[4]GB/T11457-2006信息技術(shù)軟件工程術(shù)語；

[5]GB/T8566-2007信息技術(shù)軟件生存周期過程標(biāo)準(zhǔn)；

[6]GB/T8567-2006計(jì)算機(jī)軟件文檔編制規(guī)范。

參考資料

[1]基于仿真的FM調(diào)制解調(diào)設(shè)計(jì)[J].郝楠,杜云明,藺幸宇,野.佳木斯大學(xué)(自然科學(xué)

版).2020(03)

[2]基于方向性S變換的多分量FM信號瞬時(shí)頻率估計(jì)[J].朱明哲,姬紅兵,林琳,王磊.系統(tǒng)

工程與電子技術(shù).2013(01)

[3]基于單片機(jī)控制的FM發(fā)射機(jī)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用[J].王慶國,黃宗胤,趙戰(zhàn)偉.實(shí)驗(yàn)室研究

與探索.2010(10)

[4]FM多工廣播[J].范裕民.電聲技術(shù).1989(06)

[5]FM單通道測向系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)性能分析[J].張新安,丁剛,陳超.艦船電子對抗.2008(06)

[6]光波分復(fù)用FM光端機(jī)在農(nóng)村調(diào)頻廣播傳送中的應(yīng)用[J].祝銀成,蔣金甫.中國有線電

視.2007(Z2)

[7]一種快速的FM信號正交解調(diào)法[J].范佳,江樺.通信技術(shù).2006(S1)

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附錄

附錄1：元器件清單

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附錄2：電路原理圖

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附錄3：PCB設(shè)計(jì)圖

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附錄4：產(chǎn)品實(shí)物圖

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附錄5：主程序代碼

#include<reg52.h>

#include<string.h>

#include<math.h>

#include<stdio.h>

#include"1602.h"

#include"delay.h"

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

sbitSDA=P1^1;//接在TEA5767的數(shù)據(jù)端口自行更改端口適用于自己的開發(fā)板

sbitSCL=P1^0;//接在TEA5767的時(shí)鐘端口

sbitKEY1=P3^3;//頻率增加按鍵端口

sbitKEY2=P3^4;//頻率減小按鍵端口

unsignedchartemp[16];//定義顯示區(qū)域臨時(shí)存儲數(shù)組

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////改

unsignedcharradio_write_data[5]={0x30,0x50,0x70,0x16,0x80};//要寫入

TEA5767的數(shù)據(jù),101.1M

unsignedlongfrequency=101100;//開機(jī)初始化的電臺頻率為101.1MHz

unsignedintpll=101100;//計(jì)算頻率合成時(shí)用的變量

voidDelayus(unsignedcharx)//延時(shí)函數(shù)

{

for(;x>0;x--);

}

voidiic_start()//起始信號

{

SDA=1;

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Delayus(4);

SCL=1;

Delayus(4);

SDA=0;

Delayus(4);

SCL=0;

Delayus(4);

}

voidiic_stop()//停止信號

{

SCL=0;

Delayus(4);

SDA=0;

Delayus(4);

SCL=1;

Delayus(4);

SDA=1;

Delayus(4);

}

voidiic_ack()//應(yīng)答對應(yīng)

{

SDA=0;

Delayus(4);

SCL=1;

Delayus(4);

SCL=0;

Delayus(4);

SDA=1;

Delayus(4);

}

bitiic_testack()//檢測對方回答

{

bitErrorBit;

SDA=1;

Delayus(4);

SCL=1;

Delayus(4);

ErrorBit=SDA;

Delayus(4);

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SCL=0;

returnErrorBit;

}

voidiic_write8bit(unsignedcharinput)//寫8位串行數(shù)據(jù)

{

unsignedchartemp;

for(temp=8;temp>0;temp--)

{

SDA=(bit)(input&0x80);

Delayus(4);

SCL=1;

Delayus(4);

SCL=0;

Delayus(4);

input=input<<1;

}

}

voiddelays(unsignedcharb)//按鍵消抖用的延時(shí)程序

{

unsignedchari;

for(b;b>0;b--)

for(i=0;i<250;i++);

}

voidradio_write(void)//收音機(jī)寫數(shù)據(jù)

{

unsignedchari;

iic_start();

iic_write8bit(0xc0);//TEA5767寫地址

if(!iic_testack())

{

for(i=0;i<5;i++)

{

iic_write8bit(radio_write_data[i]