基于單片機的數(shù)字調(diào)頻收音機設(shè)計

朱思羽 趙鑫喆 肖菁 邸國輝

摘要：針對傳統(tǒng)收音機手動調(diào)諧不好自己把握不同尺度，很難調(diào)諧到合適工作位置，并且接收靈敏度不高，接收頻帶窄等等方面的不足之處，本文設(shè)計采用STC89C52單片機和TEA5767為核心器件，實現(xiàn)數(shù)字FM收音機系統(tǒng)。設(shè)計的調(diào)頻收音機研究體積小，收音效果好，系統(tǒng)穩(wěn)定性強。

關(guān)鍵詞：收音機;數(shù)字調(diào)頻;帶寬

1引言

1888年德國科學(xué)家來赫茲發(fā)現(xiàn)了無線電波，1901年意大利科學(xué)家馬可尼發(fā)明了無線電報，1901年馬可尼設(shè)計無線電并成功從英國到加拿大發(fā)送信息。從開始使用無線電波信息進行第一次傳輸，人類不斷尋求研究，利用各種渠道，提高通信的可靠性與通信距離。人們通過不斷努力追求社會生活學(xué)習(xí)方式的多元化，個性化，電子信息技術(shù)的發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)通信的發(fā)展，給人類的生活帶來了新的面貌;人們不僅可以隨心所欲地享受無線通信的手段。用來進行接收數(shù)據(jù)信息的接收器叫做收音機。迄今為止收音機不僅有接收功能，還能夠與圖紙結(jié)合，如電視接收圖像。從1930年開始的電子管類型的收音機，晶體管類型于1954年制作而成，發(fā)展到集成電路收音機，以及現(xiàn)在被廣泛使用的DSP收音機，收音機改變了人們溝通聯(lián)絡(luò)的方式，極大的增加了生活的便捷性。它的性能越來越好，功能越來越強。

2 設(shè)計意義

如今數(shù)據(jù)時代發(fā)展潮流使得很多家庭都有收音機，因此收音機無處不在。然而大多數(shù)常規(guī)收音機的使用模擬無線電調(diào)諧器，調(diào)諧到可變電阻器或可變電感硬件，語音放大依賴于硬件的廣播信號，所以頻率是不夠精確。數(shù)字調(diào)頻收音機的出現(xiàn)就是因為以上缺點，科技不斷的創(chuàng)新，發(fā)展出現(xiàn)了數(shù)字調(diào)頻收音機，從而滿足人們的需求。數(shù)字調(diào)諧收音機的出現(xiàn)使傳統(tǒng)收音機被淘汰。

一般數(shù)字調(diào)頻收音機使用低壓電源， 飛利浦公司推出了適合低壓的單片機一款芯片，中頻選頻和鑒頻系統(tǒng)的性能卓越，非常低的組件成本可以完成調(diào)頻。眾所周知DVD、MP4、手機、等一系列電子產(chǎn)品中用的都是TEA5767類型數(shù)字模塊。由于不同的固定中頻，相位鎖定環(huán)控制系統(tǒng)軟件有是有很大的區(qū)別，因此設(shè)計有一定的困難存在。

3系統(tǒng)硬件設(shè)計

本設(shè)計的FM收音機，硬件電路主要由以下幾部分組成：STC89C52單片機、液晶顯示器LCD、調(diào)頻收音模塊TEA5767、功放LM386、按鍵。當(dāng)運行時單片機STC89C52為數(shù)字調(diào)頻收音機核心控制器件，通過液晶顯示器顯示電臺的頻率最后由四個按鍵KEY0～KEY3起調(diào)頻選臺;第一個按鍵KEYO的功能是是增加電臺頻率，第二個按鍵KEY1是減少電臺頻率，第三個按鍵KEY2控制著電臺上調(diào)，第四個按鍵KEY3則管控著電臺下調(diào)。實現(xiàn)部分甚高頻信號接收;通過系統(tǒng)程序可以直觀的看出電臺頻率是怎樣換算出PLL控制字。

本方案設(shè)計的是由I2C控制的寄存器控制TEA5767模塊完成的搜索來達到一系列功能，所接收的信號由LM386芯片的放大電路，通過揚聲器外放，經(jīng)過精確的換算LCD屏幕上將會顯示最后接收的頻率，按下讀取鍵，就可以輕松及時的收聽我們所搜索的電臺。本設(shè)計方案主要是由控制與收音兩個核心模塊共同構(gòu)成，后級功率再通過放大器LM386輸出到使用揚聲器，聲音由此產(chǎn)生。該系統(tǒng)可以被設(shè)計為通過鍵操作進行管理，并通過檢測該鍵信號，音量控制，時鐘調(diào)節(jié)功能，工作操作和風(fēng)險分析的操作實現(xiàn)由MCU芯片技術(shù)及其手動搜索，自動搜臺可以在液晶顯示提示。穩(wěn)壓電源模塊產(chǎn)生電壓，5V和3.3V電壓分別向每個模塊設(shè)備供電。

（1）主控電路：由時鐘電路與復(fù)位電路與單片機構(gòu)成最小系統(tǒng)，有單片機完成主控任務(wù)。復(fù)位系統(tǒng)能夠?qū)⒅醒胩幚韱卧獑纹瑱C與其器件恢復(fù)到最初狀態(tài)。單片機STC89C52的復(fù)位引腳輸入，如果RST保持高電平的時候，它就會一直保持復(fù)位前開始狀態(tài)。CPU要想從最開始狀態(tài)工作要求RST退出復(fù)位。它能有效實現(xiàn)自動復(fù)位和手動復(fù)位的功能。

（3）音頻輸入電路：FM模塊采用的芯片是TEA5767，用一個HVQFN40的小方塊將FM功能都集成到一起。大多數(shù)的芯片電壓是3.3V，波動范圍為2.5V至5.0V，;76～108MHz為調(diào)頻接收頻率。

（3） 音頻輸出電路：LM386芯片為本次設(shè)計的功放模塊。LM386芯片為的功率放大器集成電路，并且主要為低損耗電源所設(shè)計的芯片。音頻信號輸入后經(jīng)內(nèi)部放大電路放大后，揚聲器發(fā)送接收的信號。隨身聽、便攜式的DVD等音頻放音設(shè)備常用LM386集成功放電路;功率較小，基本達到用戶聽覺需求，電路極為簡單、音質(zhì)效果好、電壓浮動范圍寬。

4系統(tǒng)軟件設(shè)計

本設(shè)計的軟件部分主要是對收音與控制進行編程，主程序主要由幾大模塊組成的，它們分別是收音模塊、液晶顯示器模塊、按鍵控制模塊。主要流程是：初始化芯片TEA5767與液晶顯示器，打開定時器，掃描按鍵。根據(jù)不同的按鍵可以進行積極響應(yīng)的處理。系統(tǒng)完成初始化環(huán)節(jié)，收音模塊會自動讀取信息，同時收音模塊將會通過數(shù)據(jù)技術(shù)，研究分析方法處理以上數(shù)據(jù)，其后將最終能夠得到的數(shù)據(jù)上傳至單片機，單片機根據(jù)學(xué)生得到的數(shù)據(jù)作為驅(qū)動液晶顯示器進行選擇相應(yīng)的顯示，單片機掃描管理系統(tǒng)鍵盤端口，獲取鍵值，然后進行與之相對應(yīng)的處理。

結(jié)論

FM無線電部分主要分別由輸入，高放，混頻，中放，鑒別器，本地振蕩器電路和功放電路組成。LC振蕩回路是由高頻信號輸入到回路經(jīng)電容C、L組成的，頻帶為88MHz到108MHz的濾波器。調(diào)頻控制信號經(jīng)過集成高放與諧振進行放大，由FM混頻輸出之后擴增。本文概括講述了調(diào)頻收音機的設(shè)計過程，通過硬件與軟件設(shè)計實現(xiàn)調(diào)頻收音機搜臺與放音等控制。

參考文獻：

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[2]何立民. 單片機高級教程：應(yīng)用與設(shè)計[M]. 北京航空航天大學(xué)出版社， 2007.

通訊作者：邸國輝（1979-）男，黑龍江大慶人，副教授，研究方向：農(nóng)業(yè)信息處理