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1、毕业论文数字式调频收音机设计内容摘要：本文利用数字锁相频率合成技术构成收音机的电调谐部分，完成收音机的调台、选台、搜索与存储等功能。本文着重介绍了 SONY 公司生产的收音机集成芯片 CXA1019S 构成的 FM 调频电路、频率合成器芯片 BU2614 构成的锁相环电路和 MCS-51 系列单片机及其外围电路组成的键盘、显示和存储电路。关键词：调频 本振频率 锁相环 频率合成器 单片机The Design of Digital Frequency Modulation TunerLiu FuHua(Class 9703, Automation Department)Abstract: Acc
2、ording to the demand of my design, I utilized the digital frequency synthesizing technology to form the electric parts of the frequency modulation tuner. This tuner owns the functions of tuning and selecting channels, searching, storing and so on. In my paper, I emphasized on the FM frequency tuning
3、 circuit that consists of the ICs CXA1019S from Sony corp., the phase locking loop circuit formed by BU2614 PLL frequency synthesizer, MCS51 monolithic processor and the other circuits of keyboards, screen and storage. Keyword:Frequency tuning, oscillating frequency by itself, phase locking loop, fr
4、equency synthesizer, monolithic processor.毕业论文第一章 引 言收音机的发展经历了从分立元件到集成化的过程，但作为收音机的重要组成部分调谐电路和本振电路一直采用了传统的电容、电感手动调台方式。近些年来，随着无线电通信技术的迅速发展，锁相环和频率合成技术在各个领域得到了广泛的应用。由于锁相环具有跟踪特性、窄带滤波特性和琐定状态无剩余频差存在。因此在频率合成技术中采用锁相环路可以产生频率度和准确度很高的振荡信号源。现在利用这种振荡信号源产生的频率作为收音机电路的调谐频率和本振频率，则可以实现数字化收音。利用单片机控制锁相环路中的分频数就可以改变振荡信号源的
5、输出频率，以达到调台的目的。本设计的要求主要包括以下几个方面：1 接收 FM 信号频率范围 88MHZ108MHZ。2 调制信号频率范围 100HZ15000HZ，最大频偏 75KHZ。3 最大不失真输出功率100mW（负载阻抗 8） 。4 接收机灵敏度1mW。5 镜像抑制性能优于 20Db。6 能实现数字化的自动搜台、手动调台、存台和频率显示等功能。第二章 方案设计与论证调频收音机一般包括：天线、前端输入回路、混频、本振、中放、解调、放大和输入等部分，本设计中高放、混频、中放、解调等电路采用SONY 公司生产的 FM/AM 收音机集成芯片 CXA1019S；自动调谐、程控搜索、电台载频显示等
6、功能由自动调谐、程控搜索、电台载频显示等功能由锁相频率合成器芯片 BU2614、MCS-51 系列单片机及相应的外围电路配合完成。采用专用的芯片可以使整个系统体积小、重量轻、可靠性好、灵敏度高、功耗低。2.1 整机电路方案的设计本设计是利用频率合成技术来完成收音机的电调谐，通过 BU2614 的串行口与单片机通信来改变分频比，用 BU2614 内部的分频器和鉴频鉴相器，与 CXA1019S 的本振 VCO 构成数控锁相环，通过改变分频比来改变接收的频点。选台和频率显示、存台等由单片机 AT89C52 和毕业论文MAX7219、93C46 芯片配合完成。系统框图如图-1 ： 10.7M CXA1
7、019SVCOVCO BU2614 AT89C52 93C46-12.2 各部分电路方案的设计1） 、收音单元 目前市场上收音机的集成芯片很多，但为了满足本设计的各项性能要求，我们采用了索尼公司生产的集成芯片CXA1019S，这种芯片运用于便携式收音机及头盔式收音机，具有接收灵敏度高、镜像抑制性能好、外围元件少、输出功率大等优点。FM 时VCC=5V，工作电流为 5.3mA；在 VCC=6 伏、RL=8 欧姆时，输出功率为500mW。 2） 、锁相频率合成单元 FM 调频收音机的接收频率范围是88M108MHZ,因此所选用的频率合成器芯片最高频率也必须能达到110MHZ 才能满足要求。现在常见
8、的频率合成器芯片有MC145151、 MC145157、 MC145158 等，但它们工作的最高频率只能达到30MHZ，如果要用这些芯片来构成 100MHZ 左右的锁相频率合成器，则必须配合 MC12009、MC12013 分频器来完成，由于高频经过的线路越多越容易受到干扰。因此应尽量选用一个芯片来完成锁相频率合成功能，毕业论文ROHM 公司生产的锁相频率合成调谐集成芯片 BU2614 最高频率可达到130MHZ 完全满足要求，另外该芯片内带有高灵敏度 RF 放大器，支持 IF计数功能。3） 、显示单元 常用的显示接口电路多数由 8155、8279 等芯片构成，由于这些芯片与单片机连接时需要占
9、用 P0、P2 口，另外采用动态扫描方式占用单片机内部系统资源比较大。为了简化单片机的外围电路，我们采用了 MAXIM 公司的串行 8 位数字静态显示芯片 MAX7219 构成一个 6 位静态显示模块，它只需占用 AT89C52 的三个口线，即可完成显示功能。4） 、键盘电路 由于本设计中使用的按键较多，我们采用了功能键与数字键分开识别的方式，即功能键采用查询方式，数字键采用编码动态扫描方式，这样既可以减少扫描占用的时间，又可以简化程序。5）关机数据存储单元 根据本设计的要求，该机具有掉电后能够保存所存储电台的功能。目前市场上 EEPROM 类型很多如 2764A、2864A等，都是并行 EE
10、PROM，体积大且不具有关电保存数据的功能。与并行EEPROM 相比，串行 EEPROM 体积小、价廉、电路连接简单，如串行EEPROM 93C46 是电擦除可编程只读存储器，具有在线擦除和改写数据功能，能满足关电保存数据的要求。另外采用串行的形式，能够节省单片机的口资源。6） 、程序运行监视单元 为了加强程序运行的可靠行，需要对程序的运行状况进行监视，以防止程序弹飞到一个临时构成的死循环中，导致整个系统完全瘫痪。因此有必要在电路中设置看门狗电路（WATCHDOG电路）监视系统的运行。现在常用的看门狗电路既有硬件构成的WATCHDOG，也有纯软件构成的 WATCHDOG，但纯软件的WATCHD
11、OG 系统需要设置高级中断子程序占用较多的单片机内部资源，必将影响整机的运行速度。如果采用带有硬件构成的 WATCHDOG 系统，它的硬件部分完全独立于 CPU 之外，将大大地提高它的可靠性。7） 、电源单元 由于 BU2614、CXA1019S 以及单片机系统需要 5V电源电压，而变容二极管需要 9V 以上的电压，若采用单电源 +5V 供电，则必须采用 DCDC 模块升压得到+12V 电压。毕业论文第三章 硬件系统3.1 接收机电路采用了本课题提供的 CXA1019S 芯片及其外围典型应用电路。从天线输入的信号经 88MHZ108MHZ 带通滤波器滤波送入 CXA1019S 进行高频放大、混
12、频、中频放大、鉴频处理，解调出音频信号。此电路是在CXA1019S 典型应用电路的基础上去掉 AM 部分，如图-2 所示：15FM/AM OUT14FE GND13FM RF IN12NC10FM RF9REG OUT8FM OSC7AFC6AM OSC5VOL11AM RF4NF3DISCR12GND1GND16BAND17AM IF IN18FM IFIN19NC20METER21IF GND22AFC/AGC24DET OUT23AFC/AGC25AF IN26RIPPLE27VCC28AF OUT29GND30GNDCXA1019SR615010.7MHZ10.7MHZR1330C30
13、.01uFR22.2K E710uF E64.7uf E510uFE40.47uF E310uf E2470uFC100.1uFC10.1uFC20.22uF+5V E110uFLS?SPEAKERE94.7uFR510KRV150KC93pFVD2C81000pFC715pFC40.01uFE810uFC63pF CAPVAR L2L1C51000pFVD1R4100KR3100KPMOSCBPFVD(2.6V-9.8V)+ + + +图-2由天线将高频信号经 BPF 滤波器送到 CXA1019S 芯片的 13 脚（FM高频输入） ，在芯片内部进行高频放大，放大后的信号由接在 10 脚的L1
14、、C6、C5 和 VD1 选频，通过改变变容二极管 VD1 的反向偏置电压，来改变变容二极管的电容量，以达到频率调谐的目的；接在 8 脚的L2、C7、C8 和 VD2 组成 FM 本振选频网络，同样是通过调节变容二极管VD2 的反向偏置电压来改变本振频率的；选频后的调频电台信号在芯片内部混频，混频后的 10.7MHZ 调谐信号在 15 脚输出，通过 R1（330）电阻送到 CF（10.7MHZ 陶瓷滤波器） ，经其选频后送到芯片的 18 脚进行 FM中频放大。放大后的 FM 信号在其内部进行鉴频，鉴频网络接在 3 脚的DICF 两端的陶瓷带通滤波器（10.7MHZ）上，鉴频后的音频信号由 24
15、 脚输出，经电容 E4 直接耦合到 25 脚。通过内部的音频功率放大最后由 28毕业论文脚送出给扬声器。对于音量的控制是通过音量电位器的滑动来控制的，当电位器滑动端改变时，直流电压随之改变，从而达到控制音量的目的。相关的理论计算如下：（1） 、波段覆盖系数的计算88MHz108MHz 频率,高端频率 fmax=108MHz,低端频率为 fmin=88MHz,设电容的最大值为 Cmax，最小值为 Cmin，回路外接电容 Cpx 于是存在 1minax从 min2inaxpxP有 minaxi2inaxinma CCpx由上式有 pxinamiax设 Kd 为波段覆盖系数则有Kd= minaxminaxinCfpaxKd= Kd2=1.53.180MHz得到 ， 只要 1.5 就可以达到要求，在结构上该可变电容器5.1minaxCminaxC是可以实现的。（2） 、 输入调谐回路与本振回路参数选择与计算由所给资料 M-235
