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1、 1基于基于 PIC 的数字调谐收音机设计的数字调谐收音机设计摘摘 要要： 随着我国经济的高速发展，微电子技术、无线电通信技术和自动控制技术也得到 了迅速发展，锁相环和频率合成技术已经进入一个崭新的时代，其应用越来越广。而收音 机作为现代的娱乐工具，与人们的生活紧密相关，随着人们对其要求的提高，收音机得到 了快速发展，传统的电容、电感调台收音机已经向数字化收音机发展。本文在已有的收音 机模块的基础上，采用 PIC 系列微控制器对收音机进行控制，通过合理设计，制作了一款 完善的数字调协收音机，并增加了传统收音机所不具备的功能，使之达到了较为理想的效 果。 关键词关键词 ： PICMATE2004
2、 、16f877、收音机ABSTRACT：With the development of the economy, microelectronic technology, radio communication technology and the automatic theory are developed rapidly, the compound frequency technology has been in a new state. Its application is becoming more and more widely. But the radio as an import
3、ant pastime tools , it also has developed quickly with the improving requirement of the people .Its radio technology has developed from tradition capacitance or inductance to digital .The article is based on the now-being general radio module, using PIC miccontroller to control the radio, the reliab
4、ility is improved and the feeling of comfort is better through the reasonable design, so the function of radio is more powerful compared with tradition one . Key words： PICMATE2004 、16f877 、RADIO1.1.收音机的发展收音机的发展近年来，随着无线电通信技术的迅速发展，锁相环和频率合成技术6在各个领域得到了广泛的应用。由于锁相环具有跟踪特性、窄带滤波特性和锁定状态无剩余频差存在，因此在频率合成技术中采用锁相
5、环路可以产生频率准确度很高的振荡信号源。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输出频率，以达到调台的目的。因现在数调收音机（DTS）都采用中频（IF）计数方式进行选台，通过单片机来读取检测到的中频计数值，再判断是否搜到电台。使得传统的电容、电感手动调台方式已经向新的一个方向数字化收音机转变。目前，市场上数字调谐收音机还未推广不多，如压达电器公司生产 DTS-05收音机，采用安键自主知识产权的最新型高性能微电脑CPU,整机操作更加智能化、人性化国内首创纤巧设计、时尚超小超薄，携带更方便整机频率采用锁
6、相环PLL锁定，收听过程稳定不漂移CPU及收音电路分别采用独立的进口稳压IC单独供电。现在的数字收音机应具有自动/手动/记忆/直接读取。2 2 数字调谐收音机的方案确定数字调谐收音机的方案确定 2.1 方案设计2数字调谐收音机的方案设计，需要对微控制器进行选择，对于一款性能较好的微控制器，就会给设计的系统带来很好的功能。如用 51 系列的单片机来控制调协收音机，就会产生一定的干扰，而且如果考虑到存储电台时，还需要外部扩展存储器。美国 Microchip 公司发布了一种完全不兼容 MCS-51 的新一代 PIC 系列单片机，就比较优异。功能比 MCS-51强大的单片机，特别它的产品只有 33 条
7、精简指令，采用哈佛总线结构，内部自带 FLASH，具有卓越的性能，使人们从 INTEL 的 111 条复杂指令集中走出来。PIC 单片机获得了快速的发展，在业界中占有一席之地。因此选用此单片机做为收音机的微控制器，使之不用外围扩展存储芯片，就能实现存台功能，对收音机搜台干扰也比较少。显示模块用LCD1602。功放选择采用 TDA2030，单电源供电方式。音量控制芯片采用 FM62429，如果采用传统的电阻式调节方式来控制，收音机的音质就会有一定的影响，所以采用专用的音量集成芯片来控制，就可以得到优质的音量效果。采用 LC72131 和 LA1823 组合收音机集成模块，因为这款收音机集成模块电
8、路工作稳定，只需要与微控制器四条数据线就可以完成通信，控制起来比较稳定，而且音质比较清晰。经过自己实验认证，测试效果良好。 2.2 系统方案设计指标设计要求如下：(1)接收 FM 信号的频率范围为 87-108MHz。(2)调制信号的频率范围为0.1MHz。(3)如果按住频率上调键，收音机就往上搜索电台，如果常按住 2 秒钟，收音机就自动搜索电台，按频率下调键实现频率下调搜索电台。(4)在开收音机的状态下，当搜索到一个电台后，按保存/读取键，就会保存当前收音机的电台。总共可以保存 10 个收音机电台。(5)在收音机关闭状态下，直接按保存/读取键，收音机就会读取以前所保存的电台，并打开收音机。
9、（6)在开收音机的状态下，可以通过音量调节键，对音量进行上/下调节。3 3 硬件电路设计硬件电路设计 3.1 系统组成如图 1 所示，收音机硬件由六大模块组成。图中微控制器对按键进行扫描，判断是否有键按下，如果按键对收音机的控制，进行对收音机的读写控制，如果是对音量控制，则对 FM62429 进行控制。图中 FM62429 主要是对音量的衰竭作用，来控制收音机出来的音量的大小。从 FM62429 出来的音量再通过 TDA2030 的进行音频功率的放大。显示模块采用LCD1602，开收音机的时候用来显示收音机的频率，在关机状态的时候，显示“RADIO” ，告诉我们收音机处于关机状态。图 1 系统
10、总体硬件设计结构图33.2 PIC16F877 微控制模块PIC16f877 单片机是美国 Microchip 公司生产的芯片。其综合应用系统设计的思路，具有很强的技术特色。采用全新的流水线结构、单机器周期指令体系、嵌入 Flash 以及 10位 A/D 转换器，使之具有卓越的性能，代表着单片机发展的新潮流。 3.3 FM62429 数字调音模块 图 2 是音量调节电路部分。主要是采用 FM62429 调音芯片。图 2 FM62429 电路设计图FM62429 为双通道数字音量调节芯片,采用二线制串行数据控制，内建参考源电路以减少构成电子音量调节器的外围元件。 3.4 LCD1602 显示模块
11、LCD 显示器种类繁多，安排列形状可以分为字段型，点阵字符型和点阵图形型。而LCD1602 就属于点阵字符型显示模块。其内部的驱动器为 HD44100 和控制器 HD44780，都采用低功耗 CMOS 技术。该模块共有 20 个引脚，采用并行 8 位数据线的传送方式，当然使用者也可以通过软件设计，使用四条数据线来控制液晶显示屏。如图 3 所示。图 3 显示电路 3.5 收音机模块内部电路的核心是电调谐FM接收机集成电路LC72131和LA1823组成，工作电压典型值为12V。其内部由压控振荡器(VCO)，混颇器、自动调谐器(AFT)、中频限幅放大器、移相及4鉴频器、环路滤波器、信号检测器、静噪
12、电路和输出驱动器等组成。由于采用较先进的低中频信号处理技术，所以省去了中频变压器及可变电容，而采用电调谐选台工作方式。该模块有7条引脚输出，具体引脚功能分布为，四条数据传输线，一条12V正电源线，一条地线，还有一条收音机音频信号输出线，使用微控制器16F877，通过四条数据线向该收音机发送命令字以及频率，来搜索电台。 3.6 音频功率放大模块 是音频功率放大电路，采用 TDA2030 功率放大芯片。图 4 功率放大电路图4 4 开发工具介绍开发工具介绍 4.1 PICMATE2004 介绍PICMATE 系列仿真器是 MICROCHIP 公司授权制造的 PIC 系列单片机专用的仿真器。图 4
13、PICMATE2004 仿真器 4.2 PICMATE2004 硬件特性通过标准的 USB2.0（支持 USB1.1）接口与 PC 通讯，在使用 PICMATE2004 之前，用户必须按照要求安装 USB 接口的驱动。PICMATE2004 继承了 PICMATE 系列仿真器的特点，采用了多级的积木式结构。 4.3 调试 PICMATE2004调试的一般流程调试文件 PICMATE2004 的项目使用 PICMATE2004 项目编译器及编译设置 。 调试的一般流程使用 PICMATE2004 进行调试的一般如图 5 所示。5图 5 调试的一般流程 如果已经有源程序或目标文件，就可以按照上述流
14、程进行项目调试；否则，需要进 行源程序编写或准备目标文件。 在使用 PICMATE2004 进行调试时，必须首先建立 PICMATE2004 项目。5 5 软件设计软件设计 5.1 主程序设计数字调谐收音机主要流程图就是图 6，首先对单片机初始化，包括单片机的引脚方向定义，LCD1602 显示器的初始化。接着就是对显示器显示关机状态，并开启定时器，对按键进行扫描。根据不同的按键进行响应的处理。6图 6 主程序流程图 5.3 按键控制在按键程序的设计方面，采用用定时扫描，并每 10ms 采样一次按键的数据，当连续三次采样数据相同，就判断是否是有按键按下，如果是有新的按键按下，就会保存按键值，用寄
15、存器的一个标志位置 1，说明有新的按键按下，并在主程序中执行按键处理。如图 7所示。7图 7 按键程序流程图 5.4 收音机控制收音机子程序处理中，首先判断是自动搜台还是手动，然后再根据不同的搜台方式，执行响应的处理。在手动搜台时候，只需要给收音机发完命令字，以及频率，就可以返回。但在自动搜台的时候，就需要通过读取收音机的中频计数结果，然后来判断是否搜索到电台，当有电台搜到时候，就返回。具体见流程 图 8 所示。图 8 收音机控制流程图85.5 LCD1602 显示控制图 9 显示程序流程图在显示方面，为了能更加人性化，在程序设计方面做了多种提示方式。例如，在收音机待机的时候，会显示“ RAD
16、IO ” 。这时候，处于关闭状态。当收音机工作的时候，会显示响应的频率，如 “FM ：93.0MHZ ” 。当保存电台成功的时候，会显示“ SAVE OK ！” 。显示屏的具体工作原理，见流程图 9 所示。 6 6 测试结果与分析测试结果与分析 实物制作完毕后，我对实物进行了测试，分别选择了三个不同的地点。实验室，教学 楼，学生寝室楼。 （1）在实验室测试结果，见表 6-1 表 6-1方式测试次数测试频率范围第一次测 试电台数第二次测 试电台数第三次测 试电台数手动搜索387108MHZ111010自动搜索387108MHZ666在实验室我把收音机放在不同的地方对它搜索电台进行了三次数据的测试，测试结果 如上，手动搜索到了 11 个电台，分别是 89.6MHZ90.2MHZ，93.0MHZ，95.3MHZ，96.8MHZ，97.4MHZ，98.5MHZ，99.6MHZ ，102.1MHZ，103.5MHZ，104.5MHZ，105
