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1、毕业论文题目 基于单片机的数字FM收音机设计学生姓名 孙瑞 学号 13021101 班 级： 130211 专 业： 电气制动化技术 分 院： 工程技术分院 指导教师： 杨华 2015年 11 月 20 日目 录摘 要II1基于单片机的FM收音机工作原理11.1FM收音机的基本工作原理11.2数字调节FM收音机的工作原理11.3用单片机完成数字调节的FM收音机的功能设计22硬件电路设计32.1硬件组成32.1.1数字FM收音机系统控制中心单片机32.1.2收音功放芯片TDA203042.1.3PT2257音量模块52.1.4FM收音模块62.2FM电路及其设计82.3单片机控制与显示电路102
2、.4供电电路与放大电路103软件设计123.1键盘与显示函数设计133.1.1LCD液晶显示函数133.1.2键盘读键子程序143.2数字调节与收音控制程序设计143.2.1EA5767HN读写寄存器143.2.2TEA5767HN的数据传输183.2.3TEA5767HN的读写流程183.2.4收音模块的初始化18结 论21参考文献22致 谢23基于单片机的数字FM收音机设计 摘 要本文在具体分析了STC89C52单片机的技术特点与数字FM收音机的基础上，提出了采用单片机控制收音机实现数字调频的方法，并给出了具体的软硬件设计。该系统利主要由STC89C52单片机、液晶显示器、按键、调频收音模
3、块TEA5767、功放LM386组成1。实际运行时，用TEA5767搜索频率，利用单片机STC89C52控制处理，经LM386芯片放大音频功率同时再通过液晶显示器显示频率，最终实现87.5MHz108MHz调频广播的接收。相关的功能验证实验表明，本系统达到了既定的设计目标。关键词：单片机技术；收音机；频率搜索；液晶显示序 言当前时代，虽然电视、手机、互联网等媒体和各种便携式娱乐设备已经普及到千家万户，但传统的收音机在丰富的娱乐媒介中任然占有重要地位。随着信息化的发展，收音机逐渐数字化，集成化，而且成本越来越低，这使得在各种设备中嵌入收音机的现象更加普遍。例如，本文所要论述的是通过单片机来控制T
4、EA5767模块及驱动液晶显示器实现FM收音并显示频率。TEA5767HN是由PHILIPS公司推出的针对低电压应用的单芯片数字调谐FM立体声收音机芯片,其内集成了完整的IF频率选择和鉴频系统，只需很少的低成本外围元件，就可实现FM收音机的全部功能。另外，它具有高性能的RF AGC电路，其接收灵敏度高；参考频率选择灵活；可实现自动搜台2。TEA5767系列单片数字收音机就被广泛地应用在数字音响，便携式CD、VCD、DVD、MP3、MP4、手机、PDA等数字消费电子系统中。但是该数字收音机芯片与传统的超外差式收音机的调谐原理不太相同，传统的超外差式收音机的固定频率为10.7MZ，而TEA5767
5、系列数字收音机的固定中频为225KHz，由于固定中频不同，锁相环系统的软件控制就有很大的差别，这就给广大芯片应用设计者带来一定的难度。本设计采用宏晶科技生产的8位微控制器STC89C52来控制数字收音机模块TEA5767，构成一个FM数字收音机系统。该收音机的设计具有电路简单易懂、体积小、易调谐的特点，同时该收音机系统还具有抗干扰能力强，频带宽、音质好的优点。本次设计研究的FM收音机分为硬件电路和程序设计两个方面。从硬件电路来说，数字调频收音机系统主要由STC89C52单片机、液晶显示器、按键、调频收音模块TEA5767、功放LM386组成，主要是实现所需电压值、稳压、搜台、控制和频率显示等方
6、面功能。实际运行时，STC89C52单片机作为CPU进行总体控制3，液晶显示器显示电台频率，四个按键SW1SW4起调频选台作用（按下按键SW1电台频率增加，按下按键SW2电台频率减少，按下按键SW3电台上调，按下按键SW34电台下调），TEA5767搜索频率,LM386芯片放大音频功率，最终实现87.5MHz108MHz调频广播的接收；从系统程序来说，主要是如何将电台频率换算出PLL控制字写入TEA5767，以及PLL控制字转换成频率送显示。相关的实验表明，本系统达到了既定的设计目标。1基于单片机的FM收音机工作原理1.1FM收音机的基本工作原理 FM收音机由输入回路、高放回路、本振回路、混频
7、回路、中放回路、鉴频回路和音频功率放大器组成。如图1-1所示。调频的接收天线以耳机的地线替代，也可直接插上配给的天线ANT，二者工作原理相同。调频广播的高频信号输入回路直接经电容C、L组成的LC振荡回路，实际上构成一带通滤波器，其通频带为88MHz108MHz。在集成块内部接受的调频信号经过高频放大，谐振放大。被放大的信号与本地振荡器产生的本振信号在内部进行FM混频，混频后输出。图1-1 FM收音机原理框图 FM混频信号由FM中频回路进行选择，提取以中频10.7MHz为载波的调频波。该中频选择回路由10.7MHz滤波器构成。中频调制波经中放电路进行中频放大，然后进行鉴频得到音频信号，经功率放大
8、输出，耦合到扬声器，还原为声音。此外，因在调频波段未收到电台信号时，内部增益处于失控而产生的噪声很大。为此，通过检出无信号时的控制电平，控制静噪电路工作，使音频放大器处于微放大状态，从而达到静噪功能。1.2数字调节FM收音机的工作原理此设计的基本原理与上述传统收音机的原理相似，在此不再累述。主要组成部分有单片机、存储器、功放、收音芯片。此处介绍不同之处。此方案通过单片机根据键盘输入，通过I2C对TEA5767模块的控制寄存器进行读写操作，以实现TEA5767模块的自动手动搜索功能，音频信号经过由TDA2822构成的功放电路放大处理由扬声器输出。并将从TEA5767模块中读取的频率字换算后显示在
9、LCD上。按存储键时，单片机将频率字写入24c02实现存台功能，按读取键即可收听所存电台。1.3用单片机完成数字调节的FM收音机的功能设计该设计分为两部分：硬件电路和程序。硬件电路包括控制模块、FM调频模块、电源供电模块和接收模块四部分。主控制器采用的是单片机STC89C52，调频模块采用的是TEA5767芯片，电源供电模块可采用电池直接供电或通过变压设备得到要求的电源。本设计采用模块化设计，整个系统由MCU控制模块、TEA5767模块、音量控制模块和功放模块显示模块组成，系统的整体方案框图如图1-2所示：图1-2系统框图从图1-2中可以看出，MCU控制模块仅仅通过I2C总线与收音模块连接并控
10、制收音机工作。本设计使用单片机P3口的两个IO脚来模拟I2C总线的SDA和SCL时序并与TEA5767通信；TEA5767输出的左右声道音频信号可通过音量控制模块进行前级放大及音量控制，然后输入到TDA7057进行后级功率放大，最后输出到扬声器。单片机可通过I2C总线进行音量调节；ROM存储模块主要用于存储电台数据、音量数据和时钟数据，为存储和读取数据带来方便。系统可通过按键进行操作，通过MCU检测按键信号并经单片机实现手动搜台、自动搜台、音量控制、时钟调整等功能，各项操作提示和操作结果均可通过LCD显示出来。稳压电源模块产生的5V和3.3V电压可分别为各个模块器件供电。第2章 硬件电路2.1
11、 主控电路 1. 引脚描述 单片机的基本系统也称为最小系统，这种系统所选择的单片机内部资源已能满足系统的硬件需求，不需外接存储器或I/O接口，含有时钟电路和复位电路，外由电源供电。这种单片机内一定含有用户的程序存储器，用户程序写入到内部只读程序存储器。单片机STC89C52采用双列直插封装（DIP），有40个引脚。该单片机采用ATMEL公司的高密度非易失性存储技术制造，与美国Intel公司生产的MCS-51系列单片机的指令和引脚设置兼容。如图2-1所示为STC89C52的引脚结构图。 图2-1 STC89C52单片机外形图及引脚图STC89C52在本设计中发挥着至关重要的作用，它是这个系统的控
12、制核心。STC89C52与外围的硬件相连，向FM收音模块发出指令，决定自动搜索或手动搜索模式。再通过读按键的方式判断外围电路的指令，该指令经过单片机分析后直接向收音模块发出信号，收音模块在收到信号后，响应外围电路的指令，调整收音的频道。收音的频道经过单片机的处理之后，将所搜索到的频率显示在LCD1602液晶显示屏上。2.1.2收音功放芯片TDA2030收音机系统直接接收到的信号一般都比较微弱，因此需要用通过功率放大器把信号放大之后在用扬声器输出。这个环节需要选用一个体积小、输出功率大、失真小的音频功放芯片。德律风根生产的TDA2030采用V型5脚单列直插式塑料封装结构。按引脚的形状引可分为H型
13、和V型。该集成电路广泛应用于汽车立体声收录音机、中功率音响设备，具有内部保护电路。具体外形如图2-2，引脚功能如表2-1，具体参数如表2-2图2-2 TDA2030外形图表2-1 TDA2030功能引脚表2-2 TDA2030主要参数表2.1.3PT2257音量模块在收音系统中还需要一个芯片来控制收音机输出的音量，PT22257是由CMOS技术制造而成的2声道音量控制器，只有8个脚位，采用I2C控制界面，具备0-79dB的衰减范围，低噪声，高立体分离度及使用极少的周边原件。内部连接图2-3和外观图2-4所示：图2-3 PT2257内部电路图图2-4 PT2257外观图表2-3 PT2257引脚
14、2.1.4FM收音模块FM模块的控核心芯片采用飞利浦公司的TEA5767数字立体声FM芯片，该芯片把所有的FM功能都集成到一个不足6*6平方米的用HVQFN40封装的小方块中。芯片工作电压2.5V5.0V，典型值是3V；RF接收频率范围是76108MHz，(最强信号+噪声)/噪声的值在60dB左右，失真度在0.4%左右；双声道音频输出的电压在6090mV左右，带宽为22.5KHz。芯片的引脚分布及其引脚定义分别见图2-5和表2-3。图2-5 TEA5767芯片引脚分布表2-4 引脚定义管脚定义管脚定义1空脚21空脚2锁相环输出22左声道输出3本振23右声道输出4本振24软静音时间常数5本振电源25检波输出6数字地26基准7数字电源27中频中心频率调整时间常数8数据线28中频限幅器退耦19时钟线29中频限幅器退耦210空脚30空脚11三线读写控制31空脚12总线模式选择32增益控制13总线使能端33模拟地14软口134模拟电源15软口235射频输入116晶振36高频地17晶振37射频输入218相位滤波38高放AGC时间常数19导频低通滤波39锁相开关输出20空脚40空脚该芯片具有以下
