多功能數(shù)字調(diào)頻收音機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

賈俊榮

閩江學(xué)院，福建福州 350108

多功能數(shù)字調(diào)頻收音機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

賈俊榮

閩江學(xué)院，福建福州 350108

本系統(tǒng)由STC89C52單片機(jī)、獨(dú)立按鍵、液晶顯示、收音模塊、電子鐘、存臺(tái)讀臺(tái)部分、測(cè)溫系統(tǒng)及功放電路組成，采用單片機(jī)最小系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)和控制，實(shí)現(xiàn)一個(gè)可調(diào)頻、存臺(tái)和讀臺(tái)，時(shí)間與日期可修改，并顯示當(dāng)前頻率、當(dāng)前時(shí)間、當(dāng)前溫度的多功能收音機(jī)。

單片機(jī)；調(diào)頻；收音機(jī)

隨著科技的不斷發(fā)展，電子產(chǎn)品不斷推陳出新，設(shè)計(jì)新穎功能多樣的數(shù)字調(diào)頻收音機(jī)不斷涌入市場(chǎng)，充實(shí)人們的生活。從早期功能單一，外觀龐大的調(diào)幅收音機(jī)，到現(xiàn)在功能復(fù)雜，設(shè)計(jì)精致小巧的數(shù)字調(diào)頻收音機(jī)，從由分立元件連接到高度集成電路設(shè)計(jì)而成，收音機(jī)經(jīng)歷了不斷改進(jìn)和更新。單片機(jī)是所有微處理機(jī)中性價(jià)比最高的一種，隨著功能不斷完善，種類的不斷增加，其應(yīng)用領(lǐng)域也迅速擴(kuò)大。本文采用微控制芯片STC89C52設(shè)計(jì)了一款多功能的FM收音機(jī)系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的整體方案框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

系統(tǒng)由單片機(jī)、控制按鍵、LCD12864、收音模塊、電子鐘、存臺(tái)部分、測(cè)溫系統(tǒng)及功放電路等組成，通過單片機(jī)最小系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)和控制子模塊，構(gòu)成一個(gè)可調(diào)、存臺(tái)，顯示當(dāng)前頻率、時(shí)間、溫度的多功能數(shù)字收音機(jī)。

2 系統(tǒng)硬件模塊設(shè)計(jì)

2.1 控制模塊

控制模塊是設(shè)計(jì)的核心，控制各個(gè)功能模塊數(shù)據(jù)的讀入、處理、輸出，使各個(gè)模塊連接在一起組成一個(gè)有機(jī)整體。控制模塊主要由STC89C52單片機(jī)和外圍電路組成的最小系統(tǒng)。單片機(jī)最小系統(tǒng)包括開關(guān)指示電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、IO口連接電路組成，

2.2 TEA5767模塊

采用TEA5767實(shí)現(xiàn)集成收音機(jī)模塊。RF接收頻率范圍是76～108MHz，；雙聲道音頻輸出的電壓約在60～90mV，帶寬為22.5kHz。具有高靈敏度的低噪聲放大器、自動(dòng)增益控制的性能，使用更加方便。可以采用32.768kHz的晶體振蕩器產(chǎn)生參考時(shí)鐘。TEA5767模塊電路其中，scl和sda分別為收音模塊與單片機(jī)的接口，遵循I2C總線協(xié)議，通過I2C來(lái)獲取中頻計(jì)數(shù)器值與接收的各種信號(hào)的電平，以便于進(jìn)行自動(dòng)調(diào)諧；output為左右聲道的輸出端口。

實(shí)際使用的天線一般為波長(zhǎng)的1/4時(shí)接收的信號(hào)強(qiáng)度較好，通過功率放大出來(lái)的聲音最清晰，天線長(zhǎng)度的計(jì)算公式：l=λ/4=c /f/4

其中：λ為接收頻率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，c為光在真空中的傳播速度，f為所接收的頻率。

本設(shè)計(jì)選取100MHz為計(jì)算天線長(zhǎng)度的頻率：

2.3 溫度采集模塊

溫度傳感器DS18B20具有體積小，抗干擾能力強(qiáng)，精度高，附加功能強(qiáng)等特點(diǎn)，采用該芯片構(gòu)成溫度采集模塊。DS18B20的引腳DQ通過一個(gè)上拉電阻與單片機(jī)的P2.0連接。

2.4 數(shù)字鐘模塊

DS1302 是采用涓流充電的時(shí)鐘芯片，通過SPI串行接口與單片機(jī)89C52進(jìn)行通信，提供年、月、日、時(shí)、分、秒、星期的時(shí)間信息，根據(jù)實(shí)際情況每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自行調(diào)整準(zhǔn)確。DS1302的典型應(yīng)用。

clock2為芯片外接的32.768kHz晶振。為了防止掉電使得時(shí)鐘不準(zhǔn)確，可以外接電池BATTERY，當(dāng)?shù)綦姇r(shí)，可通過外部電池繼續(xù)供電，從而保證時(shí)間準(zhǔn)確。

2.5 按鍵模塊

采用一個(gè)四按鍵的獨(dú)立鍵盤，按鍵key0用來(lái)指示液晶光標(biāo)指向的地址，每按一次換一個(gè)地址，配合按鍵key1，key2調(diào)整時(shí)間的年、月、日、星期、時(shí)、分、秒，單獨(dú)按下key1或者key2可調(diào)節(jié)頻率，按下key1頻率上加，按下key2頻率下減，范圍從87.5MHz～108MHz，步進(jìn)為0.1MHz。key3控制存臺(tái)或者讀臺(tái)，搜到一個(gè)頻道后按一下key3則可以存儲(chǔ)當(dāng)前的電臺(tái)，最多可存儲(chǔ)10臺(tái)，按一下key0，再按key3為讀臺(tái)，每按一次可根據(jù)存臺(tái)的先后順序讀出存儲(chǔ)的電臺(tái)頻率。

2.6 存儲(chǔ)模塊

24C02與單片機(jī)的接口非常簡(jiǎn)單。CE0，CE1，CE2為器件地址線，MODE為寫保護(hù)引腳，SCL，SDA為二線串行接口，符合I2C總線協(xié)議。

2.7 功放模塊

TEA5767采用的是單聲道音頻輸出，輸出信號(hào)微弱，需要經(jīng)過功率放大。本設(shè)計(jì)采用功率放大芯片TDA2030，電路簡(jiǎn)單并能夠很好的實(shí)現(xiàn)功率放大，提高驅(qū)動(dòng)能力。R/L_out與收音模塊的左聲道或者右聲道連接，通過Rw1可以調(diào)節(jié)音量，音頻放大電路的放大倍數(shù)通過Rw2可以調(diào)節(jié)。

3 程序設(shè)計(jì)

3.1 主函數(shù)程序設(shè)計(jì)

主函數(shù)調(diào)用初始化函數(shù)后，由一個(gè)循環(huán)不斷進(jìn)行按鍵掃描、頻率和時(shí)間的讀寫、刷新顯示。

3.2 頻率調(diào)節(jié)程序設(shè)計(jì)

對(duì)芯片寄存器進(jìn)行操作的關(guān)鍵是設(shè)置接收頻率，接收頻率設(shè)置參數(shù)可以通過以下式子得到：

其中，F(xiàn)RF：接收頻率（kHz）；FIR：中頻（TEA5767為225kHz）；FREFS：參考頻率（由TEA5767外接晶振而定）。

3.3 時(shí)間調(diào)整程序設(shè)計(jì)

按鍵Key0為復(fù)用功能鍵，第一次按下則進(jìn)入時(shí)間調(diào)整函數(shù)，以后每按一次key0計(jì)數(shù)變量自加1次，液晶上光標(biāo)會(huì)移動(dòng)到對(duì)應(yīng)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒的位置，光標(biāo)完整地走完一圈后自動(dòng)退出時(shí)間調(diào)整函數(shù)；按鍵key2為對(duì)應(yīng)要調(diào)整的時(shí)間加一鍵，每按一次時(shí)間值加1；Key3為減1鍵。

4 結(jié)論

采用8位的微控制芯片STC89C52來(lái)控制數(shù)字收音機(jī)模塊TEA5767，結(jié)合按鍵調(diào)頻控制、存臺(tái)讀臺(tái)、液晶顯示、功率放大，以及外加功能溫度檢測(cè)、電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)，構(gòu)成了一個(gè)多功能的FM收音機(jī)系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有電路簡(jiǎn)單易懂、體積小、易操作的特點(diǎn)，且收音機(jī)具有頻帶寬、抗干擾能力強(qiáng)、音質(zhì)清晰的優(yōu)點(diǎn)。

圖2 時(shí)間調(diào)整流程圖

[1]林鋒，孫軍.應(yīng)用TEA5767的調(diào)頻收音電路設(shè)計(jì)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2005（2）.

[2]黃燕宇.TDA2030在單電源供電音頻放大電路中的應(yīng)用[J].硅谷，2010（8）.

[3]薛小鈴，劉志群，賈俊榮.單片機(jī)接口模塊應(yīng)用與開發(fā)詳例[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2010.

TN851

A

1674-6708（2015）150-0167-02