基于S12單片機的無線話筒擴音系統

陳德軍 竇智

摘要：本文設計了無線話筒擴音系統，主要由音頻輸入模塊、頻率控制模塊、調頻發送模塊、調頻接收模塊和3V轉5V升壓模塊組成，其中音頻信號輸入后，通過載波頻率控制模塊調節載波頻率，經調頻發送模塊發送調頻波，接收模塊接收信號后鑒頻，經功率放大后用喇叭輸出原音頻信號，實現了無線話筒擴音系統的基本功能，完成了硬件設計、電路板制作和電路調試過程，滿足了設計的基本要求。

關鍵詞：S12單片機；MAX2606；升壓模塊；功放

中圖分類號：TN8 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）08-0169-01

1 引言

現代多媒體教室多采用固定頻率的無線話筒和無線接收機，用戶不能改變頻率使用。專門為此設計一塊能夠解決頻率不能改變的無線話筒。工作頻率可以通過按鍵調控，從而實現任意連接。

2 系統設計方案

2.1 整體結構

本系統主要音頻輸入模塊、頻率控制模塊、調頻發送模塊、調頻接收模塊和升壓模塊組成，系統總體組成如下圖1所示。

頻率控制模塊[1]控制調頻發送模塊的載波頻率在88MHz～108MHz之間按200kHz步進變化，并用LCD顯示載波值。音頻輸入信號經調頻發送模塊將音頻信號加載到載波頻率上后經天線輻射出去，接收機接收到調頻波經鑒頻電路檢出音頻信號，經功放用8歐姆，0.5瓦的喇叭播放出音頻信號。頻率控制模塊、調頻發送模塊和音頻輸入模塊通過3V轉5V電源供電，而接收機和功放模塊3V供電。

2.2 系統總體電路模塊

2.2.1 頻率控制模塊

頻率控制模塊采用S12單片機[2]產生5K的PWM信號，通過積分電路后經電阻分壓給調頻模塊供電，加減按鍵改變占空比，從而改變調頻模塊供電電壓，調頻模塊的載波頻率改變，同時LCD顯示當前頻率值。

采用16位S12單片機處理速度快產生的5K的PWM準確度高，穩定性高，實用性強。

2.2.2 調頻發送模塊方案選擇

調頻發送模塊采用調頻芯片MAX2606，輸入音頻信號，輸出經天線輻射。采用集成的調頻芯片完全解決電路中的分布電容和分布電感對振蕩頻率影響。

3 理論分析

3.1 頻率控制電路設計

S12單片機最小系統[3]由復位和晶振電路組成，P0口通過上拉電阻接LCD數據口D0-D7，P2.5接LCD的RS復位引腳，P2.6接LCD的R/W讀寫引腳，P2.7接LCD的E使能引腳，電路用洞洞板焊接。

單片機的P2.0接頻率加按鍵，P2.1接頻率減按鍵，P1.4輸出PWM信號，該PWM信號經過兩級RC積分電路后接到調頻發射電路的P2的第2腳。

單片機輸出的是占空比可調的脈沖信號，要轉換成電壓，后級加上RC積分電路，RC電路要實現積分，需要滿足，其中，為時間常數，T為PWM信號的周期。單片機輸出的PWM信號周期為0.5ms，通過理論計算和實驗測試，選擇R為1.5千歐姆，2.2微法。

音頻輸入模塊電路采用GY-4466駐極體話筒放大器MAX4466 可調放大器。

該音頻模塊有三個引腳，VCC接3V電源，GND接地，OUT引腳接調頻發射模塊的P1的第3腳。

3.2 調頻發射模塊電路設計

MAX2606的3腳為工作頻率調整端，調整該腳的直流電壓即可改變MAX2606內部電路的振蕩頻率，平均頻率由L1設置，電感L1可將平均頻率設定在100MHz，所以單片機產生的PWM信號經RC積分電路后直接接在P2，改變電阻R4的值和改變占空比可調節直流電壓大小，從而使載波頻率在88-108MHz之間變化。

音頻信號從P1輸入，改變R7電阻的值可改變輸入信號的幅度，經過低通濾波器后送入MAX2606芯片的3腳即音頻輸入腳，調頻波的輸出在6腳，經耦合電容C1接天線。第5腳接VCC，電容C2，C3起電源濾波的作用。

3.3 電源模塊電路設計

無線話筒采用2節1.5V電池獨立供電，而51單片機需要5V電源供電，所以采用3V升5V的DC-DC升壓模塊。

該非隔離升壓模塊采用的陶瓷電容（MCC），紋波非常低，帶負載指示燈兼欠壓指示，升壓效率高達96%。

4 程序設計

首先將單片機進行初始化，然后定時器初始化，即設置定時方式、定時初值，打開定時器和定時器中斷。然后判斷是否有按鍵按下，若有，則對定時時間進行修改，從而改變PWM信號的占空比；若無，則繼續檢測是否有按鍵，按鍵同時顯示當前載波頻率值，如圖2所示。

5 結語

在制作過程中，無線話筒采用了基于硬件和軟件相結合的方式。通過S12單片機可以方便調節發射頻率。實現了無線話筒和任意接收機的配對。解決了無線話筒配對難的問題。

參考文獻

[1]陸云龍，張會銘，雷志華.基于nRF24Z1的多媒體教室無線話筒設計[J].實驗室研究與探索，2007，26（10）：29-33.

[2]劉大川，汪小澄.基于S12單片機的循跡小車視覺系統設計與優化[J].電子技術應用，2008，34（9）：109-111.

[3]張應辰，張輝.用單片機實現快速跳頻[J].單片機與嵌入式系統應用，2004，（11）：72-74.