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    基于單片機的FM收音機設計

    作者:許可嘉,楊曉軍(成都大學電子信息與電氣工程學院,成都610106)時間:2022-04-25來源:電子產品世界收藏
    編者按:該設計是單片機控制電路與TEA5767模塊電路及音頻功率放大電路共同組成的FM收音機電路,用來實現頻道接收、保存、播放等功能。系統采用STC89C52為主控,TEA5767作為數字信號處理器,I2C總線協議為主控與數字信號處理器之間的通信協議,可以實現頻道自動搜索、接收、保存、播放等功能。通過LCD顯示器實時顯示當下操作及相應頻道所在頻率。最終測試結果表明:該設計可以實現頻率在87.5 MHz~108 MHz調頻廣播的接收,本設計能夠達到了既定的設計目標。

    隨著現代科學技術的不斷發展,電子產品也不斷更新換代,的廣泛應用使用使現在的電子產品設計越來越方便、功能越來越好,而是所有微處理器中性價比最高的一種,它的功能不斷完善,種類不斷增加,因此它的應用領域也不斷擴大,本文我們將與FM 收音機芯片綜合運用起來,設計了一款可以實現調頻、存臺的FM 收音機系統。

    本文引用地址:http://www.rethinkthailand.com/article/202204/433460.htm

    1   系統方案

    1.1 系統總體設計

    該系統設計采用模塊化設計,主要由存儲模塊,主控制器,數字處理芯片和音頻功率放大器組成。系統工作原理框圖如圖1 所示,由主控制器接收按鍵信號進行人機交互,通過I2C 總線,主控制器作為主機, 為從機,雙機通信, 芯片輸出音頻信號經LM386 放大后通過耳機或揚聲器播放,系統運行時,收聽電臺的頻率可在LCD 顯示器上實時顯示,通過按鍵手動控制頻率搜臺,或切換至自動搜臺模式,音頻輸出設備音量可由電位器調節[8]。

    2   系統硬件設計

    該系統的硬件設計部分分為 數字處理電路、主控制器電路和音頻功放電路。TEA5767 數字處理電路模塊部分為該系統工作部分,主控制器為控制部分。

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    2.1 TEA5767數字處理電路模塊

    TEA5767 數字處理電路圖為本系統主要電路圖,是本系統的核心部分,該部分由TEA5767 芯片及外圍電路組成,如圖2 所示。系統采用了TEA5767 芯片,它的RF 接收頻率范圍是(76~108)MHz,其音頻輸出電壓約為60~90 mV,帶寬為22.5 kHz,具有高靈敏的低噪聲放大器、自動增益控制的性能[2]。由于TEA5767音頻輸出信號微弱,因此音頻輸出信號還需由后續音頻功放電路進行放大處理。因為TEA5767 的串行接口支持I2C 總線協議,所以主控制器與該模塊采用I2C 通信方式,DATA 和CLK 為I2C 總線的SDA 和CLK 信號線[10]。

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    圖2 TEA5767數字處理電路

    2.2 主控制器電路模塊

    該系統以STC89C52 為主控制器的電路設計如圖3所示。用P0 口作為LCD 顯示器的數據線,P10 與P11兩個單片機的IO 口連接的CLK與SDA信號線。P2 口用作LCD 顯示器的控制線和按鍵模塊的接口[9]。

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    圖3 主控制器電路

    2.3 音頻功放電路模塊

    在該設計中,用LM386 作為音頻輸出信號的放大器,它具有自身功耗低(6 v,24 mW)、更新內鏈增益可調整(20~200)、電源電壓范圍大(4~12 V 或5~18 V)、外接元件少和總諧波THD 失真小等優點,LM386 音頻功放電路如圖4 所示。

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    圖4 音頻放大電路

    3   系統軟件設計

    3.1 主控制器主程序工作流程及設計

    本系統是由STC89C52 作為主控制器,系統的主程序工作流程如圖5 所示。主控制器接收按鍵模塊的控制信號進行人機交互,當系統開機后,主控制器先對TEA5767,I2C,LCD 進行初始化,再進入循環程序中檢測并判斷有無按鍵被按下,識別按鍵信號并執行預定程序。當LCD 顯示器顯示程序主菜單頁面時,在該頁面下可實現手動切換電臺,實現電臺的加減[7]。按下菜單鍵后進入電臺編輯界面,在電臺編輯界面,可以對電臺的頻率進行加減調節,并可實現保存。另外通過手動換臺時可以將電臺信息實時顯示在LCD1602 上。

    3.2 I2C程序設計

    該系統設計采用的TEA5767 和AT24C02 都為I2C 接口的芯片,I2C 總線可以實現多主雙向同步數據傳送,也就是說在一個主機IIC 總線下可以掛多個IIC 叢機。本設計當中TEA5767 和AT24C02 都作為叢機,但是不同的是叢機地址不同,從而才可區分其元件的數據讀寫[6]。

    AT24C02 芯片的讀寫器件地址為0XA0 和0XA1,TEA5767 芯片的讀寫器件地址為0XC0 和0XC1,I2C接口讀寫數據算法流程圖如圖6 所示。在I2C 器件中指定地址寫入一個數據,與讀數據類似,首先發送開始信號,寫數據地址等待相應,然后發送數據,等待相應,結束信號[3,4]。即可寫入數據。

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    4   結束語

    該系統是基于單片機的數字FM調頻收音機的設計,也是基于單片機及其接口技術、計算機技術、微電子技術綜合應用的設計,該設計其控制系統主要由主控制電路模塊及TEA5767 模塊構成,控制電路負責FM 收音機的工作過程,整個系統主要由STC89C52 單片機、LCD 液晶顯示器、按鍵模塊電路、調頻收音TEA5767模塊、音頻功率放大電路組成。它實現了FM 收音機的諸多功能,包括能夠實現FM 收音機的自動搜臺、頻率手動調節、保存,并將頻率值及頻道號顯示在LCD 液晶顯示器上。

    參考文獻:

    [1] 李杰,劉福華.數字調頻收音機設計[J].電聲技術,2003,5(6):141-147.

    [2] Philips Semiconductors.TEA5767HNDatasheet[DB].2002,9(6):45-56.

    [3] 郭天祥,新概念51單片機C語言教程:入門、提高、開發、拓展全攻略[M].北京:電子工業出版社,2009.

    [4] 張俊謨.單片機中級教程-原理與應用[M].北京:北京航空航天大學出版社,2006.

    [5] 唐工.51單片機工程應用實例[M].北京:北京航空航天大學出版社,2006.

    [6] 聶麗文,古波,劉雙全.基于單片數字收音機TEA5768HL[J].電子設計應用,2004,1(4):23-25.

    [7] 陳永革.數字收音機接受方式的探索[J].湖南工業職業技術學院學報,2006,1(1):20-26.

    [8] 張有德等.單片微型機原理、應用與實驗[M].上海:復旦大學出版社.2006.

    [9] 康華光.電子技術基礎(模擬部分 第五版)[M].北京:高等教育出版社,2006.

    [10] 胡榮.便攜式數字調頻式立體聲收音機的研究與設計[J].科技廣場,2012,3(4):143-146.

    (本文來源于《電子產品世界》雜志2022年4月期)



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