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基于单片机的FM收音机设计

作者:许可嘉,杨晓军(成都大学电子信息与电气工程学院,成都610106)时间:2022-04-25来源:电子产品世界收藏
编者按:该设计是单片机控制电路与TEA5767模块电路及音频功率放大电路共同组成的FM收音机电路,用来实现频道接收、保存、播放等功能。系统采用STC89C52为主控,TEA5767作为数字信号处理器,I2C总线协议为主控与数字信号处理器之间的通信协议,可以实现频道自动搜索、接收、保存、播放等功能。通过LCD显示器实时显示当下操作及相应频道所在频率。最终测试结果表明:该设计可以实现频率在87.5 MHz~108 MHz调频广播的接收,本设计能够达到了既定的设计目标。

随着现代科学技术的不断发展,电子产品也不断更新换代,的广泛应用使用使现在的电子产品设计越来越方便、功能越来越好,而是所有微处理器中性价比最高的一种,它的功能不断完善,种类不断增加,因此它的应用领域也不断扩大,本文我们将与FM 收音机芯片综合运用起来,设计了一款可以实现调频、存台的FM 收音机系统。

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

1   系统方案

1.1 系统总体设计

该系统设计采用模块化设计,主要由存储模块,主控制器,数字处理芯片和音频功率放大器组成。系统工作原理框图如图1 所示,由主控制器接收按键信号进行人机交互,通过I2C 总线,主控制器作为主机, 为从机,双机通信, 芯片输出音频信号经LM386 放大后通过耳机或扬声器播放,系统运行时,收听电台的频率可在LCD 显示器上实时显示,通过按键手动控制频率搜台,或切换至自动搜台模式,音频输出设备音量可由电位器调节[8]。

2   系统硬件设计

该系统的硬件设计部分分为 数字处理电路、主控制器电路和音频功放电路。TEA5767 数字处理电路模块部分为该系统工作部分,主控制器为控制部分。

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2.1 TEA5767数字处理电路模块

TEA5767 数字处理电路图为本系统主要电路图,是本系统的核心部分,该部分由TEA5767 芯片及外围电路组成,如图2 所示。系统采用了TEA5767 芯片,它的RF 接收频率范围是(76~108)MHz,其音频输出电压约为60~90 mV,带宽为22.5 kHz,具有高灵敏的低噪声放大器、自动增益控制的性能[2]。由于TEA5767音频输出信号微弱,因此音频输出信号还需由后续音频功放电路进行放大处理。因为TEA5767 的串行接口支持I2C 总线协议,所以主控制器与该模块采用I2C 通信方式,DATA 和CLK 为I2C 总线的SDA 和CLK 信号线[10]

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图2 TEA5767数字处理电路

2.2 主控制器电路模块

该系统以STC89C52 为主控制器的电路设计如图3所示。用P0 口作为LCD 显示器的数据线,P10 与P11两个单片机的IO 口连接的CLK与SDA信号线。P2 口用作LCD 显示器的控制线和按键模块的接口[9]

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图3 主控制器电路

2.3 音频功放电路模块

在该设计中,用LM386 作为音频输出信号的放大器,它具有自身功耗低(6 v,24 mW)、更新内链增益可调整(20~200)、电源电压范围大(4~12 V 或5~18 V)、外接元件少和总谐波THD 失真小等优点,LM386 音频功放电路如图4 所示。

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图4 音频放大电路

3   系统软件设计

3.1 主控制器主程序工作流程及设计

本系统是由STC89C52 作为主控制器,系统的主程序工作流程如图5 所示。主控制器接收按键模块的控制信号进行人机交互,当系统开机后,主控制器先对TEA5767,I2C,LCD 进行初始化,再进入循环程序中检测并判断有无按键被按下,识别按键信号并执行预定程序。当LCD 显示器显示程序主菜单页面时,在该页面下可实现手动切换电台,实现电台的加减[7]。按下菜单键后进入电台编辑界面,在电台编辑界面,可以对电台的频率进行加减调节,并可实现保存。另外通过手动换台时可以将电台信息实时显示在LCD1602 上。

3.2 I2C程序设计

该系统设计采用的TEA5767 和AT24C02 都为I2C 接口的芯片,I2C 总线可以实现多主双向同步数据传送,也就是说在一个主机IIC 总线下可以挂多个IIC 丛机。本设计当中TEA5767 和AT24C02 都作为丛机,但是不同的是丛机地址不同,从而才可区分其元件的数据读写[6]

AT24C02 芯片的读写器件地址为0XA0 和0XA1,TEA5767 芯片的读写器件地址为0XC0 和0XC1,I2C接口读写数据算法流程图如图6 所示。在I2C 器件中指定地址写入一个数据,与读数据类似,首先发送开始信号,写数据地址等待相应,然后发送数据,等待相应,结束信号[3,4]。即可写入数据。

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4   结束语

该系统是基于单片机的数字FM调频收音机的设计,也是基于单片机及其接口技术、计算机技术、微电子技术综合应用的设计,该设计其控制系统主要由主控制电路模块及TEA5767 模块构成,控制电路负责FM 收音机的工作过程,整个系统主要由STC89C52 单片机、LCD 液晶显示器、按键模块电路、调频收音TEA5767模块、音频功率放大电路组成。它实现了FM 收音机的诸多功能,包括能够实现FM 收音机的自动搜台、频率手动调节、保存,并将频率值及频道号显示在LCD 液晶显示器上。

参考文献:

[1] 李杰,刘福华.数字调频收音机设计[J].电声技术,2003,5(6):141-147.

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

[3] 郭天祥,新概念51单片机C语言教程:入门、提高、开发、拓展全攻略[M].北京:电子工业出版社,2009.

[4] 张俊谟.单片机中级教程-原理与应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006.

[5] 唐工.51单片机工程应用实例[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006.

[6] 聂丽文,古波,刘双全.基于单片数字收音机TEA5768HL[J].电子设计应用,2004,1(4):23-25.

[7] 陈永革.数字收音机接受方式的探索[J].湖南工业职业技术学院学报,2006,1(1):20-26.

[8] 张有德等.单片微型机原理、应用与实验[M].上海:复旦大学出版社.2006.

[9] 康华光.电子技术基础(模拟部分 第五版)[M].北京:高等教育出版社,2006.

[10] 胡荣.便携式数字调频式立体声收音机的研究与设计[J].科技广场,2012,3(4):143-146.

(本文来源于《电子产品世界》杂志2022年4月期)



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