基于单片机的FM收音机设计

随着现代科学技术的不断发展，电子产品也不断更新换代，单片机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，而单片机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，本文我们将单片机与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。

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，TEA5767 为从机，双机通信，TEA5767 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TEA5767 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。

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]。

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I2C总线的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]。

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。

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。

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.

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[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.

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[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）