數(shù)字調(diào)頻廣播系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 2010屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 數(shù)字調(diào)頻廣播系統(tǒng) 系 、 部： 電氣與信息工程系 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 副 教 授 專 業(yè)： 電子信息工程技術(shù) 班 級(jí)： 電信0701 學(xué) 號(hào)： 402070114 摘 要本數(shù)字調(diào)頻廣播系統(tǒng)以80cf020單片機(jī)為控制核心，BH1417FM發(fā)射芯片為發(fā)射核心，SI4721RDSFM接收核心。其外圍電路主要包括編碼尋址電路模塊，發(fā)送放大電路，接收放大電路，液晶顯示模塊等。該數(shù)字調(diào)頻廣播系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基本的FM發(fā)送、接收、頻率調(diào)節(jié)等功能。本文根據(jù)本數(shù)字調(diào)頻廣播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，首先確定了總體方案，然后從硬件和軟件上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，最后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試，使所

2、設(shè)計(jì)系統(tǒng)基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，可實(shí)現(xiàn)年FM發(fā)送與接收。文中給出了具體電路原理圖、PCB圖、程序流程圖及程序清單。此臺(tái)歷數(shù)字調(diào)頻廣播系統(tǒng)調(diào)節(jié)方便、顯示直觀、電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用性較強(qiáng)。關(guān)鍵詞 數(shù)字調(diào)頻；單片機(jī) ABSTRACTThe digital FM radio system 80cf020 microcomputer control core, BH1417FM launch chips for the launching core, SI4721RDSFM receiving core. The circuit includes a code addressing the external

3、 circuit module, send amplifier, receiver amplifier circuit, liquid crystal display module. The digital FM radio FM systems to achieve the basic send, receive, frequency scaling.This according to This digital FM radio system design requirements, first determine the overall program, and from the hard

4、ware and software on a detailed design of the system, the last of the system debugging, Shi Da Dao was the basic design of the system design requirements can be realized send and receive on FM. The paper gives a detailed circuit diagram, PCB diagram, process flow charts and program listings.Key word

5、s digital fm; scm目 錄1 系統(tǒng)設(shè)定1 1.1 方案選擇2 1.2 系統(tǒng)框架圖3 1.3 工作原理32 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4 2.1 C8051f020單片機(jī)最小系統(tǒng)4 2.2 顯示電路模塊6 2.3 BH1417模塊設(shè)計(jì)11 2.4 發(fā)送放大電路17 2.5 編碼電路18 2.6 Si4721接收模塊設(shè)計(jì)19 2.7 接收放大電路21 2.8 電源設(shè)計(jì)23 2.9 電路總原理圖243 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)25 3.1 系統(tǒng)軟件概述25 3.2 單片機(jī)I/O資源分配25 3.3 發(fā)送流程流程圖26 3.4 接收程序流程圖304 調(diào)試30 4.1 硬件調(diào)試31 4.2 軟件調(diào)試315 設(shè)計(jì)體會(huì)

6、33 參考文獻(xiàn)34 致謝34 附錄一36 附錄二50 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.1 方案選擇 數(shù)字調(diào)頻廣播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可用以下三種方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。方案一:純硬件電路系統(tǒng)，各功能采用分離的硬件電路模塊實(shí)現(xiàn)。但這種實(shí)現(xiàn)方法可靠性差、控制精度低，靈活性小、線路復(fù)雜、安裝調(diào)試不方便，而且不方便實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的擴(kuò)展。 方案二:采用C8051f020單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心。利用成熟的FM收發(fā)集成芯片為信號(hào)處理核心。可以使用液晶顯示頻率、被選接收機(jī)，有著智能化的人機(jī)界面。由于使用了單片機(jī)，整個(gè)系統(tǒng)可編程，系統(tǒng)的靈活性大大增加了。另外，本方案可以方便的實(shí)現(xiàn)其他功能的擴(kuò)展。通過(guò)對(duì)以上二種方案的分析、比較和總結(jié)，得出方案二有以下突

7、出優(yōu)勢(shì)：（1）制作簡(jiǎn)單，不容易出錯(cuò)，控制精度高、穩(wěn)定性好。（2）具有良好的電路行為描述和系統(tǒng)描述的能力。（3）價(jià)格成本適中。（4）語(yǔ)言使用C語(yǔ)言，可讀性和可移植性強(qiáng)。綜上所述，本設(shè)計(jì)采用方案二。1.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)，充分考慮各種因素，制定了整體的設(shè)計(jì)方案。以c8051f020 單片機(jī)為核心，實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)節(jié)和顯示，接收機(jī)選擇和顯示等功能?？傮w設(shè)計(jì)框圖如圖1.1 所示。圖1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖1.3 工作原理本系統(tǒng)采用C8051f020單片機(jī)作為控制核心，F(xiàn)M信號(hào)發(fā)送集成芯片發(fā)送處理，編碼電路選址，發(fā)送放大電路放大發(fā)送，F(xiàn)M信號(hào)接收集成芯片接收處理，解碼電路判決、確認(rèn)，接收放大電路放大

8、播放。 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1 C8051f020單片機(jī)最小系統(tǒng)2.1.1 C8051f020控制系統(tǒng)（1） C8051f020的特點(diǎn) 8051F020器件是完全集成的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí) MCU 芯片，具有 64 個(gè)數(shù)字 I/O 引腳。高速、流水線結(jié)構(gòu)的 8051 兼容的 CIP-51 內(nèi)核（可達(dá) 25MIPS），全速、非侵入式的在系統(tǒng)調(diào)試接口（片內(nèi)），真正 12 位 100 ksps 的 8 通道 ADC，帶 PGA和模擬多路開關(guān)真正 8 位 500 ksps 的 ADC，帶 PGA 和 8 通道模擬多路開關(guān)。兩個(gè) 12 位 DAC，具有可編程數(shù)據(jù)更新方式，64K 字節(jié)可在系統(tǒng)編程的 FLASH

9、 存儲(chǔ)器，4352（4096+256）字節(jié)的片內(nèi) RAM，可尋址 64K 字節(jié)地址空間的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器接口，硬件實(shí)現(xiàn)的 SPI，SMBus/ I2C 和兩個(gè) UART 串行接口，5 個(gè)通用的 16 位定時(shí)器，具有 5 個(gè)捕捉/比較模塊的可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器陣列，片內(nèi)看門狗定時(shí)器、VDD 監(jiān)視器和溫度傳感器，具有片內(nèi) VDD 監(jiān)視器、看門狗定時(shí)器和時(shí)鐘振蕩器的 C8051F02是真正能獨(dú)立工作的片上系統(tǒng)。所有模擬和數(shù)字外設(shè)均可由用戶固件使能/禁止和配置。FLASH 存儲(chǔ)器還具有在系統(tǒng)重新編程能力，可用于非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并允許現(xiàn)場(chǎng)更新 8051 固件。片內(nèi) JTAG 調(diào)試電路允許使用安裝在最終應(yīng)

10、用系統(tǒng)上的產(chǎn)品 MCU 進(jìn)行非侵入式（不占用片內(nèi)資源）全速、在系統(tǒng)調(diào)試。該調(diào)試系統(tǒng)支持觀察和修改存儲(chǔ)器和寄存器，支持?jǐn)帱c(diǎn)、觀察點(diǎn)、單步及運(yùn)行和停機(jī)命令。在使用 JTAG 調(diào)試時(shí)，所有的模擬和數(shù)字外設(shè)都可全功能運(yùn)行。每個(gè) MCU 都可在工業(yè)溫度范圍（-45到+85）內(nèi)用 2.7V-3.6V 的電壓工作。端口 I/O、/RST 和 JTAG 引腳都容許 5V 的輸入信號(hào)電壓。C8051F020使用 Silicon Labs 的專利 CIP-51 微控制器內(nèi)核。CIP-51 與 MCS-51TM 指令集完全兼容，可以使用標(biāo)準(zhǔn) 803x/805x 的匯編器和編譯器進(jìn)行軟件開發(fā)。CIP-51 內(nèi)核具有

11、標(biāo)準(zhǔn) 8052 的所有外設(shè)部件，包括 5 個(gè) 16 位的計(jì)數(shù)器/定時(shí)器、兩個(gè)全雙工 UART、256 字節(jié)內(nèi)部 RAM、128 字節(jié)特殊功能寄存器（SFR）地址空間及 8/4 個(gè)字節(jié)寬的 I/O 端口。（2）復(fù)位電路外部/RST 引腳提供了使用外部電路強(qiáng)制 MCU 進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)的手段。在/RST 引腳上加一 個(gè)低電平有效信號(hào)將導(dǎo)致 MCU 進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。最好能提供一個(gè)外部上拉和/或?qū)?RST 引腳去 耦以防止強(qiáng)噪聲引起復(fù)位。在低有效的/RST 信號(hào)撤出后，MCU 將保持在復(fù)位狀態(tài)至少 12 個(gè) 時(shí)鐘周期。從外部復(fù)位狀態(tài)退出后，PINRSF 標(biāo)志（RSTSRC.0）被置位,如圖2.1所示：圖2.

12、1 復(fù)位電路（3）時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需的時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)本身就是一個(gè)復(fù)雜的時(shí)序電路，為了保證同步工作方式，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格的按時(shí)序進(jìn)行工作。單片機(jī)芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2，在芯片外部通過(guò)兩個(gè)引腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，就構(gòu)成了一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器，如圖2.2所示。圖2.2 時(shí)鐘電路振蕩電路產(chǎn)生的振蕩脈沖可以直接使用，也可通過(guò)程序設(shè)計(jì)分頻，以適合系統(tǒng)所要求的系統(tǒng)時(shí)鐘。（4） 鍵控電路 鍵控電路采用c8051f020的中斷型3*4按鍵，鍵盤的接口接在C8051f020的p7口上，如圖2.3

13、所示； s4(0) | s8(1) | s9(2) |-/-/-/-P7.0 s3(3) | s7(4) | s10(5)|-/-/-/-P7.1 s1(6) | s5(7) | s12(8)|-/-/-/-P7.2 s2(9) | s6(C) | s11(E)|-/-/-/-P7.3 | | |P7.4- | |P7.5- |P7.6- 圖2.3 鍵控電路 2.2 顯示模塊的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用低電壓低功耗的LCD顯示器FYD12864-0402B，下面對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。2.2.1 FYD12864-0402B概述（1） FYD12864-0402B內(nèi)部資源FYD12864-0402B是一種具有4

14、位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864，內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集。利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示84行1616點(diǎn)陣的漢字， 也可完成圖形顯示，低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊?；咎匦?l l 低電源電壓（VDD:+3.0-+5.5V）l l 顯示分辨率:12864點(diǎn)l

15、l 內(nèi)置漢字字庫(kù)，提供8192個(gè)1616點(diǎn)陣漢字(簡(jiǎn)繁體可選)l l 內(nèi)置 128個(gè)168點(diǎn)陣字符l l 2MHZ時(shí)鐘頻率l l 顯示方式：STN、半透、正顯l l 驅(qū)動(dòng)方式：1/32DUTY，1/5BIASl l 視角方向：6點(diǎn)l l 背光方式：側(cè)部高亮白色LED，功耗僅為普通LED的1/51/10l l 通訊方式：串行、并口可選l l 內(nèi)置DC-DC轉(zhuǎn)換電路，無(wú)需外加負(fù)壓l l 無(wú)需片選信號(hào)，簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì)l l 工作溫度: 0 - +55 ,存儲(chǔ)溫度: -20 - +60 （2）FYD12864-0402B外部接口FYD12864-0402B外部接口如表2.1所示。表2.1 FYD1286

16、4-0402B的外部接口管腳號(hào)管腳名稱電平管腳功能描述1VSS0V電源地2VCC3.0+5V電源正3V0-對(duì)比度（亮度）調(diào)整4RS(CS）H/LRS=“H”,表示DB7DB0為顯示數(shù)據(jù)RS=“L”,表示DB7DB0為顯示指令數(shù)據(jù)5R/W(SID)H/LR/W=“H”,E=“H”,數(shù)據(jù)被讀到DB7DB0R/W=“L”,E=“HL”, DB7DB0的數(shù)據(jù)被寫到IR或DR6E(SCLK)H/L使能信號(hào)7DB0H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線8DB1H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線9DB2H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線10DB3H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線11DB4H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線12DB5H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線13DB6H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線14DB7H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線

17、15PSBH/LH：8位或4位并口方式，L：串口方式（見注釋1）16NC-空腳17/RESETH/L復(fù)位端，低電平有效（見注釋2）18VOUT-LCD驅(qū)動(dòng)電壓輸出端19AVDD背光源正端（+5V）（見注釋3）20KVSS背光源負(fù)端（見注釋3）*注釋1：如在實(shí)際應(yīng)用中僅使用并口通訊模式，可將PSB接固定高電平，也可以將模塊上的J8和“VCC”用焊錫短接。*注釋2：模塊內(nèi)部接有上電復(fù)位電路，因此在不需要經(jīng)常復(fù)位的場(chǎng)合可將該端懸空。 *注釋3：如背光和模塊共用一個(gè)電源，可以將模塊上的JA、JK用焊錫短接。（3）液晶模塊主要硬件構(gòu)成說(shuō)明 控制器接口信號(hào)說(shuō)明： RS，R/W的配合選擇決定控制界面的4種模

18、式如表2.2所示。表2.2 RS，R/W接口信號(hào)組合功能RSR/W功能說(shuō)明LLMPU寫指令到指令暫存器（IR）LH讀出忙標(biāo)志（BF）及地址記數(shù)器（AC）的狀態(tài)HLMPU寫入數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)暫存器（DR）HHMPU從數(shù)據(jù)暫存器（DR）中讀出數(shù)據(jù) E信號(hào)E信號(hào)的狀態(tài)以及其對(duì)應(yīng)的執(zhí)行動(dòng)作和功能如表2.3所示。表2.3 E信號(hào)的功能E狀態(tài)執(zhí)行動(dòng)作功能說(shuō)明高低I/O緩沖DR配合/W進(jìn)行寫數(shù)據(jù)或指令高DRI/O緩沖配合R進(jìn)行讀數(shù)據(jù)或指令低/低高無(wú)動(dòng)作 忙標(biāo)志:BFBF標(biāo)志提供內(nèi)部工作情況。BF=1表示模塊在進(jìn)行內(nèi)部操作，此時(shí)模塊不接受外部指令和數(shù)據(jù)。BF=0時(shí)，模塊為準(zhǔn)備狀態(tài)，隨時(shí)可接受外部指令和數(shù)據(jù)。利用ST

19、ATUS RD 指令，可以將BF讀到DB7總線，從而檢驗(yàn)?zāi)K之工作狀態(tài)。 字型產(chǎn)生ROM（CGROM） 字型產(chǎn)生ROM（CGROM）提供8192個(gè)此觸發(fā)器是用于模塊屏幕顯示開和關(guān)的控制。DFF=1為開顯示（DISPLAY ON),DDRAM 的內(nèi)容就顯示在屏幕上，DFF=0為關(guān)顯示（DISPLAY OFF)。DFF 的狀態(tài)是指令DISPLAY ON/OFF和RST信號(hào)控制的。 顯示數(shù)據(jù)RAM（DDRAM）模塊內(nèi)部顯示數(shù)據(jù)RAM提供642個(gè)位元組的空間，最多可控制4行16字（64個(gè)字）的中文字型顯示，當(dāng)寫入顯示數(shù)據(jù)RAM時(shí)，可分別顯示CGROM與CGRAM的字型；此模塊可顯示三種字型，分別是半角

20、英數(shù)字型(16*8)、CGRAM字型及CGROM的中文字型，三種字型的選擇，由在DDRAM中寫入的編碼選擇，在0000H0006H的編碼中（其代碼分別是0000、0002、0004、0006共4個(gè)）將選擇CGRAM的自定義字型，02H7FH的編碼中將選擇半角英數(shù)字的字型，至于A1以上的編碼將自動(dòng)的結(jié)合下一個(gè)位元組，組成兩個(gè)位元組的編碼形成中文字型的編碼BIG5（A140D75F），GB（A1A0-F7FFH）。 字型產(chǎn)生RAM(CGRAM) 字型產(chǎn)生RAM提供圖象定義(造字)功能, 可以提供四組1616點(diǎn)的自定義圖象空間，使用者可以將內(nèi)部字型沒(méi)有提供的圖象字型自行定義到CGRAM中，便可和CG

21、ROM中的定義一樣地通過(guò)DDRAM顯示在屏幕中。 地址計(jì)數(shù)器AC地址計(jì)數(shù)器是用來(lái)貯存DDRAM/CGRAM之一的地址,它可由設(shè)定指令暫存器來(lái)改變，之后只要讀取或是寫入DDRAM/CGRAM的值時(shí)，地址計(jì)數(shù)器的值就會(huì)自動(dòng)加一，當(dāng)RS為“0”時(shí)而R/W為“1”時(shí)，地址計(jì)數(shù)器的值會(huì)被讀取到DB6DB0中。 光標(biāo)/閃爍控制電路 此模塊提供硬體光標(biāo)及閃爍控制電路，由地址計(jì)數(shù)器的值來(lái)指定DDRAM中的光標(biāo)或閃爍位置。（4）指令說(shuō)明FYD12864-0402B模塊控制芯片提供兩套控制命令，即基本指令和擴(kuò)充指令，如表2.4、表2.5所示。表2.4 FYD12864-0402B的基本控制指令表指令 指 令 碼功

22、 能RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0清除顯示0000000001將DDRAM填滿20H,并且設(shè)定DDRAM的地址計(jì)數(shù)器(AC)到00H地址歸位000000001X設(shè)定DDRAM的地址計(jì)數(shù)器(AC)到00H,并且將游標(biāo)移到開頭原點(diǎn)位置;這個(gè)指令不改變DDRAM 的內(nèi)容顯示狀態(tài)開/關(guān)0000001DCBD=1: 整體顯示 ONC=1: 游標(biāo)ON B=1:游標(biāo)位置反白允許進(jìn)入點(diǎn)設(shè)定00000001I/DS指定在數(shù)據(jù)的讀取與寫入時(shí),設(shè)定游標(biāo)的移動(dòng)方向及指定顯示的移位游標(biāo)或顯示移位控制000001S/CR/LXX設(shè)定游標(biāo)的移動(dòng)與顯示的移位控制位;這個(gè)指令不改變DDRAM 的內(nèi)容功能設(shè)定0000

23、1DLXREXXDL=0/1：4/8位數(shù)據(jù)RE=1: 擴(kuò)充指令操作RE=0: 基本指令操作設(shè)定CGRAM地址0001AC5AC4AC3AC2AC1AC0設(shè)定CGRAM 地址設(shè)定DDRAM地址0010AC5AC4AC3AC2AC1AC0設(shè)定DDRAM 地址（顯示位址）第一行：80H87H第二行：90H97H讀取忙標(biāo)志和地址01BFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0讀取忙標(biāo)志(BF)可以確認(rèn)內(nèi)部動(dòng)作是否完成,同時(shí)可以讀出地址計(jì)數(shù)器(AC)的值寫數(shù)據(jù)到RAM10數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)D7D0寫入到內(nèi)部的RAM (DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM)讀出RAM的值11數(shù)據(jù)從內(nèi)部RAM讀取數(shù)據(jù)D7D

24、0(DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM)表2.5 FYD12864-0402B的擴(kuò)充控制指令表指令指 令 碼功 能RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0待命模式0000000001進(jìn)入待命模式,執(zhí)行其他指令都棵終止待命模式卷動(dòng)地址開關(guān)開啟000000001SRSR=1：允許輸入垂直卷動(dòng)地址SR=0：允許輸入IRAM和CGRAM地址反白選擇00000001R1R0選擇2行中的任一行作反白顯示，并可決定反白與否。初始值R1R000，第一次設(shè)定為反白顯示，再次設(shè)定變回正常睡眠模式0000001SLXXSL=0：進(jìn)入睡眠模式SL=1：脫離睡眠模式擴(kuò)充功能設(shè)定00001CLXREG0CL=0

25、/1：4/8位數(shù)據(jù)RE=1: 擴(kuò)充指令操作RE=0: 基本指令操作G=1/0：繪圖開關(guān)設(shè)定繪圖RAM地址0010AC60AC50AC4AC3AC3AC2AC2AC1AC1AC0AC0設(shè)定繪圖RAM先設(shè)定垂直(列)地址AC6AC5AC0再設(shè)定水平(行)地址2.3 BH1417模塊的設(shè)計(jì)2.3.1 BH1417 FM發(fā)射芯片介紹（1） 內(nèi)部接構(gòu)以及引腳功能BH1417是FM無(wú)線發(fā)射芯片，它可工作于87MHz108MHz頻段，與簡(jiǎn)單的外圍電路配合使用，可發(fā)射音頻FM信號(hào)，它可以將計(jì)算機(jī)聲卡、游戲機(jī)、CD、DVD、MP3、調(diào)音臺(tái)等立體聲音頻信號(hào)進(jìn)行立體聲調(diào)制發(fā)射傳輸，配合普通的調(diào)頻立體聲接收機(jī)就可實(shí)現(xiàn)

26、無(wú)線調(diào)頻立體聲傳送。適用于生產(chǎn)立體聲的無(wú)線音箱、無(wú)線耳機(jī)、CD、MP3、DVD、PAD、筆記本電腦等的無(wú)線音頻適配器。BH1417引腳圖及內(nèi)部框圖如圖2.4所示： 圖2.4 BH1417引腳圖及內(nèi)部框圖引腳功能描述如表2.6所示；表表2.6 BH1417引腳及功能這里我們采用四位地址設(shè)定，其頻率值設(shè)定對(duì)照表如表2.7所示： D1D2D3D4 頻率設(shè)定LLLL87.7MHzHLLL87.9MHzLHLL88.1MHzHHLL88.3MHzLLHL88.5MHzHLHL88.7MHzLHHL88.9MHzHHHLPLL STOPLLLH106.7MHzHLLH106.9MHzLHLH107.1MH

27、zHHLH107.3MHzLLHH107.5MHzHLHH107.7MHzLHHH107.9MHzHHHHPLL STOP 表2.7 頻率對(duì)照表（2）BH1417 的原理特性FM發(fā)射電路采用穩(wěn)定頻率的鎖相環(huán)系統(tǒng)。這一部分由高頻振蕩器、高頻放大器及鎖相環(huán)頻率合成器組成。調(diào)頻由變?nèi)荻O管組成的高頻振蕩器實(shí)現(xiàn)，高頻振蕩器是鎖相環(huán)的VCO，立體聲復(fù)合信號(hào)通過(guò)它直接進(jìn)行調(diào)頻。高頻振蕩器由第9引腳外部的LC回路與內(nèi)部電路組成，振蕩信號(hào)經(jīng)過(guò)高頻放大器從11引腳輸出，同時(shí)輸送到鎖相環(huán)電路進(jìn)行比較后，從第7引腳輸出一個(gè)信號(hào)，對(duì)高頻振蕩器的值進(jìn)行修正，確保頻率穩(wěn)定。一但超過(guò)鎖相環(huán)設(shè)定的頻率，第7引腳將輸出的電平拉

28、高；如果低于設(shè)定頻率，它將輸出的電平拉低；相同的時(shí)候，它的電平將不變。A 將預(yù)加重電路、限幅電路、低通濾波電路(LPF)一體化，使音頻信號(hào)的質(zhì)量比分立元件的電路(如BA1404、NJM2035等)有很大改進(jìn)。B 采用鎖相環(huán)鎖頻，并與調(diào)頻發(fā)射電路一體化，使得發(fā)射的頻率非常穩(wěn)定。C 采用了4位拔碼開關(guān)進(jìn)行頻率設(shè)定，可設(shè)定14個(gè)頻點(diǎn)，使用非常方便。BH1417的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。它由5部分組成：音頻預(yù)處理電路(加重、限幅和低通濾波)；基頻產(chǎn)生電路(晶振、分頻)；鎖相環(huán)電路(相位檢測(cè)、鎖頻)；頻率設(shè)定電路(高低電平轉(zhuǎn)換)；調(diào)頻發(fā)射電路。外圍電路主要有拔碼開關(guān)組成的頻率控制電路、壓控振蕩器組成的載波產(chǎn)

29、生電路、定時(shí)器以及一些耦合電容。（3）BH1417 的應(yīng)用電路 A 音頻輸入端的限幅電路設(shè)計(jì)BH1417音頻輸入有最大電平限制，過(guò)大的輸入電平會(huì)損壞芯片。在前期的試驗(yàn)階段，輸入音頻電平幅值具有不可預(yù)測(cè)性，為了保護(hù)芯片，需對(duì)輸入音頻信號(hào)進(jìn)行限幅處理。限幅電路很簡(jiǎn)單，利用可變電位器即可。電路如圖2.5所示，圖中電容的作用是將音頻信號(hào)耦合到芯片中，同時(shí)有隔直流功能。 圖2.5 限幅電路B 壓控振蕩器參數(shù)設(shè)計(jì)結(jié)合BH1417頻點(diǎn)可知，壓控振蕩器的頻率變化范圍必須覆蓋芯片的所有頻點(diǎn)。考慮到通用元器件的精度和加工工藝水平，這里適當(dāng)放寬頻段，以保證芯片能正常地鎖住頻點(diǎn)。假定頻帶為：80MHz120MHz。壓

30、控振蕩器的電路如圖2.6所示。L采用普通的磁芯可調(diào)式電感，電感量標(biāo)稱值為(30 nH60nH)；變?nèi)荻O管的電容隨偏置電壓的變化而改變，其極限范圍為(7pF35pF)。為了保證電路的穩(wěn)定，C2與C3值不能相差太大，這里假定C2取51pF，C3范圍取為7 pF35pF。下面確定C1的值。由式(1)、式(2) 可知電感L、電容C3均取最小值時(shí)，壓控振蕩器取得最大振蕩頻率，反之，取得最小頻率。 圖2.6 壓控震蕩電路C 壓控振蕩器參數(shù)設(shè)計(jì)結(jié)合BH1417頻點(diǎn)可知，壓控振蕩器的頻率變化范圍必須覆蓋芯片的所有頻點(diǎn)。考慮到通用元器件的精度和加工工藝水平，這里適當(dāng)放寬頻段，以保證芯片能正常地鎖住頻點(diǎn)。假定頻

31、帶為：80MHz120MHz。壓控振蕩器的電路如圖3所示。L采用普通的磁芯可調(diào)式電感，電感量標(biāo)稱值為(30 nH60nH)；變?nèi)荻O管的電容隨偏置電壓的變化而改變，其極限范圍為(7pF35pF)。為了保證電路的穩(wěn)定性，C2與C3值不能相差太大，這里假定C2取51pF，C3范圍取為7 pF35pF。下面確定C1的值。由式(1)、式(2) 可知電感L、電容C3均取最小值時(shí)，壓控振蕩器取得最大振蕩頻率，反之，取得最小頻率。合并式(1)、(2)，得： 其中，C2，C3串接后電容范圍為：6.16 pF20.76pF，將L、C3的極限值代入式(3)，整理后有： 上式中C1的單位是pF。計(jì)算得：45.27C

32、152.53。于是C1值可取47pF。通過(guò)上面計(jì)算可知，各元器件的值并不是唯一的，這里只是演示計(jì)算的思路和方法。希望能為設(shè)計(jì)電路提供理論參考。應(yīng)用電路：FM發(fā)射電路設(shè)計(jì)立體聲信號(hào)通過(guò)1、22引腳輸入，配合2、3、20、21這幾個(gè)引腳外部的阻容組合，完成立體聲信號(hào)的低通濾波、預(yù)加重和調(diào)制，調(diào)制后的復(fù)合信號(hào)通過(guò)5腳輸出。15、16、17、18引腳輸入的頻率代碼經(jīng)過(guò)解碼和鑒相后，由7腳輸出PLL振蕩器的控制信號(hào)VCO。此VCO控制外部由分立元件組成的高頻振蕩電路，產(chǎn)生FM調(diào)頻的載波信號(hào)，并通過(guò)一個(gè)達(dá)林頓三極管2SD2142對(duì)5腳輸出的復(fù)合立體聲信號(hào)進(jìn)行FM頻率調(diào)制。調(diào)制后的信號(hào)通過(guò)9腳輸入到BH14

33、17，經(jīng)過(guò)內(nèi)部的射頻放大器放大后的射頻信號(hào)由11腳輸出。輸出后的信號(hào)可以直接接到發(fā)射天線上進(jìn)行發(fā)射，或者輸入到射頻功率放大器進(jìn)行放大后發(fā)射，以擴(kuò)大發(fā)射距離。13、14腳需要外接7.6MHz的晶體振蕩器，提供給BH1417內(nèi)部的鑒相、立體聲信號(hào)調(diào)制等部分所需要的穩(wěn)定時(shí)鐘。綜上可得BH1417無(wú)線發(fā)射芯片的典型應(yīng)用電路，如圖2.7所示。用戶可以通過(guò)改變撥碼開關(guān)JP1的閉合與斷開來(lái)設(shè)置發(fā)射頻率(具體如表2.7所示)，以避開可能存在的區(qū)域內(nèi)強(qiáng)廣播電臺(tái)的干擾。 圖2.7 FM發(fā)射電路框圖2.4 發(fā)送放大電路2.4.1前級(jí)放大電路 BH1417射頻射出的功率很小，根本不適合遠(yuǎn)距離發(fā)送，需要進(jìn)行功率放大發(fā)送

34、。放大的實(shí)質(zhì)就是將直流能量轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，前置放大電路采用中頻管9018、C3355、C2053對(duì)1417輸出的信號(hào)進(jìn)行放大。如圖2.8所示； 圖2.8 前級(jí)放大電路 2.4.2 后級(jí)發(fā)送放大電路 后級(jí)電路采用C1917高頻功放管，配合前級(jí)放大可將FM信號(hào)放大到5瓦左右，信號(hào)可覆蓋方圓幾公里的距離。如圖2.9所示; 圖2.9 1917放大電路2.5 編碼電路的設(shè)計(jì)2.5.1 PT2622介紹編碼電路采用PT2622編碼芯片，PT2262/2272是臺(tái)灣普城公司生產(chǎn)的一種CMOS工藝制造的低功耗低價(jià)位通用編解碼電路，PT2262/2272最多可有12位(A0-A11)三態(tài)地址端管腳(懸空,

35、接高電平,接低電平),任意組合可提供531441地址碼,PT2262最多可有6位(D0-D5)數(shù)據(jù)端管腳,設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從17腳串行輸出，可用于無(wú)線遙控發(fā)射電路 編碼芯片PT2262發(fā)出的編碼信號(hào)由：地址碼數(shù)據(jù)碼同步碼組成一個(gè)完整的碼字，解碼芯片PT2272接收到信號(hào)后，其地址碼經(jīng)過(guò)兩次比較核對(duì)后，VT腳才輸出高電平，與此同時(shí)相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，如果發(fā)送端一直按住按鍵，編碼芯片也會(huì)連續(xù)發(fā)射當(dāng)發(fā)射機(jī)沒(méi)有按鍵按下時(shí)，PT2262不接通電源，其17腳為低電平，所以315MHz的高頻發(fā)射電路不工作，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，PT2262得電工作，其第17腳輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號(hào)，當(dāng)17腳為高電平期

36、間315MHz的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號(hào)，當(dāng)17腳為低平期間315MHz的高頻發(fā)射電路停止振蕩，所以高頻發(fā)射電路完全收控于PT2262的17腳輸出的數(shù)字信號(hào)，從而對(duì)高頻電路完成幅度鍵控（ASK調(diào)制）相當(dāng)于調(diào)制度為100的調(diào)幅。2.5.2 PT2622 應(yīng)用電路 PT2262/2272特點(diǎn)：CMOS工藝制造，低功耗，外部元器件少，RC振蕩電阻，工作電壓范圍寬：2.615v ，數(shù)據(jù)最多可達(dá)6位，地址碼最多可達(dá)531441種應(yīng)用范圍。我們這里只采用四位數(shù)據(jù)編碼，其地址達(dá)到16種，足夠校園廣播系統(tǒng)的需求。應(yīng)用電路如圖2.10所示，該發(fā)射模塊體積小，工作電壓范圍極寬（3V12V），發(fā)射功率大，

37、功耗低，廣泛應(yīng)用在簡(jiǎn)易數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸，無(wú)線遙控，防盜報(bào)警等場(chǎng)合。 圖2.10 編碼電路2.6接收模塊設(shè)計(jì)2.6.1 Si4721接收電路 該Si4720/21是第一款單芯片F(xiàn)M廣播收發(fā)器。在一個(gè)單一的，超小型3x3x0.毫米QFN封裝，行之有效的專利數(shù)字架構(gòu)的Si4720/21結(jié)合了而Si470x調(diào)頻與Si471x FM發(fā)射器的無(wú)線電接收機(jī)的功能，提供全面調(diào)頻接收和發(fā)射能力。該裝置利用Silicon Lab的非常成功，證明調(diào)頻技術(shù)，并提供無(wú)與倫比的集成度和性能讓調(diào)頻接收和發(fā)送要添加使用任何便攜式單芯片器件。正如而Si470x和Si471x產(chǎn)品，Si4720/21提供業(yè)界領(lǐng)先的規(guī)模，性能，低功耗和

38、易用性。該Si4720/21的設(shè)計(jì)與Silicon兼容Laboratories的調(diào)頻發(fā)射機(jī)和Si4730/31 Si4710/11調(diào)幅/調(diào)頻接收器。該Si4720/21是第一個(gè)FM廣播收發(fā)器集成電路支持一個(gè)小環(huán)形天線，可到外殼或便攜式設(shè)備電路板集成。Si4721的是業(yè)界第一款單芯片集成的FM廣播收發(fā)器包括發(fā)送和接收歐洲廣播數(shù)據(jù)系統(tǒng)（RDS）和美國(guó)無(wú)線電廣播數(shù)據(jù)系統(tǒng)（RBDS）的支持。 RDS的數(shù)字信息可以從廣播發(fā)送到顯示站名，例如，歌曲的名字和音樂(lè)類別。在歐洲，交替頻率（AF）的信息也提供自動(dòng)改變地方廣播站使用多個(gè)頻率。在傳輸模式下，數(shù)字信息，例如藝術(shù)家姓名，歌曲名稱，音樂(lè)類別，品牌信息可以傳

39、輸和顯示的任何RDS / RBDS接收器。該Si4720/21調(diào)頻接收功能是基于經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的Si4700/01 FM調(diào)諧器。 FMI系列產(chǎn)品，是調(diào)頻輸入接收器的低噪聲放大器和RFGND是射頻回報(bào)。發(fā)送輸出（臺(tái)指選擇權(quán)）直接連接到傳輸只有一個(gè)外部電感器天線來(lái)提供諧波濾波。其應(yīng)用電路如圖2.11所示，其引腳定義如表2.8所示； 圖2.11 si4721應(yīng)用電路引 腳 名 稱 描 述 1 NC 空腳 2 FMI FM輸入 3 RFGND RF地 4 TXO FM傳送連接傳送天線 5 RST 復(fù)位 6 SEN 使能 7 SCLK 連續(xù)時(shí)鐘輸入 8 SDIO 串行數(shù)據(jù)輸入-輸出 9 RCLK 外部參考振蕩

40、器輸入 10 VIO 輸入/輸出電源電壓 11 VDD 電源 12 GND 地 13 ROUT/DIO 右聲道輸出 14 LOUT/DFS 左聲道輸出 15 RIN/DIO 右聲道輸入 16 LIN/DFS 右聲道輸入 17 GPO3/DCLK 通用位同步時(shí)鐘 18 GPO2 通用口2 19 GPO1通用口1 20 NC 空腳 表2.8 si4721引腳定義2.7 接收電路功放電路音頻信號(hào)從si4721解調(diào)出來(lái)后功率很小需要放大電路放大才能廣播出去，這里我們采用音頻功放2030為核心的功放電路。TDA2030是德律風(fēng)根生產(chǎn)的音頻功放電路，采用V型5 腳單列直插式塑料封裝結(jié)構(gòu)。如圖1所示，按引腳

41、的形狀引可分為H型和V型。該集成電路廣泛應(yīng)用于汽車立體聲收錄音機(jī)、中功率音響設(shè)備，具有體積小、輸出功率大、失真小等特點(diǎn)。并具有內(nèi)部保護(hù)電路。意大利SGS公司、美國(guó)RCA公司、日本日立公司、NEC公司等均有同類產(chǎn)品生產(chǎn)，雖然其內(nèi)部電路略有差異，但引出腳位置及功能均相同，可以互換。其應(yīng)用電路圖如2.12所示。它具有以下特點(diǎn)：1 外接元件非常少。 輸出功率大，Po=18W(RL=4)。2 采用超小型封裝（TO-220）,可提高組裝密度,開機(jī)沖擊極小。3 內(nèi)含各種保護(hù)電路，因此工作安全可靠。主要保護(hù)電路有：短路保護(hù)、熱保護(hù)、地線偶然開路、電源極性反接（Vsmax=12V）以及負(fù)載泄放電壓反沖等。 圖2

42、.12 TDA2030常用電路圖2.8 電源的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用穩(wěn)壓直流電源，我們選用集成穩(wěn)壓器CW7812和CW7805。集成穩(wěn)壓器是將穩(wěn)壓電路和保護(hù)電路集成在一起，它具有體積小、可靠性高、使用方便、靈活、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。綜合以上各個(gè)部分的設(shè)計(jì)，得出電路的總體圖如圖2.13所示： 圖2.13 穩(wěn)壓直流電源 2.9 電路總原理圖系統(tǒng)電路由單片機(jī)最小系統(tǒng)、獨(dú)立式鍵盤、液晶顯示模塊、FM信號(hào)發(fā)射模塊發(fā)送放大模塊、編碼電路模塊接收模塊、接收放大模塊組成，整體電路原理圖見附錄1。3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)軟件概述軟件系統(tǒng)在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中尤其重要，基本功能大部分是由軟件完成的，發(fā)揮功能的關(guān)鍵控制部分同樣需要

43、軟件的密切配合才能順利實(shí)現(xiàn)。鑒于軟件設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和規(guī)模性，我們采用KEIL編譯器支持的C語(yǔ)言編程，放棄了效率高但可讀性不強(qiáng)的匯編語(yǔ)言。3.2 單片機(jī)I/O口資源分配P5口：液晶三態(tài)數(shù)據(jù)線接口P6.0：寫指令/寫數(shù)據(jù)控制信號(hào)P6.1：數(shù)據(jù)輸入/輸出控制信號(hào)P6.2：液晶使能信號(hào)接口P6.3、P6.4：液晶片選信號(hào)接口P6.5：液晶復(fù)位信號(hào)接口P7.0P1.6：矩陣鍵盤接口 3.3 發(fā)送程序流程圖3.3.1 發(fā)送主程序流程圖發(fā)送系統(tǒng)主程序主要完成單片機(jī)及系統(tǒng)各部件的初始化和實(shí)現(xiàn)各功能子程序的調(diào)用，對(duì)頻率選擇、步進(jìn)、接收機(jī)選擇顯示。主程序流程圖如圖3.1所示。圖3.1 主程序流程圖3.3.2 發(fā)送子

44、程序流程圖系統(tǒng)子程序主要由按鍵中斷子程序、選擇接受機(jī)采樣子程序、發(fā)射頻率設(shè)定子程序和液晶顯示子程序組成。（1） 按鍵中斷子程序按鍵所得鍵值通過(guò)液晶顯示是整個(gè)系統(tǒng)所能直接觀察的對(duì)象，是調(diào)試結(jié)果的依據(jù)，其流程圖如圖3.2所示。 圖3.2 按鍵中斷流程圖 （2）選擇接受機(jī)子程序 選擇接受機(jī)的判定是通過(guò)單片機(jī)給編碼芯片2622的地址線發(fā)地址信號(hào)，通過(guò)編碼模塊發(fā)送出去。流程圖如圖3.3所示；（3） 頻率設(shè)定子程序本發(fā)射系統(tǒng)的發(fā)射頻率范圍是從87.7MHz到107.9MHz，具體頻率值所對(duì)應(yīng)的輸出頻率參照頻率表2.7：其流程圖如圖3.4； 圖3.3 選擇接收機(jī)流程圖 圖3.4 頻率設(shè)定流程圖（4） LCD

45、顯示子程序根據(jù)FYD12864-0402B芯片的時(shí)序和參數(shù)，LCD顯示子程序包括對(duì)12864芯片初始化、寫地址命令和寫數(shù)據(jù)三部分組成，LCD顯示子程序流程圖如圖3.5所示。 圖3.5 LCD顯示子程序流程圖3.4 接收程序流程圖 接收控制單片機(jī)讀取si4721解碼地址信息，打開輸出使能，輸出廣播信號(hào)。其流程圖如圖3.5所示；圖3.6 接收流程圖 4 調(diào)試4.1 硬件調(diào)試這里的硬件調(diào)試是指發(fā)送模塊的調(diào)試，它在整個(gè)系統(tǒng)中唯一可以脫離軟件的信號(hào)處理模塊。在元器件焊接完成后，我們仔細(xì)檢查、耐心檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)電路沒(méi)有問(wèn)題，但當(dāng)我們把音源導(dǎo)進(jìn)發(fā)送模塊后，打開收音機(jī)調(diào)至對(duì)應(yīng)頻率發(fā)現(xiàn)沒(méi)有信號(hào)，起初我們以為是器件焊接所致，可當(dāng)我們直接把天線直接接到BH1417的信號(hào)輸出端時(shí)，發(fā)現(xiàn)收音機(jī)接受到相關(guān)聲音，于是我們確定是發(fā)送放大電路出現(xiàn)問(wèn)題，經(jīng)我們遍檢查后，果然放大電路出現(xiàn)了虛焊問(wèn)題?？梢?，在我們焊接元器件時(shí)，一定要認(rèn)真仔細(xì)對(duì)待。剛開始調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)音質(zhì)不是很好，經(jīng)過(guò)仔細(xì)調(diào)接可調(diào)電感、電容，最后達(dá)到了較理想的效果。4.2 軟件調(diào)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)、調(diào)試的過(guò)程如圖4.1所示源程序編輯 C編Y有語(yǔ)法錯(cuò)誤？ 動(dòng)態(tài)在線