實(shí)測簡化版TEA5767調(diào)頻收音模塊

實(shí)測簡化版TEA5767調(diào)頻收音模塊

圖1?完整版模塊圖2?簡化版模塊放暑假了，終于有時(shí)間和心愛的單片機(jī)結(jié)伴而行啦。這次用單片機(jī)來執(zhí)行什么任務(wù)呢？筆者正在思考這個(gè)問題時(shí)，無意中看到了妻子正在用手機(jī)一邊發(fā)短信一邊聽廣播。我的眼前一亮，早就有資料介紹過，現(xiàn)在的數(shù)碼產(chǎn)品（如手機(jī)、MP3、MP4、PDA等）中，接收調(diào)頻廣播大都是由TEA5767調(diào)頻收音模塊來完成的。TEA5767調(diào)頻收音模塊是通過I2C總線或3線總線通信方式來控制的，我何不用單片機(jī)來駕馭它，制作一個(gè)數(shù)控調(diào)頻收音機(jī)呢？說干就干，馬上上淘寶網(wǎng)搜尋出售TEA5767調(diào)頻收音模塊的商家信息，一下子搜索出了140多個(gè)出售TEA5767模塊的商家。這些商家標(biāo)出的信息引起了我的注意，“完整版TEA5767模塊7元，簡化版（又稱簡版、簡體版）4.5元”、“簡化版和完整版相比，非立體聲而且頻段和接收能力有弱化，完整版可穩(wěn)定接收12個(gè)臺，簡化版只能接收4、5個(gè)臺”。完整版和簡化版的TEA5767調(diào)頻收音模塊實(shí)物照片如圖1、圖2所示。從實(shí)物照片可以看出，簡化版模塊上的元件數(shù)量比完整版模塊上的元件數(shù)量有所減少，即電路作了適當(dāng)?shù)木啠蚁脒@也是簡化版稱呼的由來吧；元件減少了，成本自然降低了，簡化版模塊自然比完整版模塊便宜啦。簡化版稱呼的由來與價(jià)格便宜我們從實(shí)物對比可以分析出來，那么簡化版與完整版相比是不是性能也被“簡化”了？真的像商家所說的那樣“簡化版和完整版相比，非立體聲而且頻段和接收能力有弱化，簡化版只能接收4、5個(gè)臺”？商家的這句話表達(dá)出了簡化版模塊的三個(gè)問題：不是立體聲音頻輸出、收音接收頻段變窄、靈敏度降低了。真的如此嗎？如果真的存在上述三個(gè)問題，廠家為什么還要生產(chǎn)簡化版模塊？他還有市場生存空間嗎？這一連串的問題激發(fā)了我的探究欲望，我決定同時(shí)購買簡化版模塊、完整版模塊，進(jìn)行對比測試，一探究竟，揭開這些“謎團(tuán)”。測試環(huán)境北京市區(qū)，鋼筋水泥澆筑樓房的8層。80cm軟導(dǎo)線作為接收天線。模塊輸出的音頻信號送入立體聲有源音箱放大?？刂齐娐啡鐖D3所示，在萬能板上搭焊的電路實(shí)物照片如圖4所示，數(shù)碼管用來顯示接收電臺的頻率?？刂栖浖肅語言編寫，編譯環(huán)境為KeilμVision3。單片機(jī)與模塊之間采用I2C總線通信方式。簡化版模塊、完整版模塊各一塊，iAUDIOU2MP3播放器一臺（其內(nèi)部也是采用TEA5767調(diào)頻收音模塊來接收調(diào)頻廣播），三者進(jìn)行對比測試。TEA5767調(diào)頻收音模塊的各控制字節(jié)的含義及基本控制方法可參看TEA5767HN芯片技術(shù)文檔。這里不再贅述。初步測試——效果令人滿意測試方法：筆者居住的地區(qū)有14個(gè)調(diào)頻廣播電臺，將這些電臺的頻率逐一通過單片機(jī)寫入模塊進(jìn)行接收，即人工指定接收頻率。這14個(gè)調(diào)頻廣播電臺的頻率分布如表1所列。測試結(jié)果讓筆者很驚喜，簡化版模塊14個(gè)電臺全部順利接收到了，除了接收中央人民廣播電臺音樂之聲90.0MHz背景噪聲大些外，其他臺聲音干凈清晰，尤其是收聽音樂類節(jié)目時(shí)，立體感很強(qiáng)，音質(zhì)優(yōu)美動(dòng)聽，TEA5767調(diào)頻收音模塊完全可以作為音響系統(tǒng)中的優(yōu)質(zhì)節(jié)目源。完整版模塊接收這14個(gè)電臺自然不在話下了，接收中央人民廣播電臺音樂之聲90.0MHz也有背景噪聲。iAUDIOU2MP3播放器接收中央人民廣播電臺音樂之聲90.0MHz、北京音樂臺97.4MHz有背景噪聲。測試結(jié)論：在接收電臺的同時(shí)，用單片機(jī)讀取TEA5767HN的立體聲指示位，此位指示為1，表明是立體聲接收狀態(tài)，實(shí)際收聽效果也證明了簡化版模塊是立體聲音頻輸出。波段低端的北京文藝臺87.6MHz與波段高端的北京城市管理廣播107.3MHz都順利接收到了，可以證明簡化版模塊接收頻段范圍符合我國的調(diào)頻廣播頻率范圍87～108MHz。主觀感覺簡化版模塊的工作效果令人滿意。靈敏度檢測——確有降低測試方法：人工設(shè)定接收頻率，每接收一個(gè)電臺，都用單片機(jī)讀取一次TEA5767HN內(nèi)部的ADC電平值，并通過數(shù)碼管顯示（原來數(shù)碼管是用來顯示電臺頻率的）。測試結(jié)果如表2所列。測試結(jié)論：從TEA5767HN的內(nèi)部組成電路方框圖可知，ADC電平值反映了接收電臺的信號強(qiáng)度，但是這個(gè)信號強(qiáng)度也和模塊的靈敏度有關(guān)，在測試環(huán)境和測試條件都相同的情況下，接收相同的電臺，靈敏度高則ADC電平值也相應(yīng)提高，靈敏度低則ADC電平值也相應(yīng)降低。從表2的測試結(jié)果可以看出，簡化版模塊確實(shí)比完整版模塊靈敏度降低了。自動(dòng)搜臺檢測程序的編寫探討上面的測試都是人工設(shè)定接收頻率，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中要通過單片機(jī)的控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)搜索電臺，這樣才具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。自動(dòng)搜臺的檢測與判斷要由軟件來實(shí)現(xiàn)。1.傳統(tǒng)自動(dòng)搜臺的軟件操作流程（以向上搜索為例）這種搜索方式是技術(shù)文檔推薦的操作流程。流程圖如圖5所示。從流程圖中可以看到，判斷是否搜索到有效電臺要經(jīng)過兩個(gè)判斷過程。第一步，中頻判斷。讀取TEA5767內(nèi)中頻計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值，此計(jì)數(shù)值代表了中頻頻率，判斷中頻頻率是否符合要求，即中頻頻率是否在0x31至0x3e范圍內(nèi)，如果符合要求則進(jìn)行第二步判斷。0x31至0x3e的范圍是技術(shù)文檔中給出的中頻范圍。第二步，電平判斷。讀取TEA5767內(nèi)ADC電平值，此值代表了接收電臺的信號強(qiáng)度，如果電平值大于設(shè)定的閾值，則證明搜索到了一個(gè)有效電臺，此時(shí)可以停止搜索，收聽這個(gè)電臺的廣播了。如果想繼續(xù)搜索其他電臺，則從流程圖中的S點(diǎn)重復(fù)這些判斷步驟就可以了。ADC電平值的范圍是0～15，設(shè)定的閾值要在這個(gè)范圍之內(nèi)，閾值太小會(huì)出現(xiàn)假臺，閾值太大會(huì)漏臺。在上面兩步的判斷過程中，只要有一步不符合要求，就返回S點(diǎn)，增加步進(jìn)值后繼續(xù)搜索，直至兩步判斷都通過為止。當(dāng)頻率增加到頻段上限值（即BLF=1）時(shí)，退出自動(dòng)搜索狀態(tài)。之所以要作兩步判斷，是為了排除假臺（電臺的鏡像頻率）及干擾信號引起的誤動(dòng)作。按照上面的流程圖筆者編寫了自動(dòng)搜索程序，用此程序控制簡化版模塊時(shí)，將電平判斷中的閾值根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行了合理的設(shè)置后，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)搜索，但是效果不理想。14個(gè)電臺都搜索到了，也搜索到了4個(gè)假臺。將電平判斷中的閾值調(diào)高后，搜索到假臺的問題雖然消失了，又出現(xiàn)了漏臺的問題，有3個(gè)信號較弱的電臺在自動(dòng)搜索中漏掉了。不管怎樣調(diào)整閾值，出現(xiàn)假臺和漏臺的問題都無法兼顧解決，總是顧此失彼。完整版模塊用此程序控制時(shí)同樣存在相同的問題。2.問題的分析漏臺的問題容易理解，由于閾值設(shè)置偏高，弱臺的ADC值低于此閾值，就被判斷程序排除掉了，引起了漏臺。

在出現(xiàn)假臺的時(shí)候，筆者發(fā)現(xiàn)了如下規(guī)律：假臺都是出現(xiàn)在有效電臺的兩側(cè)，可以收聽，但效果很差；有效電臺左側(cè)的假臺頻率為f假=f－100kHz，有效電臺右側(cè)的假臺頻率為f假=f＋100kHz，f為有效臺的頻率。之所以可以搜索到假臺，是因?yàn)榧倥_的頻率和有效臺的頻率很接近，假臺的信號頻率經(jīng)過混頻后也可以得到225kHz左右的中頻信號，從而進(jìn)入中頻放大器得到放大，放大后可以由ADC電路轉(zhuǎn)換出ADC電平值，當(dāng)ADC電平值大于或等于程序中的檢測閾值時(shí)，就被認(rèn)為是“有效臺”了。因?yàn)榧倥_處于有效臺的兩側(cè)，是有效臺的鏡像頻率，所以假臺的信號強(qiáng)度要比有效臺弱，ADC值自然也比有效臺低了，既然ADC電平值存在區(qū)別，就可以利用這個(gè)差異排除假臺，選出有效臺了。筆者根據(jù)上述分析思路設(shè)計(jì)出了下面的自動(dòng)搜臺判斷方法。3.兩次ADC電平閾值判斷，逐次逼近搜臺法這種自動(dòng)搜臺方法的流程圖如圖6所示。仍以向上搜索為例。

在此方法中，筆者去掉了中頻判斷環(huán)節(jié)，因?yàn)榧倥_的信號頻率經(jīng)過混頻后也可以得到225kHz左右的中頻信號，因此中頻判斷環(huán)節(jié)不能夠把假臺排查出來。工作流程分析第一次ADC電平閾值判斷，這是對電臺的初篩。這時(shí)的閾值1設(shè)置得比較低（低于閾值2），這樣的設(shè)置是為了避免漏掉信號弱的弱臺。如果ADC值小于閾值1，則認(rèn)為無臺，返回S點(diǎn)增加步進(jìn)值后繼續(xù)搜索。如果ADC值大于等于閾值1，則認(rèn)為搜索到一個(gè)電臺，此時(shí)將f增加100kHz，并寫入模塊，之后進(jìn)行第二次ADC電平閾值判斷。第二次ADC電平閾值判斷，如果f增加100kHz后檢測到的ADC值大于等于閾值2（閾值2大于閾值1），則f增加100kHz后接收的電臺是有效臺，在第一次ADC電平閾值判斷中用頻率f搜索到的是假臺，因?yàn)榧倥_的信號強(qiáng)度要比有效臺弱（閾值1<閾值2）。這樣通過第二次ADC電平閾值判斷，將有效臺左側(cè)的假臺排除掉了。如果f增加100kHz后檢測到的ADC值小于閾值2，則在第一次ADC電平閾值判斷中用頻率f搜索到的是有效臺，此時(shí)要將先前增加的100kHz減掉，并寫入模塊。在第二次ADC電平閾值判斷結(jié)束后，如果想繼續(xù)搜索，則在當(dāng)前的頻率基礎(chǔ)上增加100kHz，之后返回S點(diǎn)繼續(xù)搜索。在當(dāng)前的頻率基礎(chǔ)上增加100kHz的目的是消除有效臺右側(cè)的假臺。向下搜索的流程與向上搜索的流程相同，只是要將f加步進(jìn)值改為f減步進(jìn)值，讀者可參照圖6畫出流程圖。筆者用這種搜索判斷方法編寫了自動(dòng)搜臺程序。在合理的設(shè)置閾值1與閾值2后，在自動(dòng)搜臺時(shí)既無假臺出現(xiàn)，也沒有漏掉弱臺，在兩個(gè)版本的收音模塊上應(yīng)用效果都比較理想。至于商家所說的“簡化版只能接收4、5個(gè)臺”，應(yīng)當(dāng)是自動(dòng)搜索程序沒有編寫好產(chǎn)生