基于单片机的数字调频收音机的毕业设计论文管理资料.docx
《基于单片机的数字调频收音机的毕业设计论文管理资料.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的数字调频收音机的毕业设计论文管理资料.docx（40页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
基于单片机的数字调频收音机的毕业设计论文管理资料
毕业设计（论文）
题目：
基于单片机的数字调频收音机的设计
学生姓名：
学号：
所在学院：
专业班级：
届别：
指导教师：
皖西学院本科毕业设计（论文）创作诚信承诺书
：
所提交的毕业设计（论文），题目《基于单片机的数字调频收音机》是本人在指导教师指导下独立完成的，没有弄虚作假，没有抄袭、剽窃别人的内容；
（论文）所使用的相关资料、数据、观点等均真实可靠，文中所有引用的他人观点、材料、数据、图表均已标注说明来源；
3.毕业设计（论文）中无抄袭、剽窃或不正当引用他人学术观点、思想和学术成果，伪造、篡改数据的情况；
：
学校对毕业设计（论文）中的抄袭、剽窃、弄虚作假等违反学术规范的行为将严肃处理，并可能导致毕业设计（论文）成绩不合格，无法正常毕业、取消学士学位资格或注销并追回已发放的毕业证书、学士学位证书等严重后果；
、学校组织的毕业设计（论文）检查、评比中，被发现有抄袭、剽窃、弄虚作假等违反学术规范的行为，本人愿意接受学校按有关规定给予的处理，并承担相应责任。
学生（签名）：
日期：
年月日
3
3
3
4
2单片机AT89C52的介绍4
4
5
6
3FM芯片简介8
TEA5767芯片简介8
TEA5767寄存器描述10
FM模块介绍13
4I2C总线简介14
5硬件电路设计17
17
电路装配注意事项19
6软件设计19
20
21
22
参考文献：
23
基于单片机的数字调频收音机的设计
学生：
王洋（指导老师：
黄老师）
（皖西学院信息工程学院）
摘要:
科学技术的日益进步和发展，传统的收音机存在许多弊端如体积大、调谐不方便稳定性不好，这些弊端导致传统收音机不能满足人们的生活需求，所以这次研究的课题是关于单片机的数字调频收音机的，目的是为解决传统的调频收音机方案中存在的诸多弊端,本实验设计包含硬件电路、软件设计流程和系统测试。
数字调频立体收音机的MCU采用AT89C52单片机，其中单片机是本系统的核心器件。
设计中通过单片机AT89C52控制芯片TEA5767完成对调频广播（频率介于88MHZ到108MHz之间）的接收。
设计方案中显示搜索频率芯片是TEA5767,然后数码管直观的反应出来，频率的调节是通过按键操作完成的。
关键词:
数字调频收音机；AT89C52；TEA5767；AT89C52接口；
BasedonsinglechipFMradio
Student:
（FacultyAdviser：
、）
（CollegeofBiologicalandPharmaceuticalEngineering,WestAnhuiUniversity）
Abstract:
Withtheprogressanddevelopmentofscienceandtechnology,thetraditionalradiovolumebig,shortcomingsandsoontuninginconvenientstabilityisbad,can'tmeetthedemandofpeople'slife,thedesignoftopicisbasedonsinglechipmicrocomputerdigitalFMradiodesigntosolvetheproblemexistinginthetraditionalfrequencymodulationschemeisbig,theshortcomingsoftuninginconvenient,stabilityisbad,thisexperimentincludesthedesignofhardwarecircuit,softwaredesignprocess,andsystemFMstereoradioUSESAT89C52MCUmicrocontroller,includingMCUisthecorecomponentofthisexperimentusingBU2614phase-lockedloopfrequencysynthesizerwithsingle-chipmicrocomputerAT89C52interface,achieve88MHZto108MHZFMradiodesignwithTEA5767displayingsearchfrequency,throughdigitaltubedisplay,andbuttonsadjustthefrequency.
Keyword：
DigitalFMradio；AT89C51；TEA5767：
AT89C52
前言
随着科学技术的进步，人们的日常的生活发生了翻天覆地的变化，同时人们的生活水平也越来越高，同时收音机也深入人们的日常生活，但简单的独立的半导体收音机不能满足人们的生活需要了，技术研究人员不断地研究使收音机的存在方式也在发生变化，最早的收音机是独立式半导体构成的。
但现如今都是单片机集成的。
21世纪以来，通信技术的快速发展，在无线电通信的各个领域中都广泛的应用锁相环和频率合成技术，而这一技术成为收音机的主要控制方式。
本文主要介绍基于单片机的数字调频收音机。
1设计方案
这次主要设计个简易的数字调频收音机，调频主要的含义是频率调制，频率调制也就是将原来等幅恒频的高频信号的频率，伴随着调制信号的幅度变化而变化，调频收音机（FMRadio）就是接收这些频率调制的无线电信号并经过解调还原成原信号的电子设备。
调频收音机电路一般包括很多的部分，有接收天线、振荡器、混频器、AGC（自动增益控制）、中频放大器、中频限幅器、中频滤波器、鉴频器、低频静噪电路、搜索调谐电路、信号检测电路及频率锁定环路、音频输出电路等组成。
设计中的控制模块的主要器件是单片机AT89C52，FM模块的主要器件是芯片TEA5767，功放模块的主要器是TDA2030。
设计个简易的数字调频收音机系统框图如下：
图1系统的方案框图
方案一:
单片机AT89C52是由美国的ATmel公司推出生产的低电压和具有高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件生产按照ATMEL公司的技术生产标准即高密度和非易失性存储，更重要的是兼容MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，单片机AT89C52功能强大可以提供给我们各种操作的空间。
方案二：
系统的主要控制器要是采用FPGA（可编辑逻辑阵列）。
虽然这个期间可以完成多种繁杂的逻辑功能同时体积小、稳定性好。
但FPGA价格昂贵。
价格决定FPGA只会用在大规模繁杂的操作系统。
对这两种作比较，性能方面FPGA显示出其独特的优越性，但考虑到价格较高的原因，所以决定选用更合适的AT89C52单片机同时。
另外数字调频收音机操作系统较为简单，FPGA的高性能优势在收音机的操作系统上得不到体现，这就造成资源的浪费。
由于AT89C52完全能满足本设计系统的造作要求，性能方面满足，价格也很便宜。
各方面综合考虑单片机AT89C52更适合本次设计。
关于无线模块的两种不同选择方案：
方案一:
采用无线芯片TEA5767，并自己设计外围电路。
方案二：
设计使用厂商生产的现成TEA5767模块。
对比上述两种方案，方案一中存在的难题就是自己设计电路还要进行焊接工作，众所周知芯片TEA5767采用独特的FVQFN40（耐热的薄型四脚扁平封装）封装，短时间内根本不可能实现硬件功能的。
本设计只能采用现成的TEA5767的模块，设计选择方案二。
方案一：
设计选用数码管显示收音机的频率。
数码管只有一个8位I/O端口，这样接口就十分简单，一般数码管的价格便宜，使用寿命长，功耗也小。
数码管的显示亮度可以通过电流进行调整，数码管有较高的亮度能够清楚的显示亮度，便于用肉眼进行观察。
方案二：
LCD液晶显示具有优点是：
较数码管可以显示更多的数字或者字符，人机界面更加优越，对操作系统的占有率低，对人机界面的优越性决定了液晶显示人性化的
一面。
相比于数码管显示不足的地方是价格过高，亮度较低，不便于观察数据
芯片TEA5767音频输出方式有立体声方式和单声道输出方式，不同的输出方式的程序设定不同，设计可以根据具体的需要设定，从降低设计的难度角度出发，设计中采用单声道输出方式。
本设计的功放芯片是TDA2030，另外供电电压是5V。
2单片机AT89C52的介绍
图2单片机AT89C52引脚分布图
性能介绍：
（1）AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机。
（2）具有4K字节可反复擦写的程序存储器（PENROM）和128字节的存取存储器（RAM）。
（3）采用ATMEL公司的高密度、不容易丢失存储数据。
（4）能和MCS-51系列的单片机兼容。
引脚说明：
（1）AT89C52共有40个引脚。
（2）引脚按功能分3类：
电源和时钟引脚、编程控制引脚、I/O口引脚。
（3）VCC（40）脚、GND（20脚）-单片机电源引脚。
（4）XTAL1（19脚）、XTAL2（18脚）-外接时钟引脚。
（5）RST（9脚）-单片机复位引脚。
（6）I/O口引脚-P0口、P1口、P2口和P3口。
单片机AT89C52通过内部方式和外部方式这两种不同的方式分别产生时钟。
内部放大器的主要组成部分是单片机AT89C52内部的高增益反相放大器，内部放大器的输入端是引脚XTAL1而输出端是引脚XTAL2。
内部放大器和石英晶体都是自然振荡器重要组成部分。
设计中值得注意的地方1、电容的数值在30pf左右效果最佳。
因为电容数值对振荡器是否稳定和起振的快慢其决定性作用。
2、，在这个范围内的频率数值越大越好。
频率越高代表系统的时钟频率也会越快单片机的运行更加流畅。
AT89C52常选择振荡频率12MHz的石英晶体。
下面是单片机时钟电路图：
（a）内部震荡电路（b）外部震荡电路
图3时钟电路图
要对单片机进行初始化操作必须进行复位操作，复位操作是把高电平加到复位管脚（RST）上，同时时间超过两个机器周期以上，一般的手动操作的时间会超过两个机器周期。
当系统进行复位操作时，单片机初始化为0000H，同时也意味着程序从0000H处开始执行。
复位操作不仅能对系统进行正常的初始化还能摆脱程序运行时出现错误和系统处于死锁的情况。
图4单片机复位电路
电源是给电路供给电压的装置。
通俗来说电源就是能把以其它形式存在的能量转变成电能的实验装置。
电源的主要做用就是给电路提供电能，所以电源别称电源供应装置。
维持计算机正常的工作的电能都是电源提供的。
计算机工作的快慢和使用寿命的长短都跟电源的功率大小、电压是否稳定多决定的。
本系统电能来源是电源模块提供。
设计系统中存在的难题就是步进电机的工作电压是12V,单片机的工作电压是5V。
要顺利完成此次设计必须解决这个问题，最终的解决办法就是给电路加上稳压芯片。
设计中用到的稳压芯片是LM7805。
它的主要作用就是12V电源处理后给单片机正常使用。
测试后的结果是12V的电压能满足原器件的运行要求。
图5集成稳压器7805内部结构
方案中的电源电路组成部分分为：
7805集成稳压器、桥式整流电路滤波电容和指示灯。
该电路中核心的器件是7805稳压器，内部结构图如上图所示：
（1）调整管
调整管的位置是在输入端和输出端之间部位，但负载电流存在波动时，调整便进入工作状态，通过调节本身的集-射压降从而保持输出电压稳定。
在本电路中，调整管的主要组成元件是两个三极管，三极管复合组成调整管。
复合组成的好处体现在使用小数值的电流能调节带动大数值的输出电流，并且提高了输入电阻
（2）放大电路
放大电路是先把基准电压和从输出端采样得到的电压对比，再将其电压数值进行放大然后送到调整管的基极。
放大倍数愈大，则稳定性能愈好。
本设计中的放大管也是经过复合组成的，电路组态是采取有源负载的共射接法，能够对电压进行高倍数放大。
（3）基准电源
基准电源是否稳定决定输出电压是否稳定。
在这个稳压器中，基准源是具有间隙式的，这样的基准源好处是噪声低、温漂低。
并且多应用在集成稳压器中。
（4）采样电路
两个分压电阻构成采样电源，作用是把输出电压的部分送到放大电路的输入电路中。
（5）启动电路
启动电路的功能是在直流输入电压输入的时候，确保调整管、放大电路、基准电源能够获得工作电流并正常的工作，集成稳压电路能够正常工作的时候自动断开，没及时断开将会影响稳压电路的正常工作。
（6）保护电路
集成稳压电路中的包含三种保护电路都集成在芯片内部，它们分别是：
限流保护电路、过热保护电路、过压保护电路。
3FM芯片简介
TEA5767芯片简介
关于FM模块的介绍如下。
这模块的主要元件是由飞利浦公司生产的TEA5767芯片。
这个芯片采用HVQFN40封装，这种封装将具有全部的FM功能集成在一个大小不到6*6平方米的小方块上。
下面是TEA5767的数据参数：
。
一般设定为3V。
接收的频率在87MH到108MH之间。
下面是TEA5767的具体引脚分布图和应用结构图：
图6TEA5767芯片引脚分布
表格1TEA5767管脚定义
管脚
定义
管脚
定义
1
空脚
21
空脚
2
锁相环输出
22
左声道输出
3
本振
23
右声道输出
4
本振
24
软静音时间常数
5
本振电源
25
检波输出
6
数字地
26
基准
7
数字电源
27
中频中心频率调整时间常数
8
数据线
28
中频限幅器退藕1
9
时钟线
29
中频限幅退藕2
10
空脚
30
空脚
11
三线读写控制
31
空脚
12
总线模式选择
32
增益控制
13
总线使能端
33
模拟地
14
软口1
34
模拟电源
15
软口2
35
射频输入1
16
晶振
36
高频地
17
晶振
37
射频输入2
18
相位滤波
38
高放AGC时间常数
19
导频低通滤波
39
锁相环开关输出
20
空脚
40
空脚
图7TEA5767应用结构框
TEA576有如下的特征：
（1）高敏捷、低噪声、低电压、低功耗的高频放大器。
（2）FM模块中的混频器能接收欧美频段（）或日本频段（76-91MH）。
（3）射频可以自动增益控制，而且LC调谐振荡器仅需要固定片装电感。
（4）内部存在FM解调器就不需要外部的鉴频器，同时在芯片内部就可以完成FM中频选择性。
（5）参考时钟有两种方式产生：
（a）通过振荡器（）产生。
（b）直接从外部输入时钟信号（）。
（6）集成锁相环调谐系统
（7）获取中频技术其数值和高频信号电平是通过I2C总线获得，可以进行自动调谐。
TEA5767寄存器描述
编写程序的关键是理解芯片的寄存器。
单片机和TEA5767之间有两种通信方式，
（1）I2C模式，
（2）三线模式，这里采用I2C模式。
TEA5767的寄存器总共有五位，数据进
行通信使得读写顺序：
地址——数据字节1——数据字节2——数据字节3——数据字节4——数据字节5，下面是芯片寄存器的说明。
（1）芯片寄存器地址格式如下
表格2芯片寄存器地址
IC地址
模式
1
1
0
0
0
0
R/非W
R/W=0为读模式；R/W=1为写模式
（2）在写模式下的5个数据字节的格式和各位的说明。
表格3数据字节1字说明
位7（高位）
位6
位5
位4
位3
位2
位1
位0（低位）
MUTE
SM
PLL13
PLL12
PLL11
PLL10
PLL9
PLL8
表格4数据字节1位描述
位号
符号
描述
7
MUTE
值为0，左右声道正常工作；值为1，左右声道被静音；
6
SM
SM值为1，搜索模式；SM值为0，不再搜索模式。
5到0
PLL[13:
8]
设定用于搜索和预设的可编程频率合成器。
表格5数据字节2字节格式
位7（高位）
位6
位5
位4
位3
位2
位1
位0（低位）
PLL7
PLL6
PLL5
PLL4
PLL3
PLL2
PLL1
PLL0
表格6数据字节2位描述
位号
符号
描述
7到0
PLL[7:
0]
设定用于搜索和预设的可编程频率合成器。
表格7数据字节3字节格式
位7（高位）
位6
位5
位4
位3
位2
位1
位0（低位）
SUD
SSL1
SSL0
HLSI
MS
ML
MR
SWP1
表格8数据字节3位描述
位号
符号
描述
7
SUD
SUD的值为1，增加频率搜索；SUD的值为0，减小频率搜索。
6和5
SLL[1：
0]
搜索停止标准：
见下表。
4
HLSI
高/低充电电流切换：
HLSI=1，高充电电流；HLSI=0，低充电电流。
3
MS
立体声/单声道：
MS=1，单声道；MS=0，立体声。
2
ML
左声道静音：
ML=1，左声道静音并置立体声，ML=0，左声道正常。
1
MR
右声道静音：
MR=1，右声道静音并置立体声，MR=0，右声道正常。
0
SWP1
软件可编程端口1：
SWP1=1，端口1高电平；SWP1=0，端口1低电平。
注：
搜索停止标准设定
表格9搜索停止标准
SSL1
SSL2
搜索停止标准
0
0
在搜索模式下禁止
0
1
低：
ADC值输出大小为5
1
0
中：
ADC值输出大小为7
1
1
高：
ADC值输出大小为10
表格10数据字节4字节格式
位7（高位）
位6
位5
位4
位3
位2
位1
位0（低位）
SWP2
STBY
BL
XTAL
SMUTE
HCC
SNC
SI
表格11数据字节4位描述
位号
符号
描述
7
SWP2
软件可编程端口2：
SWP2值为1，端口2高电平；
SWP2值为0，端口2低电平。
6
STBY
等待：
STBY值为1，处于待机模式，
STBY值为0，退出待机模式。
5
BL
波段制式：
BL值为1，日本调频制式；
BL值为0，美国/欧洲调频制式。
4
XTAL
假如XTAL值为1，那么；
假如XTAL值为0，那么fxtal值一定为13MHz。
3
SMUTE
软件静音：
SMUTE值为1，软静音模式打开；
SMUTE值为0，软静音模式关闭。
2
HCC
白电平切割：
HCC值为1，高电平切割打开，
HCC值为0，高电平切割关闭。
1
SNC
立体声噪声去除：
如果SNC值为1，立体声消噪除打开，
如果SNC指0，立体声消噪除关闭。
0
SI
搜索标志位：
SI值为1，SWPORT1输出准备好信号；
SI值为0，SWPORT1作为软件可编程端口1用。
表格12数据字节5字节格式
位7（高位）
位6
位5
位4
位3
位2
位1
位0（低位）
PLLREF
DTC
------
------
------
------
------
------
表格13数据字节5位描述
位号
符号
描述
7
PLLREF
如果PLLREF值为1，的锁相环参考频率启用；
如果PLLREF值为0，的锁相环参考频率关闭。
6
DTC
如果DTC值为1，去加重时间常数为75us；
如果DTC值为0，去加重时间常数为50us。
5到0
------
未用，状态需要考虑。
（3）在写模式下5个数据字节的说明。
表格14数据字节1字节样式
位7（高位）
位6
位5
位4
位3
位2
位1
位0（低位）
RF
BLF
PLL13
PLL12
PLL11
PLL10
PLL9
PLL8
表格15数据字节1位描述
位号
符号
描述
7
RF
准备好标志：
RF值为1，表示有一个频道被搜到；
RF值为0，没有频道被搜所到。
6
BLF
波段制式：
BLF值为1，一个制式已经符合；
BLF值为0，没有制式已经符合
5到0
PLL[13：
8]
用于搜索和预设后的可编程频率合成器设定结果。
表格16数据字节2字节格式
位7（高位）
位6
位5
位4
位3
位2
位1
位0（低位）
PLL7
PLL6
PLL5
PLL4
PLL3
PLL2
PLL1
PLL0
表格17数据字节2位描述
位号
符号
描述
7到0
PLL[7：
0]
设定用于搜索和预设后的可编程频率合成器设定结果。
位7（高位）
位6
位5
位4
位3
位2
位1
位0（低位）
STEREO
IF6
IF5
IF4
IF3
IF2
IF1
IF0
表格18数据字节3字节格式
位7（高位）
位6
位5
位4
位3
位2
位1
位0（低位）
STEREO
IF6
IF5
IF4
IF3
IF2
IF1
IF0
表格19数据字节3位描述
位号
符号
描述
7
STEREO
立体声标志位：
STEREO值为1，立体声接收；
STEREO值为0，单声道接收。
6到0
IF[6：
0]
中频计数器结果
表格20数据字节4字节格式
位7（高位）
位6
位5
位4
位3
位2
位1
位0（低位）
LEV3
LEV2
LEV1
LEV0
CI3
CI2
CI1
0
表格21数据字节4位描述
位号
符号
描述
7到4
LEV[3：
0]
ADC的输出
3到1
CI[3：
1]
芯片的验证号
0
------
该位内部置0。
表格22数据字节5字节格式
位7（高位）
位6
位5
位4
位3
位2
位1
位0（低位）
0
0
0
0
0
升级会员 