基于单片机的RDS接收控制设计Word文件下载.docx
《基于单片机的RDS接收控制设计Word文件下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于单片机的RDS接收控制设计Word文件下载.docx(39页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
Inmodernsociety,basedonsinglechipmicrocomputerRDSreceptioncontrolmoduleisourlife,studyandsoonvariousaspectsincommonexposuretooneoftheimportantcomponentofthegoods,suchasradio,radio,etc.Iteffectivelyprovidesaconveniencetoourlives.
Inthispaper,wedesignaRDSreceiverbasedonsingle-chipmicrocomputercontrolmodule.UsingembeddedprocessorchipSTC89C52RCcontrol,theuseofFMreceiverchipQN8035receivinginformation.Thissystemisdividedintohardwaredesignandsoftwaredesigntwoparts.HardwaredesignpartcontainsanFMreceivercircuitdesign,theMCUcontrolcircuitdesign,andaudioamplifiercircuitdesign;
SoftwaredesignsectioncontainsQN8035sourceprogram,12864sourceprogram,single-chipmicrocomputercontrolQN8035programsandsourcecodeoftheI2Cbus.ThensimulationbyProtel,canrealizethefunctionofthesystemdesign.
Keywords:
SCM,STC89C52RCandQN8035,receivesthecontrol,theRDSfunction
第1章方案设计
1.1基于nRF401的接收控制设计
nRF401是Nordic公司研制的单片UHF无线收发芯片,工作在433MHzISM(Industrial,ScientificandMedical)频段。
它采用FSK调制解调技术,抗干扰能力强,并采用PLL频率合成技术,频率稳定性好,发射功率最大可达10dBm,接收灵敏度最大为-105dBm,数据传输速率可达20Kbps,工作电压在+3~5V之间。
nRF401无线nRF401无线收发芯片所需外围元件较少,并可直接接单片机串口。
nRF401芯片内包含有发射功率放大器(PA)、低噪声接收放大器(LNA)、晶体振荡器(OSC)、锁相环(PLL)、压控振荡器(VCO)、混频器(MIXFR)、解调器(DEM)等电路。
在接收模式中,nRF401被配置成传统的外差式接收机,所接收的射频调制的数字信号被低噪声效大器放大,经混频器变换成中频,放大、滤波后进入解调器,解调后变换成数字信号输出(DOUT端)。
在发射模式中,数字信号经DIN端输入,经锁相环和压控振荡器处理后进入到发射功率放大器射频输出。
由于采用了晶体振荡和PLL合成技木,频率稳定性极好;
采用FSK调制和解调,抗干扰能力强。
50Ω的单端天线通过差分转换匹配网络连接到nRF401的ANT1和ANT2引脚。
使用nRF401的ANT1和ANT2引脚是接收时低噪声接收放大器LNA的输入,以及发送时发射功率放大器PA的输出。
连接nRF401的天线可以以差分方式连接到nRF401,一个50Ω的单端天线也可以通过一个差分转换匹配网络连接到nRF401。
环形天线nRF401,整个环形天线可以做在PCB上,对比传统的鞭状天线或单端天线,不仅节省空间和生产成本,机构上也更稳固可靠,图1.1基于nRF401无线收发设计的框图。
图1.1基于nRF401无线数字对讲系统设计的框图
1.2基于RDS功能的接收控制设计
调频发射部分:
与QN8035接收机模块配对的是以QN8027芯片为中心的发射模块,可以实现音频和RDS的发射。
单片机我们使用开发板,这样解决了我们编写软件时没有硬件的问题,并且开发板每个管脚可以用跳线引出,接线方便。
QN8027是一颗高性能、低能耗、全功能的立体声调频发射单芯片,主要适用于便携式音频和视频播放器、汽车配件、手机及GPS个人导航设备等。
QN8027集成了完整的FM发射、空台扫描,以及天线自动调谐等功能。
先进的数字架构使变量输入增益可编程,可选预加重,提供了精确的MPX立体声编码,基于PLL的低噪声调制以及纯净的频谱。
QN8027凭借其体积小巧,所需外部元件数量少,并且支持多个时钟频率,很容易被集成到多种小型低功耗便携式应用中。
QN8027集成了稳压器使它可以直接连接电池,并提供高电源纹波抑制比可以更高效地抑制噪声。
具有低功耗待机模式,能充分延长电池使用时间。
所有管脚都有静电保护。
QN8027应用高可靠性的CMOS制程制造。
调频接收机:
在众多的FM接收模块中我们选择使用QN8035芯片为中心的模块。
QN8035是一颗高性能、低能耗、全功能的立体声调频接收单芯片,主要适用于手机、MP3播放器及便携式收音机等。
QN8035支持RDS/RBDS数据接收。
接收射频信号首先由一个低噪声放大器,然后向下转换为一个中间频率传给正交混频器。
为了改善音质,抑制噪音,正交混频器可被编程在高端或低端注入。
每个通道使用滤波器抑制干扰信号。
它还可以接收RDS信息,内容可以通过LCD显示。
高功率32Ω负载音频输出,直接耳机驳接,无需外接音频放大,图1.2基于QN8027、QN8035无线收发系统设计框图。
图1.2基于QN8027、QN8035无线数字对讲系统设计框图
综上比较两种方案,考虑系统的便携性,效率以及成本问题nRF401虽然可以符合设计要求,所需外围较少,可直接与串口相接,但是QN8035开发板每个管脚可以用跳线引出,接线方便,QN8027应用高可靠性的CMOS制程制造,更加适合本设计的要求,因此采用方案二来实现这个系统。
第2章接收模块设计
2.1接收模块硬件设计
2.1.1FM接收电路设计
支持全球FM波段发射;
76MHz~108MHz全波段调步长50/100/200kHz;
50/75μs去加重;
易于集成;
小封装,提供2.5x2.5mmQFN16和3x3MSOP10两种封装;
支持32.768kHz~MHz的时钟输入;
I2C控制接口;
低功耗;
典型值13mA;
VCC:
2.7~5.0V,集成稳压器,可直连电池;
VIO:
1.6~3.6V,VCC:
2.7~5.0V;
省电和待机模式;
极小关断电流;
提供1.6~3.6V数字接口;
高性能;
优越的灵敏度,优于1.5μVEMF;
63dB立体声信噪比,0.03%THD;
集成了音频处理(SNC,HCC,SM);
改进了自动搜台功能;
L/R声道分离45dB;
RDS/RBDS接收机;
支持美国和欧洲的数据服务;
稳健运行;
在-250C到+850C范围内运;
所有输入和输出管脚都有静电保护。
图2.1.1是QN8035FM接收电路框图。
图2.1.1QN8035接收电路内部图
2.1.2单片机控制电路的设计
STC89C52单片机具有以下特点:
增强型8051单片机,6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择,指令代码完全兼容传统8051.[2];
工作电压:
5.5V~3.3V(5V单片机)/3.8V~2.0V(3V单片机);
工作频率范围:
0~40MHz,相当于普通8051的0~80MHz,实际工作频率可达48MHz;
用户应用程序空间为8K字节;
片上集成512字节RAM;
通用I/O口(32个),复位后为:
P0/P1/P2/P3是准双向口/弱上拉,P0口是漏极开路输出,作为总线扩展用时,不用加上拉电阻,作为I/O口用时,需加上拉电阻;
ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程),无需专用编程器,无需专用仿真器,可通过串口(RxD/P3.0,TxD/P3.1)直接下载用户程序,数秒即可完成一片;
具有EEPROM功能;
具有看门狗功能;
共3个16位定时器/计数器。
即定时器T0、T1、T2;
外部中断4路,下降沿中断或低电平触发电路,PowerDown模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒;
通用异步串行口(UART),还可用定时器软件实现多个UART;
工作温度范围:
-40~+85℃(工业级)/0~75℃(商业级);
PDIP封装。
图2.1.2是STC89C52RC控制QN8035的电路图。
图2.1.2STC89C52控制QN8035电路
2.1.3音频放大电路的设计
由于QN8035与QN8027均是双信道接收机,所以音频放大的时候也要选择双信道音频放大。
音频放大电路主要用来向扬声器中送去驱动信号,它可以将功率进行放大。
图2.1.3是音频放大电路。
图2.1.3音频放大电路
2.2接收部分软件设计
2.2.1QN8035的源程序
/******************QN8035.h****************/
#ifndef__QN8035_H__
#include<
stdio.h>
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
/******一级指令*********/
#defineclear0
#defineturn_on1
#defineturn_off2
#defineaction_on3
#defineaction_off4
#definesend_rds5
#definechange_fm6
/******从机开关二级指令***********/
#definearea11
#definearea22
#definearea33
#definearea44
#definearea55
#definearea66
#definearea77
#define