基于单片机和TDA5767HN的收音机系统设计.docx
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基于单片机和TDA5767HN的收音机系统设计
西安邮电大学
毕业设计（论文）
题目：
基于单片机和TDA5767HN的收音机系统设计
院（系）：
自动化学院
专业：
自动化
班级：
自动1002班
学生姓名：
王溢
导师姓名：
李育贤职称：
教授
起止时间：
2013年12月6日至2014年6月20日
毕业设计（论文）诚信声明书
本人声明：
本人所提交的毕业论文《基于单片机和TDA5767HN的收音机系统设计》是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果，论文中所引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注；对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。
本人完全清楚本声明的法律后果，申请学位论文和资料若有不实之处，本人愿承担相应的法律责任。
论文作者签名：
时间：
年月日
指导教师签名：
时间：
年月日
西安邮电大学
毕业设计（论文）任务书
学生姓名
王溢
指导教师
李育贤
职称
教授
院（系）
自动化学院
专业
自动化
题目
基于单片机和TDA5767HN的收音机系统设计
任务与要求
本课题要求学生完成一个实用的单片机应用系统的设计。
收音机上接收无线电广播发送的信号，并将其还原成声音的机器。
根据无线电广播的种类不同，有调幅广播AM和调频广播FM，接收信号的收音机的种类也不同，有调频收音机和调幅收音机，本题目以单片机为核心设计一个调频收音机系统，实用性很强。
任务：
1、以AT89S52单片机为核心控制器；
2、外接TDA5767FM调频芯片完成调频广播的收听；
3、为切合用户的实际使用，必须具备一定的人机交互功能，实现手动或自动搜台功能。
4、具备LCD显示功能
题目要求：
1、确定实现设计方案；
2、画出硬件电路设计图；
3、作出软件开发流程及代码分析；
4、最后连接硬件软件并进行调试，验收，使用简便、性能稳定可靠。
开始日期
2013年12月6日
完成日期
2014年6月20日
院长（签字）
2013
年
12
月
23
日
西安邮电大学
毕业设计（论文）工作计划
学生姓名王溢指导教师李育贤职称教授
院（系）自动化学院专业自动化
题目：
基于单片机和TDA5767HN的收音机系统设计
工作进程
起止时间
工作内容
2013年12月18日
至2014年1月15日查阅相关资料，熟悉所需单片机的部件功能；
1月15日至2月1日设计硬件设计系统；
2月1日至5月30日根据硬件设计方案，焊接并完成软件设计；
6月1日至6月15日撰写论文进行重查。
6月15日至6月20日制作答辩所用材料，准备答辩
主要参考书目（资料）
主要参考书目（资料）
1、《51单片机应用开发实战手册》电子工业出版社
2、KeilC51程序设计
3、《单片机原理及应用》北京航空航天大学
4、相关资料
主要仪器设备及材料
1.需要计算机一台
2.需本课题的参考文献、书籍以及相关的硬件设施。
论文（设计）过程中教师的指导安排
中期老师安排有问题同学去办公室咨询
对计划的说明
无
西安邮电大学
毕业设计（论文）开题报告
自动化学院院（系）自动化专业2010级自动1002班
课题名称：
基于单片机和TDA5767HN的收音机系统设计
学生姓名：
王溢学号：
06101058
指导教师：
李育贤
报告日期：
2014年1月6日
1、本课题所涉及的问题及应用现状综述
本课题所涉及的问题：
1、了解理等单片机AT89S52、TEA5767HN的各部件功能;
2、了解FM接收、音频处技术;
3、了解控制模块与收音模块之间的通信的技术;
4、学习I2C总线的布线技巧和电路中“电流声”的处理方法；
应用现状综述：
在当前数字信息技术和网络技术高速发展的PC时代。
嵌入式技术越来越同人们的生活紧密相关。
其中掌上嵌入式电子产品更是给人们的生活带来了很大方便和很多快乐。
尽管生活方式不断发生变化，但无线电仍然很流行，为了在电子产品中嵌入立体声FM数字收音机功能。
采用单片机AT89S52和TEA5767HN为硬件核心，运用I2C总线通信方式进行软件设计，给出了实现手动搜台、自动搜台等功能的FM数字调频收音机的设计方法。
该方法采用PT2257对音频进行处理，以实现立体声输出，因而具有轻巧、方便、频带范围宽、低功耗、高灵敏度等特点。
本项目设计的目的，就是设计制作出一个数字调频收音机。
主要由STC89C52单片机、数码管、TEA5767收音模块儿、数字电位器等构成。
通过按键控制，可以实现自动搜台、手动搜台、数字调节音量、音量存储等功能。
项目设计之初，我们要通过查阅各种资料，对数字调频收音机的原理的进行了充分了解，以便有一个理论上的认识和把握，通过对原理的了解和制作要求，进行了电烙铁、焊锡、导线、单片机、数码管、收音模块儿等器材的选购，为硬件的制作奠定了基础。
软件方面，通过Keil软件用C语言编程，利用Proteus软件对部分电路进行仿真。
程序调试无误之后，用单片机开发板将程序烧进STC89C52单片机，控制本系统工作。
同时在设计的中，我们也要发现其中的一些不足和更好的方案及解决问题的思路。
譬如可以加一个存储器或者直接使用可编程的数字电位器以实现与单片机通信使数码管的音量显示与实际的操作同步。
虽说有不足，但是从总体上看，本项目设计还是很好的实现了收音、数字调音等功能，有很强的实用性。
2．本课题需要重点研究的关键问题、解决的思路及实现预期目标的可行性分析
关键问题：
1、系统整体设计思路；
2、音量控制模块；
3、收音模块电路的分析设计；
4、软件系统中PT2257音量控制模块的设计；
解决思路：
1、系统整体设计思路
立体声FM数字收音机的设计目标是通过单片机AT89S52来控制FM接收芯片TEA5767HN，从而实现可自动搜索并存储10多个电台节目（也可手动搜索并存储电台节目）。
所收听电台的频率和台号及时钟可在显示模块中的LCD上显示，音量则可通过音量加、减按键自主控制，并能存储关机时设定的数据以及闹钟功能。
本系统主要由单片机AT89S52控制模块、TEA5767HN收音模块、音量控制模块、ROM存储模块、显示模块、按键模块和电源模块七部分组成。
本系统硬件设计的关键则在于FM接收、音频处理等模拟部分；软件设计的关键在于控制模块与收音模块之间的通信。
控制模块仅仅通过I2C总线与收音模块连接并控制收音机工作。
本设计使用单片机P3口的两个I/O脚来模拟I2C总线的SDA和SCL时序并与TEA5767HN通信；TEA5767HN输出的左右声道音频信号可通过音量控制模块进行前级放大及音量控制，然后输入到TDA7057进行后级功率放大，最后输出到扬声器。
单片机可通过I2C总线进行音量调节；ROM存储模块主要用于存储电台数据、音量数据和时钟数据，为存储和读取数据带来方便。
系统可通过按键进行操作，通过MCU检测按键信号并经单片机实现手动搜台、自动搜台、音量控制、时钟调整等功能，各项操作提示和操作结果均可通过LCD显示出来。
稳压电源模块产生的5V和3.3V电压可分别为各个模块器件供电。
2、音量控制模块设计
音量控制电路使用的单芯片PT2257是由CMOS技术制造而成的2声道音量控制IC，可采用I2C控制，具有0～79dB的衰减范围，而且噪音低、立体声分离度高、使用外围元件少，是较为流行的AV视频产品音量控制元件。
音量控制电路采用I2C控制方式，其音量大小由MCU控制，因而省去了电位器，避免了电位器产生的杂音干扰音频信号。
但其不足之处是该IC过载能力较差，不能带动功率稍大的喇叭，所以，本设计把音量控制电路放置在前置信号输入端，然后再接入TDA7057进行后级放大。
3、收音模块电路分析
FM接收电路是系统硬件电路中的核心部分之一，本硬件系统采用单芯片TEA5767HN作为FM接收电路的核心元器件。
TE-A5767HN芯片为低电压、低功耗和低价位的全集成单芯片立体声无线电产品，它只需要极少的外围元件，并且基本上不需要外部对高频信号的手动调准。
另外，其频带范围较宽。
VCC接稳压电源模块中的3.3V电源，并通过磁珠FB及电容器进行干扰抑制。
22μF的电容选用钽电容，两个0.1μF的电容可以选用介电常数高、高频性能好的陶瓷电容，以保证整个收音模块的电源系统更加稳定。
R_OUT、L_OUT为FM的音频信号输出。
DATA和CLK为I2C通信的数据线和时钟线，系统的MCU通过I2C接口来对FMModule进行控制。
芯片上的W/READ引脚在本系统中没有使用，故空接。
CLK、DATA用于与系统的MCU实现串行通信。
BUS-ENABLE为总线使能信号，当BUS-ENABLE为低时，芯片上的FM-Mod-ule引脚进入省电模式，所以采取空接方式。
RF为FM收音模块的天线接口，即射频信号输入脚。
4、软件中PT2257音量控制模块的设计
在收音系统中还需要一个芯片来控制收音机输出的音量，PT22257是由CMOS技术制造而成的2声道音量控制IC，只有8个脚位，采用I2C控制界面，具备0~-79dB的衰减范围，低噪声，高立体分离度及使用极少的周边原件。
系统使用PT2257来控制收音机输出的音量，以实现数字化音量控制。
PT2257的地址为88H。
单片机可与PT2257通过I2C进行通信。
PT2257的写操作先由单片机发出启动信号写入PT2257的片地址0x88，然后，由PT2257送回应答信号，单片机收到应答信号后，即向PT2257发送音量衰减量数据，单片机再次收到应答信号后，即发出停止信号，如此即可完成一次控制过程。
PT2257衰减量数据Vol由十位和个位两部分组成。
数据的传输顺序是先发送十位数据，再发送个位数据。
写入的十位数据为（Vol/10）|TenDB，个位数据为（Vol%10）|OneDB。
其中TenDB=0xe0，OneDB=0xd0。
衰减量的大小为十位和个位值的合并。
预期目标；
能系统的理解本次设计的整体设计思路，熟悉知道FM接收、音频处技术和控制模块与收音模块之间的通信的技术，收音模块电路的分析设计，使用C语言编写程序。
3．完成本课题的工作方案
第1周—第3周 查阅相关资料，熟悉所需单片机的部件功能；
第4周—第5周设计硬件设计系统；
第6周—第12周根据硬件设计方案，焊接并完成软件设计；
第13周—第14周撰写论文，制作答辩所用材料，准备答辩。
4．指导教师审阅意见
指导教师（签字）：
2014年1月9日
说明：
本报告必须由承担毕业论文（设计）课题任务的学生在毕业论文（设计）正式开始的第1周周五之前独立撰写完成，并交指导教师审阅。
西安邮电大学毕业设计（论文）成绩评定表
学生姓名
王溢
性别
女
学号
06101058
专业班级
自动1002班
课题名称
基于单片机和TDA5767HN的收音机系统设计
课题
类型
硬件工程类
难度
容易
毕业设计（论文）时间
2013年12月6日～2014年6月20日
指导教师
李育贤（职称教授）
课题任务
完成情况
论文（千字）；设计、计算说明书（千字）；图纸（张）；
其它（含附件）：
指导教师意见
分项得分：
开题调研论证分；课题质量（论文内容）分；创新分；
论文撰写（规范）分；学习态度分；外文翻译分
指导教师审阅成绩：
指导教师（签字）：
年 月 日
评
阅
教
师
意见
分项得分：
选题分；开题调研论证分；课题质量（论文内容）分；创新分；
论文撰写（规范）分；外文翻译分
评阅成绩：
评阅教师（签字）：
年 月 日
验
收
小
组
意
见
分项得分：
准备情况分；毕业设计（论文）质量分；（操作）回答问题分
验收成绩：
验收教师（组长）（签字）：
年 月 日
西安邮电大学毕业论文（设计）成绩评定表（续表）
答
辩
小组
意
见
说明：
成绩评定参照本科毕业设计（论文）评分标准
分项得分：
准备情况分；陈述情况分；回答问题分；仪表分
答辩成绩：
答辩小组组长（签字）：
年月日
成绩计算方法
（填写本系实用比例）
指导教师成绩20（％）评阅成绩30（％）验收成绩30（％）答辩成绩20（％）
学生实得成绩（百分制）
指导教师成绩评阅成绩验收成绩
答辩成绩总评
答辩委员会意见
毕业论文（设计）总评成绩（等级）：
院（系）答辩委员会主任（签字）：
院（系）
年月日
备
注
摘要
随着无线电的广泛使用，收音机上也用到了这一技术，收音机的发明和使用，使人们的生活更加丰富多彩。
随着科技的不断发展，收音机技术也更加成熟，现在的手机中也已经植入微型的收音机系统，用耳机作为天线，用起来更加方便。
然而，随着社会的发展，收音机并没有淡出人们的生活，而是更加微型化的存在我们的生活中。
本次设计的收音机要实现调频广播的收听，自动或手动收台功能，还要具备LCD显示功能，因此选取了AT89C52芯片作为主要的控制芯片，TEA5767收音机模块、LM386功放模块和LCD1602液晶显示模块四个主要的模块，并加有LM7805稳压模块。
它的原理是由天线感应接受无线电模拟信号，并在TEA5767收音机模块中放大，然后转换成数字信号，再经过AT89C52芯片处理显示在LCD1602液晶显示上，再还原成模拟信号，经过TEA5767音频输出，经过LM386功放模块功率放大，输出在扬声器上面。
关键词：
TEA5767AT89C52LM386
ABSTRACT
Extensiveuseofradio,broadcastalsousethistechnique,theinventionoftheradioanduse,makepeople'slifemorecolorful!
Withthecontinuousdevelopmentofscienceandtechnology,wirelesstechnologyismoremature,nowhiscellphonewasstillonthetinyradiosystem,useheadphonesasantenna,userisemoreconvenient.
However,withthedevelopmentofthesociety,theradioisnotfadeoutthelifeofpeople,buttheexistenceofmoreminiaturizationofourlife.
ThisdesigntorealizeFMradiolisteningtotheradio,automaticallyormanuallyshutdownfunction,liquidcrystaldisplay,AT89C52chipisthereforewaschosenasthemaincontrolchip,TEA5767radiomodule,LM386amplifiermoduleandLCD1602LCDdisplaymodulefourmainmodules,andaddaLM7805voltageregulatormodule.Principleistoreceivetheanalogsignalthroughtheinductionradioantennas,andmagnifiedTEA5767radiomodule,andthenconvertedintodigitalsignal,thenUSEStheAT89C52chipLCD1602LCDscreen,andthenbacktoanalogsignals,afterTEA5767audiooutput,throughthepoweramplifierLM386amplifiermodule,inthespeakeroutput.
KEYWORDS:
TEA5767AT89C52LM386
1引言
虽然现在，我们处在信息时代，身边的手机、电脑、电视和其他电子设施越来越普遍，但是收音机仍然处在一个不可少的地位，同时，随着消费类的电子产品的繁荣，数字电子技术的发展，广播逐渐数字化，智能化，成本越来越低，这也使得嵌入式无线设备的使用更为普遍。
各种的电子产品，如MP3，智能手机的嵌入式调频，便携式的视频播放器和其他产品。
收音机从最早的大型的重型的逐渐变的小型微型，但是它仍然在我们的生活中扮演着很重要的地位，手机中的收音机和各种电子设备中都有微型的收音机模块。
尽管各种的电子设备层出不穷，也在不断的更新，但是收音机依旧存在人们的生活中，且基本上已经广泛化，每个人周围都有这种收音机的存在。
TEA5767系列单片机数字无线电也广泛应用于各种电子产品。
TEA5767设计数字调频和传统超外差式收音机调频的方法是大不同的，传统的固定频率超外差式有固定频率，TEA5767系列数字无线电的固定频率是225KHZ，由于固定频率，不同的软件锁相环系统控制有很大差异，这也就给通用芯片应用设计带来一些困难。
STC89C52晶体芯片是采用这种设计控制飞利浦公司TEA5767无线电模块，使数字收音机工作，同时广播，抗干扰能力强，体积较小，携带方便，广泛调频等。
2设计思路分析
设计收音机分为两个方面：
硬件电路和程序设计。
硬件电路主要是实现稳压、搜台、控制、频率显示等功能，主控制芯片用ST89C52，调频模块采用的是TEA5767HN收音机模块，功率放大用LM386和LCD1602液晶屏直读显示。
程序设计部分用C语言编写，其中包括设定延时、最低频率和最高频率的定义，TEA5767HN模块的写入和读出、PLL控制字转换，将频率送1602显示，最后画出设计电路图，焊接电路板，Keil编写程序并调试，下载Hex文件程序烧写电路板，运行就可以了。
2.1调频收音机的模块原理
收音机的模块图如下图2-1
TEA5767收音模块
STC89C52控制模块
电源模块
开始→→→
↑↓↓↓
LM386功放模块
LM7805稳压模块
LCD1602液晶显示模块
↓
喇叭
图2-1收音机的模块图
3硬件电路的设计
3.1STC89C52的控制原理
C52单片机是实验室常用的芯片，又称单片微控制器,它的这一个芯片中有CPU（中央处理器）,RAM（数据存储）,（程序）内存,定时器/计数器和多种功能的I/O（输入/输出）接口等这么多的基本功能，用一台电脑,就可以完成复杂的计算和逻辑控制、通信等各种功能。
如下STC89C52原件图和引脚图3-1；
图3-1STC89C52元件图和引脚图
STC89C52芯片，有它独特的意义，它是一个很小的芯片，但是它却可以构成一个系统，这个系统称为最小系统，最小系统就是说这个芯片可以连接电路后工作。
52芯片可以连接上电路构成最小系统，也就是说连接最少的元件，让它工作。
但是，这个最小系统也应该包括一些电路，它应该有52单片机；时钟电路；复位电路；输入/输出设备；有了这些电路，这个单片机就可以正常运行了！
如下图2-2
图3-252单片机的的最小系统图
3.1.1时钟电路
19管脚；XTAL1；振荡电路输入。
19管脚；XTAL2；振荡电路输出。
XTAL1和XTAL2是独立的；独立于输入端和输出端；是反相放大器,它们可以使用半导体芯片上振荡器振动,或者设备直接接外部时钟。
内部时钟模式,即内部振荡电路芯片的使用,XTAL1和XTAL2外部时间元件,内部振荡器可产生自激振荡。
一般晶体可选择1.2~12MHZ的晶振，可以达到24MHZ或更高,但是频率越高功耗也越大。
在这个测试套件使用11.0592米的半导体。
和两个并联电容器的振动的大小几乎没有影响振荡频率,频率微调可以发挥作用。
采用振动半导体时,电容可以选择20至40之间pf（这个测试套件使用30pf）;使用陶瓷谐振时,适当增加电容在30~50pf之间。
一般选取33pf陶瓷电容器。
3.1.2复位电路
在单片机这个系统中,复位电路是很重要；程序运行时；有跑飞（异常）或崩溃（停止）；这时需要重置。
52单片机复位RST（9）的高电平时高于2个机器周期,单片机将执行复位操作。
如果RST在连续的高电平；单片机复位状态将处于循环之中。
位操作常见的有两种形式:
一是上电自动复位。
二是复位开关。
偶极矩,电容器；两端的电压不能突变；电容的阳极和重置相连,所有电阻上的电压,复位输入高,芯片复位。
+5v电源电容充电,电压和电阻变小,最后约等于零,芯片将正常工作。
结束并联电容器的复位按钮,重置按钮时不是按电动复位电路实现,芯片正常工作后,按下按钮出现RST高电平实现手动复位的效果。
一般的,只要使RST保持10ms以上的高电平,可以有效地使单片机复位。
恢复原有的电阻和电容值,实际生产可以替换为同一数量级的电阻和电容,也可以由RC充电时间计算或实测环境,以确保可靠的单片机复位电路。
STC89C52最小系统的电路图如下3-3
图3-3STC89C52最小系统的电路图
3.2TEA5767收音机模块
TEA5767是飞利浦生产，是很主要的收音芯片，它的内部有音频转换功能，现在手机的微型收音机都用这个很小很方便，也很实用，是一款用在各种微型设备中的芯片。
TEA5767内置频率75MHZ数字信号处理器,实现384KBPS/48KHZ优质MP3音乐文件播放，再加上一般都羡慕的MP3播放器高保真播放电路。
信号噪声比高达95分贝,THD0.05%的总谐波的失真率。
3.2.1TEA5767的功能
（1）、高灵敏度，低噪声高频放大器；
（2）、收音频率，87.6MHz~108MHz；（支持频率76MHz~87.5MHz之间；范围是校园收音频道）；
（3）、LC调谐振荡器成本低，RFAGC电路；
（4）、内置调频中频选择功能，I2C总线控制；
（5）、内置FM立体声解调器，PLL合成调谐解码器；
（6）、有两个
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