课程设计单片机控制的收音机.docx
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课程设计单片机控制的收音机
五邑大学
单片机课程设计
题目：
基于单片机的收音机设计
院系信息工程学院
专业电子信息工程（职教师资）
学号13071825姓名骆子申
学号13071826姓名申春龙
指导教师姜为民
报告日期2014年12月
一、概述
收音机，是一种小型的无线电接收机。
主要用于收听无线电发射台，通常是民用广播电台发送的娱乐及资讯节目。
收音机的工作过程是：
天线把空中的电磁场转化成电压信号，调谐电路选中所需频率的信号，检波器将高频信号还原成音频信号（即解调），解调后得到的音频信号，再经过放大获得足够功率，推动扬声器发声。
本次设计利用STC89C52单片机控制收音机模块PL102BA-S（基于SI4730芯片），可以接收不同频率的FM电台信号。
作品使用LCD1602液晶屏显示，通过5个按键实现了调节频率和音量，存台和读台的功能。
图1作品展示
二、设计方案分析
1.原理图分析
1.1收音机模块PL102BA-S（基于SI4730芯片）
图2鞭状天线加上调频电路和AM铁氧体天线原理图
收音部分选用了PL102BA-S收音机模块，它是最新开发生产的一片高性能调频/调幅（FM/AM）双波段收音模块，采用SiliconLABS的全数字COMS单晶片集成电路SI4730。
内置数字频率调谐和DSP解码器，支持数字音频输出及RDS接收功能。
支持I2C及SPI总线控制模式，AM支持环状天线及铁氧体磁性棒状天线。
其具有接收灵敏度高、抗干扰能力强、外部元件少、体积小、低功耗、低噪声、低成本、使用简单等优点。
图3PL102BA-S收音机模块电路接线图
其中在：
CLK（时钟脚）：
接一个上拉电阻，因为SI4730使用了I2C通信接口。
DIO（数据脚）：
由于SI4730和单片机电压不匹配，因此要串入一个限流电阻。
RST（复位脚）：
为低电平有效，同理此处也要串入一个限流电阻。
FMI（天线脚）：
需要串入一个104的瓷片电容，只让频率合适的信号通过。
ROT和LOT（左右声道输出脚）：
各接了一个耦合电容，防止直流输出。
因为SI4730模块是3.3V供电，而STC89C52单片机是5V供电，因此需要降压供电。
我们选用了AMS公司生产的线性稳压器AMS1117-3.3提供3.3V的电压给SI4730模块供电。
AMS1117-3.3是一个正向低压降稳压器，具有高精度、低漏失电压、有限流限热保护等优点。
图4用排针和洞洞板引出引脚的收音机模块PL102BA-S（基于SI4730芯片）
1.2单片机最小系统
单片机最小系统，是指用最少的元器件组成单片机可以工作的系统。
单片机最小系统的三要素就是电源、晶振、复位电路。
为简化电路，本次作品中省去了复位电路。
图5单片机最小系统
单片机采用STC89C52，这是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。
STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。
在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
图6单片机简洁的引线，省略了烧写接口和复位电路
1.3独立按键模块
图7独立按键模块电路图
独立按键模块主要是用来设置收音机的频率和音量，存台和读台功能的，这里将按键的一般接单片机的I/O，一边接地。
由于单片机I/O口内部具有上拉电阻，因此在按键没有按下的情况下，I/O口检测到的是高电平；只要按键一按下，单片机I/O口就会检测到低电平。
SW1：
模式键，用来切换此时是调节频率还是调节音量；
SW2：
读台/确定键，可以用来读取已经存储在EEPROM的电台。
还可以作为存台时的确定键。
SW3：
存台键，用来存储电台到单片机的内部EEPROM中。
SW4：
加键，用来增加频率或者音量。
SW5：
减键，用来减小频率或音量。
图8按键布局
1.4液晶显示模块LCD1602
图9LCD1602液晶显示模块外观
1602采用标准的16脚接口和TTL电平，其中：
第1脚：
GND接电源地。
第2脚：
VCC接5V电源。
第3脚：
V0为液晶显示器对比度调整端，根据经验此处用1K接地。
第4脚：
RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。
第5脚：
RW为读写信号线，高电平
（1）时进行读操作，低电平（0）时进行写操作。
第6脚：
使能（enable）端,高电平
（1）时读取信息，负跳变时执行指令。
第7～14脚：
D0～D7为8位双向数据端。
第15脚背光正极。
第16脚背光负极。
图10液晶显示模块LCD1602电路接线与引脚图
2.PCB图
图11AD09软件中的PCB图
为了节约空间，我们将单片机放到液晶屏底下，而把晶振又放到单片机的底下。
电源和收音模块则用排针引出，以方便安装。
整机结构紧凑，体现了良好的设计和焊接功底。
图12晶振、单片机和液晶屏的巧妙布局
三、心得体会
这次收音机设计，应该说是一波三折。
一开始是打算用洞洞板搭焊的，但是用洞洞板搭焊的外观非常差，而且焊盘经常脱落。
所以就改为印刷pcb版。
对于因为平时自己也有练练手，所以有单片机剩下来，就选择了这块STC89C52。
买回模块PL102BA-S后，当然先看资料掌握性能和功能。
然而资料全是英文的，我们花了好大的力气，反复查阅词典得知此模块功能非常齐全，具有AM/FM/FM-RDS三种接收功能，有数字/模拟两种音频输出，有I2C/SPI两种控制方式。
我们从实际出发，以简单实用为原则，确定只使用其FM接收、模拟音频输出和I2C控制功能。
而收音模块的安装也是受到其他同学作品的启发。
因为模块的尺寸实在太迷你了，许多同学的作品都用洞洞板和排针把模块的脚印出，效果居然不错，于是我们也依葫芦画瓢。
接下来开始用AltiumDesigner09设计PCB，用热转印纸印出来。
可能是实验室的腐蚀药水浓度太低，居然浸泡了一天一夜还没有腐蚀好。
查阅资料才知道，原来腐蚀的过程需要不断摇晃，以增加腐蚀速度。
果然，边摇晃边浸泡，半小时左右就腐蚀好了。
可是，凡事都没有两全的，在我们的pcb板快要腐蚀好的时候，我们发现有一些线路因为过分腐蚀而断开了。
幸好断开的地方不是很大，焊的时候注意点就行了。
制作出来后调试，大部分功能基本没问题，但是当手去触摸电路板的LCD1602管脚时，LCD1602会出现乱码，最终只能在LCD1602的信号脚上加入上拉电阻，防止干扰。
接下来就是程序的优化问题，优化过程中发现，当按下模式键时，如果此时再按下读台或存台键，屏幕就会出现乱码，最后在程序中加入相应的开关变量，最终问题得到解决。
部分程序如下：
voidKeyRead（）//读取按键并且执行按键操作
{
staticucharmsflag=1;
/*三行按键程序，很巧妙*/
ucharReadData=P1^0xff;//取反
Trg=ReadData&（ReadData^Cont）;//判断是否点动
Cont=ReadData;//判断是否长按
if（Trg&KEY1）//频率和音量选择键
{
if（!
dutai&&!
cuntai）//不是读台和存台模式时
{
msflag=0;moshi++;moshiflag=0;
if（moshi==3）
{
moshiflag=1;moshi=0;
}
}
}
if（Trg&KEY2）//读台/存台确定键
{
if（msflag||moshiflag）//不在频率和音量选择模式时
{
if（!
cuntai）//非存台模式时
{
dutai=~dutai;dt（）;//读台
}
else//存台模式时
{
cuntai=0;moshi=0;ct（）;//存台
}
}
}
if（Trg&KEY3）//存台键
{
if（msflag||moshiflag）//不在频率和音量选择模式时
{
if（!
dutai）//不在读台模式时
cuntai=~cuntai;
}
}
if（Trg&KEY4）//加键
{
if（dutai）//读台模式时
{
no++;
if（no>=4）
no=4;
dt（）;//读台
}
elseif（cuntai）//存台模式
{
no++;
if（no>=4）
no=4;
}
else//频率和音量选择模式时
{
switch（moshi）
{
case1:
//频率模式
{
FM_FREQ+=10;//0.1MHz
if（FM_FREQ>=10800）//108MHz
FM_FREQ=10800;
Si47XX_Set_FM_Frequency（FM_FREQ）;//设置FM
的频率
break;
}
case2:
//音量模式
{
Volume++;
if（Volume>=63）
Volume=63;
si47xxFMRX_set_volume（Volume）;
break;
}
default:
break;
}
}
}
if（Trg&KEY5）//减键
{
if（dutai）//读台模式时
{
no--;
if（no<=1）
no=1;
dt（）;//读台
}
elseif（cuntai）//存台模式
{
no--;
if（no<=1）
no=1;
}
else//频率和音量选择模式时
{
switch（moshi）
{
case1:
//频率模式
{
FM_FREQ-=10;//0.1MHz
if（FM_FREQ<=6400）//64MHz
{
FM_FREQ=6400;
}
Si47XX_Set_FM_Frequency（FM_FREQ）;//设置FM的
频率
break;
}
case2:
//音量模式
{
Volume--;
if（Volume<=0）
Volume=0;
si47xxFMRX_set_volume（Volume）;
break;
}
default:
break;
}
}
}
/***********按键长按**************/
if（Cont&KEY4）//长按按键4
{
cnt_plus2++;
if（cnt_plus2>10）//长按多久才进入
{
cnt_plus2=9;//用来下次快速进入
switch（moshi）
{
case1:
//频率模式
{
FM_FREQ+=100;//1MHz
if（FM_FREQ>=10800）
FM_FREQ=10800;
Si47XX_Set_FM_Frequency（FM_FREQ）;//设置FM的
频率
break;
}
case2:
//音量模式
{
Volume=Volume+1;
if（Volume>=63）
Volume=63;
si47xxFMRX_set_volume（Volume）;
break;
}
default:
break;
}
}
}
elsecnt_plus2=0;//清零，有毛刺
if（Cont&KEY5）//长按按键5
{
cnt_plus1++;
if（cnt_plus1>10）//长按多久才进入
{
cnt_plus1=9;//用来下次快速进入
switch（moshi）
{
case1:
//频率模式
{
FM_FREQ-=100;//1MHz
if（FM_FREQ<=6400）
FM_FREQ=6400;
Si47XX_Set_FM_Frequency（FM_FREQ）;//设置FM的
频率
break;
}
case2:
//音量模式
{
Volume=Volume-1;
if（Volume<=0）
Volume=0;
si47xxFMRX_set_volume（Volume）;
break;
}
default:
break;
}
}
}
elsecnt_plus1=0;//清零，有毛刺
}
/*主函数*/
voidmain（void）
{
T_ERROR_OPa,b;
LcdInit（）;
FM_FREQ=9200;//FM的初始频率（64~108MHz）,1代表10KHz
Delay_1ms（200）;
si47xx_reset（）;//si47xx复位
a=Si47XX_Power_Up（FM_RECEIVER）;//si47xx进入上电模式，并选择FM
接收模式
if（a==ERROR）
while
（1）;
Delay_1ms（250）;//这里一定要加延时，否则收音机不能收音
b=Si47XX_Set_FM_Frequency（FM_FREQ）;//设置FM的频率
if（b==ERROR）
while
（1）;
Volume=Byte_Read（0x2800）;//上电读取音量
si47xxFMRX_set_volume（Volume）;//设置音量
LcdShowStr（1,0,"Welcometouse"）;
Delay_1ms（200）;
Delay_1ms（200）;
DisplayFreq（）;//在液晶上显示频率相关的数据
Time0_init（）;//定时器0初始化
while
（1）
{
}
}
voidtime0（void）interrupt1
{
staticuchari=0;
TH0=（65536-3721）/256;//4ms
TL0=（65536-3721）%256;
i++;
if（i==12）//48ms
{
i=0;
KeyRead（）;//按键处理函数
}
DisplayFreq（）;//在液晶上显示频率相关的数据
}
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