【正文】 中已調(diào)幅信號的幅度是變化的，因而不能采用限幅，也就很難消除外來的干擾。3) 另外，信號的信噪比愈大，抗干擾能力就愈強。而解調(diào)后獲得的信號的信噪比與調(diào)制系數(shù)有關(guān)，調(diào)制系數(shù)越大，信噪比越大。由于調(diào)頻系數(shù)遠(yuǎn)大于調(diào)幅系數(shù)，因此，調(diào)頻波信噪比高，調(diào)頻廣播中干擾噪聲小。4) 調(diào)頻波比調(diào)幅波頻帶寬。 調(diào)頻廣播收音機的原理一個典型的調(diào)頻廣播收音機的電路原理圖如下：自動增益控制高頻放大器混頻器中頻放大器限幅器鑒頻器音頻放大器調(diào)諧器本地振蕩器1. 調(diào)頻廣播收音機電路原理圖一、 調(diào)頻高頻頭電路i. 調(diào)頻高頻頭電路的組成與作用 調(diào)頻高頻頭電路主要包括輸入電路、高頻放大電路和變頻電路。調(diào)頻高頻頭的作用是選擇所要接收的調(diào)頻電臺信號，并將它放大、混頻，然后輸送到中頻放大器。ii. 輸入電路 調(diào)頻收音機輸入回路的作用是從天線接收到的各種高頻信號中選擇出調(diào)頻波段的信號，它分為固定調(diào)諧式輸入回路和可變調(diào)諧式輸入回路兩種電路形式。iii. 高頻放大電路 高頻放大電路的主要作用是對高頻調(diào)頻信號進(jìn)行放大，以提高調(diào)頻收音機的接收靈敏度。高頻放大電路一般采用共基放大電路，這是因為共基電路的截止頻率高，適用于高頻率放大，并且共基電路的輸入阻抗低，容易與天線的阻抗相匹配。iv. 變頻電路 。v. AFC電路 AFC電路是調(diào)制收音機的特殊電路，它的作用是當(dāng)本振頻在工作過程中發(fā)生漂移時，能自動地控制本地振頻率回到原來的正確頻率上，使調(diào)頻收音機處于最付佳狀態(tài)。二、 中頻放大電路調(diào)頻收音機的中放電路與調(diào)幅收音機的主要區(qū)別：一是調(diào)諧回路的諧振頻率不同，二是調(diào)頻中放電路不加自動增益控制，使中放電路保持較大的增益，以便實現(xiàn)限幅。三、 限幅器限幅器的作用 限幅器的作用就是抑制這種寄生調(diào)幅干擾。常用限幅器 分立元件電路中一般采用二極管限幅電路或三極管限幅電路，集成電路內(nèi)部一般采用差動限幅電路。四、 鑒頻器鑒頻器的作用 鑒頻器的作用是對調(diào)頻信號進(jìn)行解調(diào)，還原產(chǎn)生原調(diào)制信號，對調(diào)頻收音機來講。 鑒頻的方法 鑒頻過程分為兩步，先把等幅的調(diào)頻信號經(jīng)線性變換電路轉(zhuǎn)換為幅度隨調(diào)頻信號的頻率變化規(guī)律而變化的調(diào)頻調(diào)幅信號，這時調(diào)頻信號的幅度變化就是解調(diào)所需的音頻信號，然后再用檢波器從調(diào)頻調(diào)幅波中把音頻信號解調(diào)出來。2 方案論證與硬件選擇 本方案的硬件選型本設(shè)計采用模塊化設(shè)計，整個系統(tǒng)由控制模塊、FM模塊、電源模塊、顯示模塊和功放模塊組成，系統(tǒng)的整體方案框圖如下圖：FM模塊選擇TEA5767模塊來實現(xiàn)，通過TEA5767收音模塊自帶的收音功能進(jìn)行收音?？刂颇K選擇STC89C52芯片來實現(xiàn)，通過按鍵對芯片的調(diào)節(jié)完成對TEA5767的控制調(diào)臺。功放模塊選擇TDA1308，對調(diào)頻后的電臺進(jìn)行放大。顯示模塊選擇諾基亞5110液晶顯示當(dāng)前收音機的頻率。下面將一一介紹簡單硬件基本資料和選擇該硬件具體原因。采用專用的芯片可以使整個系統(tǒng)體積小、 重量輕、可靠性好、 靈敏度高、 功耗低。目前提供數(shù)字FM Radio解決方案的廠商很多，其中市場反響非常好的就有Philips公司提供的TEA5767及TEA5768數(shù)字FM處理芯片，該芯片為低電壓、低功耗和低價位的全集成單芯片立體聲無線電產(chǎn)品，只需要極少的外部元器件，并且基本上不需要外部對高頻信號的手動調(diào)準(zhǔn)，并且其頻帶范圍寬，可以完全免費調(diào)到歐洲、美國和日本的調(diào)頻波段。 TEA5767特點TEA5767芯片，通過I2C接口與單片機進(jìn)行通信。單片機按鍵對TEA5767進(jìn)行初始化輸入接收頻段的頻率，TEA5767內(nèi)部對信號濾波、放大、解調(diào)處理，輸出信號經(jīng)過功放進(jìn)行放大，插上耳麥即可收聽到電臺節(jié)目，接收頻率為87M~108MHz。（該芯片以及模塊的詳細(xì)介紹見第3章）無線芯片選擇是本設(shè)計的關(guān)鍵，有兩種方案可以選擇：方案（1）采用無線芯片TEA5767，自己設(shè)計外圍電路。方案（2）采用相關(guān)廠家生產(chǎn)的TEA5767模塊來實現(xiàn)。很顯然，第一種方案需要自己設(shè)計電路、畫PCB和焊接，而TEA5767采用的是FVQFN40（耐熱的薄型四腳扁平封裝）封裝，在短時間內(nèi)和有限的條件下實現(xiàn)硬件功能的難度相當(dāng)大。所以本設(shè)計采用第二種方案——使用現(xiàn)成的模塊。 TEA5767的接口介紹I2C（Inter－Integrated Circuit）總線是由PHILIPS公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。是微電子通信控制領(lǐng)域廣泛采用的一種總線標(biāo)準(zhǔn)。它是同步通信的一種特殊形式，具有接口線少，控制方式簡單，器件封裝形式小，通信速率較高等優(yōu)點。I2C總線簡介I2C總線簡介:I2C總線是PHLIPS公司推出的一種串行總線，是具備多主機系統(tǒng)所需的包括總線裁決和高低速器件同步功能的高性能串行總線。它只有兩根雙向信號線，一根是數(shù)據(jù)線SDA，另一根是時鐘線SCL。典型的I2C結(jié)構(gòu)如圖所示 典型的I2C總線結(jié)構(gòu)I2C總線需通過上拉電阻接正電源，當(dāng)總線空閑時，兩根線均為高電平。連到總線上的任一器件輸出的低電平，都將使總線的信號變低，即各器件的SDA及SCL都是線“與”關(guān)系。每個接到I2C總線上的器件都有唯一的地址。主機與其它器件間的數(shù)據(jù)傳送可以是由主機發(fā)送數(shù)據(jù)到其它器件，這時主機即為發(fā)送器。由總線上接收數(shù)據(jù)的器件則為接收器。在多主機系統(tǒng)中，可能同時有幾個主機企圖啟動總線傳送數(shù)據(jù)。為了避免混亂， I2C總線要通過總線仲裁，以決定由哪一臺主機控制總線。I2C總線的數(shù)據(jù)字節(jié)必需保證是8位長度。數(shù)據(jù)傳送時，先傳送最高位（MSB），每一個被傳送的字節(jié)后面都必須跟隨一位應(yīng)答位（即一幀共有9位）。 圖是I2C總線字節(jié)傳送與應(yīng)答時序 I2C總線字節(jié)傳送與應(yīng)答時序由于某種原因從機不對主機尋址信號應(yīng)答時（如從機正在進(jìn)行實時性的處理工作而無法接收總線上的數(shù)據(jù)），它必須將數(shù)據(jù)線置于高電平，而由主機產(chǎn)生一個終止信號以結(jié)束總線的數(shù)據(jù)傳送。如果從機對主機進(jìn)行了應(yīng)答，但在數(shù)據(jù)傳送一段時間后無法繼續(xù)接收更多的數(shù)據(jù)時，從機可以通過對無法接收的第一個數(shù)據(jù)字節(jié)的“非應(yīng)答”通知主機，主機則應(yīng)發(fā)出終止信號以結(jié)束數(shù)據(jù)的繼續(xù)傳送。當(dāng)主機接收數(shù)據(jù)時，它收到最后一個數(shù)據(jù)字節(jié)后，必須向從機發(fā)出一個結(jié)束傳送的信號。這個信號是由對從機的“非應(yīng)答”來實現(xiàn)的。然后，從機釋放SDA線，以允許主機產(chǎn)生終止信號。I2C總線上傳送的數(shù)據(jù)信號是廣義的，既包括地址信號，又包括真正的數(shù)據(jù)信號。在起始信號后必須傳送一個從機的地址（7位），第8位是數(shù)據(jù)的傳送方向位（R/T），用“0”表示主機發(fā)送數(shù)據(jù)（T），“1”表示主機接收數(shù)據(jù)（R）。每次數(shù)據(jù)傳送總是由主機產(chǎn)生的終止信號結(jié)束。但是，若主機希望繼續(xù)占用總線進(jìn)行新的數(shù)據(jù)傳送，則可以不產(chǎn)生終止信號，馬上再次發(fā)出起始信號對另一從機進(jìn)行尋址。 在總線的一次數(shù)據(jù)傳送過程中，可以有以下三種組合方式：（1）主機向從機發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳送方向在整個傳送過程中不變：注：有陰影部分表示數(shù)據(jù)由主機向從機傳送，無陰影部分則表示數(shù)據(jù)由從機向主機傳送。A表示應(yīng)答， A非表示非應(yīng)答（高電平）。S表示起始信號，P表示終止信號（下同）。（2）主機在第一個字節(jié)后，立即從從機讀數(shù)據(jù)（3）在傳送過程中，當(dāng)需要改變傳送方向時，起始信號和從機地址都被重復(fù)產(chǎn)生一次，但兩次讀/寫方向位正好反相。I2C總線的尋址在協(xié)議有明確的規(guī)定：采用7位的尋址字節(jié)（尋址字節(jié)是起始信號后的第一個字節(jié)），尋址字節(jié)的位定義如下其中D7～D1位組成從機的地址。D0位是數(shù)據(jù)傳送方向位，為“0”時表示主機向從機寫數(shù)據(jù)，為“1”時表示主機由從機讀數(shù)據(jù)。主機發(fā)送地址時，總線上的每個從機都將這7位地址碼與自己的地址進(jìn)行比較，如果相同，則認(rèn)為自己正被主機尋址，根據(jù)R/T位將自己確定為發(fā)送器或接收器。從機的地址由固定部分和可編程部分組成。在一個系統(tǒng)中可能希望接入多個相同的從機，從機地址中可編程部分決定了可接入總線該類器件的最大數(shù)目。由于本設(shè)計采用的STC89C52單片機沒有I2C總線接口，所以要通過模擬來實現(xiàn)，利用軟件實現(xiàn)I2C總線的數(shù)據(jù)傳送，即軟件與硬件結(jié)合的信號模擬。為了保證數(shù)據(jù)傳送的可靠性，標(biāo)準(zhǔn)的I2C總線數(shù)據(jù)傳送有嚴(yán)格的時序要求。I2C總線的起始信號、終止信號、發(fā)送“0”及發(fā)送“1”的模擬時序如下圖所示。 I2C總線數(shù)據(jù)傳送模擬時序控制模塊是本設(shè)計的核心，通過外圍電路和向TEA5767芯片寫入相關(guān)程序，控制部分要實現(xiàn)能夠改變收音機的接收頻率、工作模式、音量等各項參數(shù)的功能。因此必須需要一個微控制器才能達(dá)到要求，本設(shè)計采用STC89C52單片機作為系統(tǒng)的控制核心。 STC89C52外形和引腳本設(shè)計采用的STC89C52芯片，芯片采用40腳雙列直插式封裝，32個I/O口，~ ，工作溫度070176。C（商業(yè)級），工作頻率可高達(dá)30MHz，芯片的外形和引腳見下圖 STC89C52芯片外形 STC89C52芯片引腳圖 STC89C52外形和引腳圖STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。 STC89C52具體介紹如下：① 主電源引腳（2根）VCC(Pin40)：電源輸入，接＋5V電源GND(Pin20)：接地線②外接晶振引腳（2根）XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端XTAL2(Pin1)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端③控制引腳（4根）RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個機器周期的高電平將使單片機復(fù)位。ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號。④可編程輸入/輸出引腳（32根）STC89C52單片機有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、PPP3口，每個口有8位（8根引腳），共32根。PO口（Pin39～Pin32）：8位雙向I/O口線，～P1口（Pin1～Pin8）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，～ P2口（Pin21～Pin28）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，～ P3口（Pin10～Pin17）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，～ STC89C52主要功能STC89C52主要功能如下表所示。表1 STC89C52主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)8K可反復(fù)擦寫Flash ROM32個雙向I/O口256x8bit內(nèi)部RAM3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷時鐘頻率024MHz2個串行中斷可編程UART串行通道2個外部中斷源共6個中斷源2個讀寫中斷口線3級加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 單片機總控制電路單片機總控制電路如下圖：STC89C52內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳RXD和TXD分別是此放大器的輸入端和輸出端。時鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。(a) 所示，在RXD和TXD引腳上外接定時元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路?！?2MHz之間選擇，電容值在5～30pF之間選擇，電容值的大小可對頻率起微調(diào)的作用。（b）所示，RXD接地，TXD接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘P1和P2，供單片機使用。RXD接地，TXD接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘P1和P2，供單片機使用。（a）內(nèi)部方式時鐘電路 （b）外部方式時鐘電路（1）復(fù)位操作復(fù)位是單片機的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動。除PC之外，復(fù)位操作還對其他一些寄存器有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如表一所示。表一 一些寄存器的復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)PC0000HTCON00HACC00HTL000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0P3FFHSCON00HIPXX000000BSBUF不定IE0X000000BPCON0XXX0000BTMOD00H（2）復(fù)位信號及其產(chǎn)生RST引腳是復(fù)位信號的輸入端。復(fù)位信號是高電平有效，其有效時間應(yīng)持續(xù)24個振蕩周期(即二個機器周期)以上。若使用頗率為6MHz的晶振，則復(fù)位信號持續(xù)時間應(yīng)超過4us才能完成復(fù)位操作。：整個復(fù)位電路包括芯片內(nèi)、外兩部分。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號(RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個機器周期的S5P2時刻對施密特觸發(fā)器的輸出進(jìn)行采樣，然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。復(fù)位操作有上電自動復(fù)位相按鍵手動復(fù)位兩種方式。上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的，（a）所示。這佯，只要電源Vcc的上升時間不超過1ms，就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位，即接通電源就成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵電平復(fù)位是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與Vcc電源接通而實現(xiàn)的，（b）所示；而按鍵脈沖復(fù)位則是利用RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實現(xiàn)的，其電路如圖4—4（c）所示：（a）上電復(fù)位 （b）按鍵電平