【正文】 件構(gòu)成。利用低噪聲場(chǎng)效應(yīng)管，用單個(gè)變?nèi)荻O管直接接入振蕩回路作為壓控器件。圖33 壓控振蕩電路電路是電容三點(diǎn)式振蕩器，如圖33所示。該方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但是調(diào)試?yán)щy，而且輸出頻率不易靈活控制[5]。方案2：采用壓控振蕩器和變?nèi)荻O管，及一個(gè)LC諧振回路構(gòu)成變?nèi)荻O管壓控振蕩器。只需要調(diào)節(jié)變?nèi)荻O管兩端的電壓，便可改變壓控振蕩的輸出頻率。由于采用了集成芯片，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)可靠性高，并且利用鎖相環(huán)頻率合成技術(shù)可以使輸出頻率穩(wěn)定度進(jìn)一步提高。綜上所述，方案2具有更優(yōu)良的特性和更簡(jiǎn)單的電路構(gòu)成，所以使用方案2作為本次設(shè)計(jì)的方案。4 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 單片機(jī)控制電路 系統(tǒng)采用的微控制器是ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗、高性能單片機(jī)AT89S52，它有32個(gè)外部雙向輸入/輸出 （I/O） 端口，片內(nèi)含8k bytes的可重復(fù)編程的Flash存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 （RAM），3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，1個(gè)全雙工串行通信口，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)。AT89S52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。 內(nèi)部結(jié)構(gòu)AT89S52單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、并行I/O口、串行I/O口和中斷系統(tǒng)等幾大單元以及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線三大總線構(gòu)成。圖41為單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖[13]。(1) 中央處理器中央處理器(CPU)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。(2) 程序存儲(chǔ)器AT89S52共有8KB個(gè)E2PROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。(3) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）AT89S52內(nèi)部有128個(gè)8位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和128個(gè)專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問(wèn)，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的RAM只有128個(gè)，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。圖41內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖(4) 并行輸入輸出口AT89S52共有4組8位I/O口(P0、 PP2或P3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。(5) 串行輸入輸出口AT89S52內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。(6) 定時(shí)/計(jì)數(shù)器AT89S52有三個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)功能，并以其定時(shí)或計(jì)數(shù)結(jié)果對(duì)單片機(jī)進(jìn)行控制。(7) 中斷系統(tǒng)AT89S52具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷、三個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有兩級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。 引腳功能 圖42 AT89S52芯片引腳圖(1) 電源和晶振VCC：供電電壓。GND：接地。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。(2) I/O口① P0口P0口的字節(jié)地址為80H，位地址為80H～87H。P0口既可以作為通用I/O口使用，也可以作為單片機(jī)系統(tǒng)的地址/數(shù)據(jù)線使用。當(dāng)作為輸出口使用時(shí)，由于輸出電路是漏極開(kāi)路，必須外接上拉電阻才能有高電平輸出。② P1口P1口的字節(jié)地址為90H，位地址為90H～97H。P1口只能作為通用I/O口使用。當(dāng)作為輸出口使用時(shí)，已能對(duì)外提供推拉電流負(fù)載，外電路無(wú)需再接上拉電阻；當(dāng)作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向其鎖存器寫入“1”，使輸出驅(qū)動(dòng)電路的FET截止。③ P2口P2口的字節(jié)地址為0A0H，位地址為0A0H～0A7H。P2口用于為系統(tǒng)提供高位地址，但只作為地址線使用而不作為數(shù)據(jù)線使用。此外，P2口也可作為通用I/O口使用。④ P3口P3口的字節(jié)地址為0B0H，位地址為0B0H～0B7H。P3口可以作為通用I/O口使用，但在實(shí)際應(yīng)用中它的第二功能信號(hào)更為重要。P3口引腳的第二功能，如下所示： RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷0） /INT1（外部中斷1） T0（計(jì)時(shí)器0外部輸入） T1（計(jì)時(shí)器1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）(3) 4根控制線① RST：復(fù)位信號(hào)。保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，就可以完成CPU系統(tǒng)復(fù)位操作，使系統(tǒng)的一些單元內(nèi)容回到規(guī)定值。② /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。在讀外部ROM時(shí)，/PSEN有效（低電平），以實(shí)現(xiàn)外部ROM單元的讀操作。③ /EA/VPP：訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。當(dāng)/EA信號(hào)為低電平時(shí)，對(duì)ROM的讀操作限定在外部程序存儲(chǔ)器；而當(dāng)/EA為高電平時(shí)，則對(duì)ROM的讀操作是從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開(kāi)始，并可延續(xù)至外部程序存儲(chǔ)器。④ ALE/PROG：地址鎖存控制信號(hào)。在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，ALE用于控制P0口輸出的低8位地址送入鎖存器鎖存起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的分時(shí)傳送。此外由于ALE是以六分之一晶振頻率的固定頻率輸出的正脈沖，因此也可作為外部時(shí)鐘或外部定時(shí)脈沖使用。 調(diào)頻調(diào)制發(fā)射電路 本系統(tǒng)調(diào)頻調(diào)制發(fā)射部分電路采用了ROHM公司的調(diào)頻發(fā)射專用集成電路BH1415F。BH1415F 是一種無(wú)線音頻傳輸集成電路，它可以將計(jì)算機(jī)聲卡、游戲機(jī)、CD、DVD、MP調(diào)音臺(tái)等立體聲音頻信號(hào)進(jìn)行立體聲調(diào)制發(fā)射傳輸，配合普通的調(diào)頻立體聲接收機(jī)就可實(shí)現(xiàn)無(wú)線調(diào)頻立體聲傳送。適合用于生產(chǎn)立體聲的無(wú)線音箱、無(wú)線耳機(jī)、CD、MPDVD、PAD、筆記本計(jì)算機(jī)等的無(wú)線音頻適配器開(kāi)發(fā)生產(chǎn)。這個(gè)集成電路是由提高信噪比（S/N）的預(yù)加重電路、防止信號(hào)過(guò)調(diào)的限幅電路、控制輸入信號(hào)頻率的低通濾波電路（LPF）、產(chǎn)生立體聲復(fù)合信號(hào)的立體聲調(diào)制電路、調(diào)頻發(fā)射的鎖相環(huán)電路（PLL）組成。 調(diào)頻調(diào)制電路的特點(diǎn)（1）將預(yù)加重電路、限幅電路、低通濾波電路（LPF）一體化，使音頻信號(hào)的質(zhì)量比分立元件的電路（如：BA140NJM2035等）有很大改進(jìn)。（2）導(dǎo)頻方式的立體聲調(diào)制電路。（3）采用了鎖相環(huán)鎖頻并與調(diào)頻發(fā)射電路一體化，合發(fā)射的頻率非常穩(wěn)定。（4）采用了MCU 數(shù)據(jù)直接頻率設(shè)定，可設(shè)定70120MHz頻率，使用上非常方便。 結(jié)構(gòu)圖圖43 BH1415F 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 允許的最大值 表41 BH1415F 工作時(shí)允許的最大值（Ta=25℃ 基本電路測(cè)量）項(xiàng)目符號(hào)范圍單位條件電源電壓Vcc+7vVPin12輸入電壓VIND~Vcc+VPin11118相位比較器輸出電壓VOUTD~Vcc+VPin7功率Pd450mW 工作溫度范圍Tstg55~+125℃ 工作范圍 表42 BH1415F 工作范圍（Ta=25℃）項(xiàng)目符號(hào)數(shù)值單位條件工作電源電壓Vcc~VPin12工作溫度Topr40~85℃音頻輸入電平VINA~10dBVPin22音頻輸入頻率fINA20~15KHzPin22預(yù)加重延時(shí)τPRE~155μsecPin21發(fā)射頻率fTX~MHzPin11高電平電壓標(biāo)準(zhǔn)（H）VIH~VccVPin11118低電平電壓標(biāo)準(zhǔn)（L）VILGND~VPin11118 調(diào)頻調(diào)制發(fā)射電路的組成（1）預(yù)加重電路 預(yù)加重電路是一個(gè)非線性的音頻放大器，它的內(nèi)部工作點(diǎn)為1/2Vcc，因?yàn)樗欠蔷€性放大器，所以輸入阻抗取決為內(nèi)部電阻R3=43 KΩ，預(yù)加重時(shí)間取決于內(nèi)部電阻R2==2200p。（2）限幅電路限幅電路是由二極管限幅的反相放大器組成，它的內(nèi)部工作點(diǎn)為1/2 Vcc。圖44 限幅電路 （3）低通濾波電路 低通濾波電路是由二階低通反饋放大電路組成，它的分頻點(diǎn)為15KHz。圖45 低通濾波電路 具體的公式如下：Q=、ω0= 、fc=15KHzR1=R2=R3=Rf=100KΩ （41）Cf=1/ω0 Rf=1/（）= （42）C1=3Q Cf ==144pF≈150pF （43）C2=Cf/3Q=()=48≈50pF （44）（4）立體聲調(diào)制電路音頻信號(hào)從第1腳和第22腳輸入后通過(guò)預(yù)加重電路、限幅電路和低通濾波電路后送到混合器（MPX）中，另外由第1同時(shí)38KHz副載波通2分頻產(chǎn)生的19KHz導(dǎo)頻信號(hào)。音頻信號(hào)和38KHz的副載波信號(hào)被多路復(fù)合器進(jìn)行了平衡調(diào)制，產(chǎn)生了一個(gè)主信號(hào)（L+R）和一個(gè)通過(guò)DSB 調(diào)制的38KHz 副載波信號(hào)（LR），并與19KHz導(dǎo)頻信號(hào)組成復(fù)合信號(hào)從第5腳輸出。（5）FM發(fā)射電路 FM發(fā)射電路采用穩(wěn)定頻率的鎖相環(huán)系統(tǒng)。這一部分由高頻振蕩器、高頻放大器及鎖相環(huán)頻率合成器組成。調(diào)頻調(diào)制由變?nèi)荻O管組成的高頻振蕩器實(shí)現(xiàn)，高頻振蕩器是一個(gè)鎖相環(huán)的VCO，立體聲復(fù)合信號(hào)通過(guò)它直接進(jìn)行調(diào)頻調(diào)制。高頻振蕩器是由第9腳外部的LC 回路與內(nèi)部電路組成，振蕩信號(hào)經(jīng)過(guò)高頻放大器從11腳輸出，同時(shí)輸送到鎖相環(huán)電路進(jìn)行比較后從第7腳輸出一個(gè)信號(hào)對(duì)高頻振蕩器的值進(jìn)行修正，確保頻率穩(wěn)定。如果頻率超過(guò)鎖相環(huán)設(shè)定的頻率，第7 腳將輸出的電平變高；如果是低于設(shè)定頻率，它將輸出的電平變低；相同的時(shí)候，它的電平將不變。 鍵盤部分 單片機(jī)鍵盤和鍵盤接口概述單片機(jī)使用的鍵盤可分為獨(dú)立式和矩陣式兩種。獨(dú)立式實(shí)際上就是一組相互獨(dú)立的按鍵，這些按鍵可直接與單片機(jī)的I/O接口連接，其方法是每個(gè)按鍵獨(dú)占一條口線，接口簡(jiǎn)單[12]。矩陣式鍵盤也稱行列式鍵盤，因?yàn)殒I的數(shù)目較多，所以鍵按行列組成矩陣（如圖46所示）。圖46 鍵盤接口電路圖按一個(gè)鍵到鍵的功能被執(zhí)行主要應(yīng)包括兩項(xiàng)工作：一是鍵的識(shí)別，即在鍵盤中找出被按的是哪個(gè)鍵，通過(guò)接口電路來(lái)實(shí)現(xiàn)；另一項(xiàng)是鍵功能的實(shí)現(xiàn)，通過(guò)執(zhí)行中斷服務(wù)程序來(lái)完成。下面來(lái)介紹鍵盤接口問(wèn)題[13]。具體來(lái)說(shuō)，鍵盤接口應(yīng)完成以下操作功能：a 鍵盤掃描，以判定是否有鍵被按下（稱之為“閉合鍵”）。b 鍵識(shí)別，以確定閉合鍵的行列位置。c 產(chǎn)生閉合鍵的鍵碼。d 排除多鍵、串鍵（復(fù)按）及去抖動(dòng)。這些內(nèi)容通常是以軟硬件結(jié)合的方式來(lái)完成的，即在軟件的配合下由接口電路來(lái)完成。但具體那些由硬件完成由軟件完成，要看接口電路的情況?？偟脑瓌t是，硬件復(fù)雜軟件就簡(jiǎn)單，硬件簡(jiǎn)單軟件就得復(fù)雜一些。 單片機(jī)鍵盤接口和鍵功能的實(shí)現(xiàn)（1） 鍵盤接口處理內(nèi)容① 鍵掃描鍵盤上的鍵按行列組成矩陣，在行列的交點(diǎn)上都對(duì)應(yīng)有一個(gè)鍵。為判定有無(wú)鍵按下（閉合鍵）以及被按鍵的位置，可使用兩種方法：掃描法和翻轉(zhuǎn)法，其中掃描法使用較為普遍。② 去抖動(dòng)當(dāng)掃描表明有鍵被按下之后，緊接著應(yīng)進(jìn)行去抖動(dòng)處理。因?yàn)槌Ｓ面I盤的鍵實(shí)際上就是一個(gè)機(jī)械開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)，被按下時(shí)，由于機(jī)械接觸點(diǎn)的彈性及電壓突跳等原因，在觸點(diǎn)閉合或斷開(kāi)的瞬間會(huì)出現(xiàn)電壓抖動(dòng)，如圖47所示。抖動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)短與鍵的機(jī)械特性有關(guān)，一般為5～10ms。而鍵的穩(wěn)定閉合時(shí)間和操作者按鍵動(dòng)作有關(guān)，大約為十分之幾到幾秒不等。鍵按下前沿抖動(dòng)后沿抖動(dòng) 圖47 鍵閉合和斷開(kāi)時(shí)的電壓抖動(dòng)③ 鍵碼計(jì)算被按鍵確定下來(lái)之后，接下來(lái)的工作是計(jì)算閉合鍵的鍵碼，因?yàn)橛辛随I碼，才能通過(guò)散轉(zhuǎn)指令把程序執(zhí)行轉(zhuǎn)到閉合鍵所對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序上去。也可以直接使用該閉合鍵的行列值組合產(chǎn)生鍵碼，但這樣做會(huì)使各子程序的入口地址比較散亂，給JMP指令的使用帶來(lái)不便。所以通常都是以鍵的排列順序安排鍵號(hào)，這樣安排，使鍵碼既可以根據(jù)行號(hào)列號(hào)以查表求得，也可以通過(guò)計(jì)算得到。若各行的首號(hào)依次是00H，04H，08H，0CH。若列號(hào)按0～3順序，則鍵碼的計(jì)算公式為： 鍵碼=行首號(hào)+列號(hào)④ 等待鍵釋放計(jì)算鍵碼之后，再以延時(shí)后進(jìn)行掃描的方法等待鍵釋放。等待鍵釋放是為了保證鍵的一次閉合僅進(jìn)行一次處理。綜上所述，鍵盤接口處理的核心內(nèi)容是測(cè)試有無(wú)閉合鍵，對(duì)閉合鍵進(jìn)行去抖動(dòng)處理，求得閉合鍵的鍵碼。為了使鍵盤操作更穩(wěn)定可靠，還可以加一些附加功能。例如屏蔽功能：在對(duì)一個(gè)閉合鍵已進(jìn)行處理時(shí)，再按下其它鍵不會(huì)產(chǎn)生影響；對(duì)于一個(gè)鍵，不管按下多長(zhǎng)時(shí)間，僅執(zhí)行一次鍵處理子程序等。（2） 鍵盤接口的控制方式在單片機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，何時(shí)執(zhí)行鍵盤掃描和處理，可有以下3種情況：① 隨機(jī)方式，每當(dāng)CPU空閑時(shí)執(zhí)行鍵盤掃描程序。② 中斷方式，每當(dāng)有鍵閉合時(shí)才向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，中斷響應(yīng)后執(zhí)行鍵盤掃描程序。③ 定時(shí)方式，每隔一定時(shí)間執(zhí)行一次鍵盤掃描程序，定時(shí)可由單片機(jī)定時(shí)器完成。（3） 鍵處理子程序在計(jì)算機(jī)中每一個(gè)鍵都對(duì)應(yīng)一個(gè)處理子程序，得到閉合鍵的鍵碼后，就可以根據(jù)鍵碼，轉(zhuǎn)相應(yīng)的鍵處理子程序（分支是使用JMP等散轉(zhuǎn)指令實(shí)現(xiàn)的），進(jìn)行字符、數(shù)據(jù)的輸入或命令的處理，這樣就可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)鍵所設(shè)定的功能[14]。 LC振蕩電路LC振蕩器起振條件相位平衡條件：Xce和Xbe必需為同性質(zhì)的電抗，Xcb必需為異性質(zhì)的電抗，且它們之間滿足下列關(guān)系： （45）