【正文】 FM模塊顯示模塊圖11 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)框圖 決定采用STC89C52,其主要特點(diǎn)如下: （1）增強(qiáng)型8051 單片機(jī)，6時(shí)鐘/機(jī)器周期和12 時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051。(2) 工作電壓：～（5V 單片機(jī)）/～（3V 單片機(jī)）。(3) 工作頻率范圍：0～40MHz，相當(dāng)于普通8051的0～80MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHz[4]。 (4) 用戶應(yīng)用程序空間為8K 字節(jié)。(5) 片上集成512 字節(jié)RAM。(6)通用I/O 口（32 個(gè)），復(fù)位后為：P0/P1/P2/P3 是準(zhǔn)雙向口/弱上拉，P0 口是漏極開(kāi)路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時(shí)，需加上拉電阻。(7) ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無(wú)需專用編程器，無(wú)需專用仿真器，可通過(guò)串口（RxD/,TxD/）直接下載用戶程序。(8) 具有EEPROM 功能。(9) 具有看門(mén)狗功能。(10) 共3 個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。即定時(shí)器T0、TT2[5]。(11) 外部中斷4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒。(12) 通用異步串行口（UART），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART。(13) 工作溫度范圍：40～+85℃（工業(yè)級(jí)）/0～75℃（商業(yè)級(jí)）。(14) PDIP 封裝[6]。 無(wú)線模塊選擇是本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，有兩種方案可以選擇：方案 a 采用無(wú)線芯片TEA5767HN，自己設(shè)計(jì)外圍電路。方案 b 采用相關(guān)廠家生產(chǎn)的TEA5767模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。很顯然，第一種方案需要自己設(shè)計(jì)電路、畫(huà)PCB和焊接，而TEA5767HN芯片采用的是FVQFN40（耐熱的薄型四腳扁平封裝）封裝，在短時(shí)間內(nèi)和有限的條件下實(shí)現(xiàn)硬件功能的難度相當(dāng)大。所以決定采用第二種方案——使用現(xiàn)成的模塊[7]。 ～，～。本設(shè)計(jì)中決定采用7805穩(wěn)壓芯片和AMS1117對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行供電，電源是9V的蓄電池，9V輸入電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)7805穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓后得到5V電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)供電，實(shí)現(xiàn)對(duì)TEA5767的供電。 TEA5767音頻輸出具有立體聲方式，也可以采用單聲道輸出，具體方式可以通過(guò)編程設(shè)定，為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)決定采用單聲道輸出，功放芯片使用LM386，供電采用5V供電。 方案a:使用LCD1602作為顯示器部分工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示16x02即32個(gè)字符。用液晶1602來(lái)顯示可實(shí)現(xiàn)液晶的動(dòng)態(tài)點(diǎn)亮。因?yàn)橹恍枰黄壕Ь涂梢燥@示，所以單片機(jī)控制兩個(gè)控制端時(shí)，最高控制端接地。用軟件作為液晶的驅(qū)動(dòng)顯示，且具體譯碼由軟件控制。方案b：使用數(shù)碼管作為顯示部分?jǐn)?shù)碼管按段數(shù)分可分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多個(gè)小數(shù)點(diǎn)）。按發(fā)光二極管單元連接方式可分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。通過(guò)對(duì)其不同的管腳輸入相應(yīng)的電流，會(huì)使其發(fā)亮，從而顯示出數(shù)字。由于兩個(gè)方案都可以實(shí)現(xiàn)同樣的功能，雖然方案b便宜但是從焊接角度來(lái)看方案b的連接線的十分多而且容易出錯(cuò)，方案a設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，反應(yīng)速度較快，體積小顯示內(nèi)容豐富并且本次的設(shè)計(jì)需要顯示角度和一些字樣，如果采用方案b的話就需要很多數(shù)碼管這樣一來(lái)焊接時(shí)更容易出錯(cuò)，所以決定選擇方案a。設(shè)計(jì)既要實(shí)現(xiàn)數(shù)字FM收音機(jī)的基本功能，又要盡量做到簡(jiǎn)單廉價(jià)，綜合考慮各項(xiàng)因素，以上設(shè)計(jì)方案是可行的。 第2章 硬件電路 主控電路 1. 引腳描述 單片機(jī)的基本系統(tǒng)也稱為最小系統(tǒng)，這種系統(tǒng)所選擇的單片機(jī)內(nèi)部資源已能滿足系統(tǒng)的硬件需求，不需外接存儲(chǔ)器或I/O接口，含有時(shí)鐘電路和復(fù)位電路，外由電源供電。這種單片機(jī)內(nèi)一定含有用戶的程序存儲(chǔ)器，用戶程序?qū)懭氲絻?nèi)部只讀程序存儲(chǔ)器。單片機(jī)STC89C52采用雙列直插封裝（DIP），有40個(gè)引腳。該單片機(jī)采用ATMEL公司的高密度非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，與美國(guó)Intel公司生產(chǎn)的MCS51系列單片機(jī)的指令和引腳設(shè)置兼容。如圖21所示為STC89C52的引腳結(jié)構(gòu)圖。 圖21 STC89C52的引腳結(jié)構(gòu)圖STC89C52有40 條引腳，分為端口線、電源線、地線和控制線四類。STC89C52RC引腳功能說(shuō)明[8]： （1)端口線（4*8=32條） STC89C52有四個(gè)并行I/O端口，每個(gè)端口有8條口線，用于傳送數(shù)據(jù)。 ①～：P0口是一個(gè)漏極開(kāi)路的8位雙向I/O口。作為輸出端口，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載，對(duì)端口P0寫(xiě)入“1”時(shí)，可以作為高阻抗輸入。在訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也可以提供低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。此時(shí)，P0口內(nèi)部上拉電阻有效。在Flash ROM編程時(shí)，P0端口接收指令字節(jié)；而在校驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。驗(yàn)證時(shí)，要求外接上拉電阻。② ～：這8條引腳和P0口的8條引腳類似，，當(dāng)P1口作為通用I/O使用時(shí)，～，也用于傳送用戶的輸入和輸出數(shù)據(jù)。③ ～：這組引腳的第一功能和上述兩組引腳的第一功能相同，即它可以作為通用I/O口使用。它的第二功能和P0口的第二功能相配合，用于輸出片外存儲(chǔ)器的高8位地址，共同選中片外存儲(chǔ)器單元，但并不能像P0口那樣是可以傳送存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。④ ～：這組引腳的第一功能和其余端口的第一功能相同。第二功能作控制用，每個(gè)引腳并不完全相同，如表21所示為P3口第二功能。表21 P3口第二功能端口引腳第二功能RXD（串行輸入口）TXD（串行輸出口）（外中斷0）（外中斷1）T0（定時(shí)/計(jì)數(shù)器0）T1（定時(shí)/計(jì)數(shù)器1）（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）(2)電源線（1條）VCC為+5V電源線。(3)地線（1條）(4)控制線（6條） ①外接晶體引腳XTAL1和XTAL2XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸入端。②ALE：地址鎖存控制信號(hào)（ALE）是訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在Flash編程時(shí)，此引腳也用作編程輸入脈沖。 在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來(lái)作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE脈沖將會(huì)跳過(guò)。如果需要，通過(guò)將地址位8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無(wú)效。這一位置“1”，ALE僅在執(zhí)行MOVX或MOV指令時(shí)有效。否則，ALE將被微弱拉高。這個(gè)ALE使能標(biāo)志位（地址位8EH的SFR的第0位）的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無(wú)效。③：允許訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器編程電源線，可以控制STC89C52使用片內(nèi)ROM還是使用片外ROM。若EA=1，則允許使用ROM；若EA=0，則允許使用片外ROM。④：片外ROM選通線，在執(zhí)行訪問(wèn)片外ROM的指令MOVC時(shí)，STC89C52自動(dòng)在PSEN線上產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖，用于為片外ROM芯片的選通。其他情況下，PSEN線均為高電平封鎖狀態(tài)。 ⑤RST：復(fù)位電源線，可以使STC89C52處于復(fù)位工作狀態(tài)。通常，STC89C52的復(fù)位有自動(dòng)上電復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種。2. 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路是計(jì)算機(jī)的心臟，它控制著計(jì)算機(jī)的工作節(jié)奏。單片機(jī)允許的時(shí)鐘頻率是因型號(hào)而異的，本設(shè)計(jì)采用的就是典型值。單片機(jī)STC89C52內(nèi)部都有一個(gè)反相放大器，XTALXTAL2分別為反相放大器輸入和輸出端，外接定時(shí)反饋元件以后就組成振蕩器，產(chǎn)生時(shí)鐘送至單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)部件。定時(shí)反饋電路一般為石英晶振和電容組成的并聯(lián)回路。如果振蕩器已起振，則在XTAL2引腳上輸出3V左右的正弦波。如圖22所示為時(shí)鐘的電路圖，電容CC2大小為22PF。圖22 時(shí)鐘電路圖 3. 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行是都需要復(fù)位，使中央處理器CPU和系統(tǒng)中的其它部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。單片機(jī)STC89C52有一個(gè)復(fù)位引腳RST，它是施密特觸發(fā)輸入，當(dāng)振蕩器起振后，該引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期（即24個(gè)時(shí)鐘周期）以上的高電平。使器件復(fù)位，只要RST保持高電平，單片機(jī)保持復(fù)位狀態(tài)。此時(shí)ALE、P0、PPP3口等都輸出高電平。RST變?yōu)榈碗娖胶?，退出?fù)位，CPU從初始狀態(tài)開(kāi)始工作。復(fù)位以后內(nèi)部寄存器的初始狀態(tài)為（SP=07），P0、PPP3為0FFH外，其它寄存器都為0。如圖23所示為復(fù)位電路圖，它能實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位的功能。 上電復(fù)位時(shí)，在圖23中，電容的的大小是10uF，電阻的大小是10k。所以根據(jù)公式，（單片機(jī)的電源是5V，），需要的時(shí)間是10K*10UF=。，電容兩端的電壓時(shí)在0～。這個(gè)時(shí)候10K電阻兩端的電壓為從5～（串聯(lián)電路各處電壓之和為總電壓）。，RST引腳所接收到的電壓是5V～。，單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位（）。 手動(dòng)復(fù)位時(shí)，電容C兩端的電壓持續(xù)充電為5V，這是時(shí)候10K電阻兩端的電壓接近于0V，RST處于低電平所以系統(tǒng)正常工作。當(dāng)按鍵按下的時(shí)候，開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，這個(gè)時(shí)候電容兩端形成了一個(gè)回路，電容被短路，所以在按鍵按下的這個(gè)過(guò)程中，電容開(kāi)始釋放之前充的電量。隨著時(shí)間的推移，，甚至更小。根據(jù)串聯(lián)電路電壓為各處之和，甚至更大，所以RST引腳又接收到高電平。單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位。圖23 復(fù)位電路圖 要使單片機(jī)工作起來(lái)，最基本的電路的構(gòu)成由單片機(jī)、時(shí)鐘電路等組成。單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖24所示。圖24 單片機(jī)最小系統(tǒng) 音頻輸出電路功放模塊用的是LM386芯片。LM386芯片是專為低損耗電源所設(shè)計(jì)的功率放大器集成電路[9]。它的內(nèi)建增益為20，透過(guò)pin 1 和pin8腳位間電容的搭配，增益最高可達(dá)200。LM386可使用電池為供應(yīng)電源，輸入電壓范圍可由4V～12V。LM386有LM386N1，LM386M1和LM386N4三種，本設(shè)計(jì)采用的是LM386N1。LM386的內(nèi)部電路圖如圖25所示，引腳排列圖如圖26所示。LM386極限值如表22所示。LM386在Vcc=6V，Rl=8Ω，f=1KHZ，Tamb=25℃時(shí)的電氣特性如表23所示。圖25 內(nèi)部電路圖圖26 引腳功能圖表22 LM386極限值（Tamb=25℃）表23 LM386電特性LM386 低電壓音頻功率放大器的典型應(yīng)用如圖2圖2圖29所示。圖27 LM386 應(yīng)用電路圖之增益=20圖28 LM386 應(yīng)用電路圖之增益=200圖29 LM386 應(yīng)用電路圖之增益=50在LM386其他管腳接法相同的情況下，圖27中當(dāng)LM386的腳1和腳8空接時(shí)，電路增益為20。圖28中當(dāng)LM386的腳1和腳8之間接10uF電容時(shí)，電路增益為200。，電路放大增益為50[10]。本設(shè)計(jì)采用的是放大增益為200的電路，電路工作于立體聲的電路形式下，功放模塊并不是直接與單片機(jī)控制模塊連接，它只是實(shí)現(xiàn)功率的放大和音頻的輸出，音頻信號(hào)從集成電路LM386的7腳輸入，經(jīng)過(guò)內(nèi)部功放電路放大后，由揚(yáng)聲器發(fā)生時(shí)，就能發(fā)出所接收到的信號(hào)了。本設(shè)計(jì)介紹的功放電路簡(jiǎn)單，自制方便。LM386集成功放電路常用在隨身聽(tīng)、便攜式的DVD等音頻放音用；功率不是很大但以可以滿足聽(tīng)覺(jué)要求了，且有電路簡(jiǎn)單、音質(zhì)好、電壓范圍寬等特點(diǎn)。 FM收音電路FM模塊的控核心芯片采用飛利浦公司的TEA5767HN數(shù)字立體聲FM芯片[11]，該芯片把所有的FM功能都集成到一個(gè)用HVQFN40封裝的小方塊中?！?；RF(調(diào)頻)接收頻率范圍是76～108MHz，(最強(qiáng)信號(hào)+噪聲)/噪聲的值在60dB左右，%左右；雙聲道音頻輸出的電壓在60～90mV左右。 TEA5767HN芯片主要具有以下特征：（1）集成高靈敏度的低噪聲放大器。（2）～108MHz的歐美頻段或76～91MHz的日本頻段，并且可預(yù)設(shè)接收日本108MHz的電視音頻信號(hào)的能力。（3）射頻具有自動(dòng)增益控制功能，并且LC調(diào)諧振蕩器只需固定片裝電感。（4）內(nèi)置的FM解調(diào)器可以省去外部鑒頻器，并且FM的中頻選擇性可以在芯片內(nèi)部完成。（5）。（6）集成鎖相環(huán)調(diào)諧系統(tǒng)（7）可以通過(guò)I2C或三線串行總線來(lái)獲取中頻計(jì)數(shù)器值或接收的高頻信號(hào)電平，以便進(jìn)行自動(dòng)調(diào)諧功能。（8）SNC[12]（立體聲噪音抑制）、HCC（高頻衰減控制）、靜音處理等可以通過(guò)串行數(shù)字接口進(jìn)行控制。（9）免費(fèi)調(diào)諧立體聲解碼器。（10）自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度范圍（在VCCA,VCC(VCO)和VCCD=5V）。在方案設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)確定FM部分采用按照推薦的應(yīng)用設(shè)計(jì)電路圖生產(chǎn)的模塊。本設(shè)計(jì)FM模塊采用封裝完整版收音機(jī)模塊，外接引腳只有10個(gè)，只需要關(guān)注引腳而不需要關(guān)注模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)方便簡(jiǎn)單。下圖210是模塊的引腳封裝，表24為引腳功能簡(jiǎn)介（引出引腳的功能和芯片引腳的定義完全相同）。圖210 TEA5767模塊引腳圖表24 TEA5767模塊引腳定義表引腳號(hào)符 號(hào)簡(jiǎn)介10ANT天線接口9GND接地8R右聲道輸出7L左聲道輸出6GND接地5VCC電源正極4NC無(wú)效端口3GND接地2CLK總線時(shí)鐘線輸入1DATA總線數(shù)據(jù)線輸入/輸出圖211 TEA5767模塊電路連接圖上圖所示為T(mén)EA5767模塊的FM電路連接圖。圖中。R_OUT