【正文】 小信號(hào)調(diào)頻收音機(jī)電路設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目錄摘要 IAbstract II目錄 III前言 11 FM收音機(jī)介紹 2 發(fā)射系統(tǒng)的簡(jiǎn)單概述 2 接收系統(tǒng)的簡(jiǎn)單概述 2 3 收音機(jī)的調(diào)制方案簡(jiǎn)單介紹和該方案原理簡(jiǎn)單介紹 4 收音機(jī)的調(diào)制方案簡(jiǎn)單介紹 4 調(diào)頻廣播收音機(jī)的原理 62 方案設(shè)計(jì)與硬件選擇 8 本方案涉及到的硬件選擇 8 8 TEA5767方案選擇 8 TEA5767的I2C總線 9 9 STC89C52外形和引腳 9 STC89C52主要功能 11 STC89C52的控制電路 11 13 TDA2822基本信息 13 TDA2822工作特點(diǎn) 15 LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu) 15 LED數(shù)碼管簡(jiǎn)單簡(jiǎn)介 16 LED數(shù)碼管的工作原理 16 173 TEA5767芯片 18 TEA5767芯片簡(jiǎn)介 18 FM模塊介紹 20 I2C總線簡(jiǎn)介 214 電路設(shè)計(jì) 25 26 FM模塊 27 LED數(shù)碼管顯示模塊 28 285 軟件設(shè)計(jì)思想和流程圖 306 硬件裝配與系統(tǒng)測(cè)試 32 硬件裝配 32 32總結(jié) 34致謝 35參考文獻(xiàn) 36附件 主程序 37 小信號(hào)調(diào)頻收音機(jī)電路設(shè)計(jì)前言如今，隨著隨身數(shù)碼科技的發(fā)展，獨(dú)立的半導(dǎo)體收音機(jī)已漸漸淡出了人們?nèi)粘Ｉ畹囊暰€，取而代之的是小巧精致的數(shù)字音頻播放器。在這種環(huán)境下，收音機(jī)更加受到了無線電行業(yè)、專業(yè)電子技術(shù)機(jī)構(gòu)和無線電發(fā)燒團(tuán)體人員的關(guān)注。收音機(jī)的存在方式也發(fā)生了變化，從原來的獨(dú)立式半導(dǎo)體發(fā)展成了內(nèi)嵌到其他音頻設(shè)備的模塊化產(chǎn)品?，F(xiàn)今的用戶對(duì)于收音機(jī)技術(shù)上的要求相對(duì)較高，這也促使了收音機(jī)的控制方式需要不斷改進(jìn)、音質(zhì)水品等技術(shù)指標(biāo)也需要不斷提高。本文開發(fā)了一套完整的FM 調(diào)制接收系統(tǒng)，采用了飛利浦專用數(shù)字收音集成電路，利用單片機(jī)控制，用4位LED數(shù)碼管顯示接收信號(hào)的頻率，通過手動(dòng)按鍵來減小或增大接收信號(hào)的頻率值，這種收音機(jī)與普通調(diào)頻立體聲收音機(jī)相比內(nèi)置噪聲消除、軟靜音、低音增強(qiáng)電路設(shè)計(jì)，F(xiàn)M及MPX立體聲采用DSP處理器，具有靈敏度高、噪聲小、抗干擾能力強(qiáng)、外接元件少、使用簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字收音集成電路與單片機(jī)采用I2C串行數(shù)據(jù)總線接口通訊，系統(tǒng)通過專用收音芯片TEA5767進(jìn)行解調(diào)，主控芯片通過相應(yīng)通信協(xié)議對(duì)其進(jìn)行頻率選擇控制、音量控制，選定頻率后，音頻信號(hào)經(jīng)由功率放大模塊放音，能夠獨(dú)立完成立體聲收音和放音功能。系統(tǒng)以主控芯片為核心，控制收音模塊、顯示模塊、音頻放大模塊，完成一套多功能、立體聲、音量控制的數(shù)字收音機(jī)。本文深入結(jié)合單片機(jī)軟硬件技術(shù)，闡述了這款數(shù)字立體聲收音機(jī)的設(shè)計(jì)過程。首先介紹了設(shè)計(jì)的工作原理和涉及到的關(guān)鍵技術(shù)，其次分別從硬件和軟件兩方面詳細(xì)介紹并說明了該設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，最后對(duì)設(shè)計(jì)成品進(jìn)行了各項(xiàng)測(cè)試，并對(duì)設(shè)計(jì)成果的應(yīng)用范圍進(jìn)行了估計(jì)。1 FM收音機(jī)介紹 發(fā)射系統(tǒng)的簡(jiǎn)單概述無線電發(fā)射機(jī)是產(chǎn)生和發(fā)送無線電信號(hào)的裝置，與一般的無線電發(fā)訊機(jī)的基本組成一樣，無線電廣播發(fā)射機(jī)也是由載波發(fā)生器，調(diào)制器，變頻器，高頻放大器和發(fā)射天線這些基本部分組成。它的工作原理是：通過調(diào)制器，聲音信號(hào)調(diào)制載波產(chǎn)生已調(diào)波信號(hào)，然后由變頻器將已調(diào)載波信號(hào)搬移到發(fā)生頻率上，接著經(jīng)高頻功率放大后推動(dòng)發(fā)射天線，由發(fā)射天線將射頻信號(hào)功率轉(zhuǎn)變成電磁波輻射出去。 無線電發(fā)射機(jī)方框圖 接收系統(tǒng)的簡(jiǎn)單概述天線接收到的高頻信號(hào)通過輸入電路與收音機(jī)的本機(jī)振蕩頻率（其頻率較外來高頻信號(hào)高一個(gè)固定中頻，我國(guó)中頻標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為465KHZ）一起送入變頻管內(nèi)混合——變頻，在變頻級(jí)的負(fù)載回路（選頻）產(chǎn)生一個(gè)新頻率即通過差頻產(chǎn)生的中頻，中頻只改變了載波的頻率，原來的音頻包絡(luò)線并沒有改變，中頻信號(hào)可以更好地得到放大，中頻信號(hào)經(jīng)檢波并濾除高頻信號(hào)。再經(jīng)低放，功率放大后，推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。已調(diào)載波（調(diào)幅收音機(jī)的中頻為465KHz,），接著通過中放通道的選頻網(wǎng)絡(luò)選出要接收的已調(diào)載波，隨后，進(jìn)行放大和解調(diào)（檢波），從已調(diào)載波中提取出原電信號(hào)。這就完成了無線電信號(hào)的接收和解調(diào)。然后聽過前置放大和功放驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器還原成聲音（對(duì)于收音機(jī)）。收音機(jī)的接收原理就是把從天線接收到的高頻信號(hào)經(jīng)檢波（解調(diào)）還原成音頻信號(hào)，送到耳機(jī)變成音波。由于廣播事業(yè)發(fā)展，天空中有了很多不同頻率的無線電波。如果把這許多電波全都接收下來，音頻信號(hào)就會(huì)象處于鬧市之中一樣，許多聲音混雜在一起，結(jié)果什么也聽不清了。為了設(shè)法選擇所需要的節(jié)目，在接收天線后，有一個(gè)選擇性電路，它的作用是把所需的信號(hào)（電臺(tái)）挑選出來，并把不要的信號(hào)“濾掉”，以免產(chǎn)生干擾，這就是我們收聽廣播時(shí)，所使用的“選臺(tái)”按鈕。選擇性電路的輸出是選出某個(gè)電臺(tái)的高頻調(diào)幅信號(hào)，利用它直接推動(dòng)耳機(jī)（電聲器）是不行的，還必須把它恢復(fù)成原來的音頻信號(hào)，這種還原電路稱為解調(diào)，把解調(diào)的音頻信號(hào)送到耳機(jī)，就可以收到廣播。 無線電接收方框圖本設(shè)計(jì)是一個(gè)數(shù)字調(diào)頻收音機(jī)，調(diào)頻就是頻率調(diào)制，所謂頻率調(diào)制就是原來等幅恒頻的高頻信號(hào)的頻率，隨著調(diào)制信號(hào)（音頻信號(hào)）的幅度變化而變化，調(diào)頻收音機(jī)（FM Radio）就是接收這些頻率調(diào)制的無線電信號(hào)，經(jīng)過解調(diào)還原成原信號(hào)的電子設(shè)備。FM Radio電路一般主要由接收天線、振蕩器、混頻器、AGC（自動(dòng)增益控制）、中頻放大器、中頻限幅器、中頻濾波器、鑒頻器、低頻靜噪電路、搜索調(diào)諧電路、信號(hào)檢測(cè)電路及頻率鎖定環(huán)路、音頻輸出電路等組成。本設(shè)計(jì)就是用單片機(jī)控制集成了上述所有FM功能的專用芯片，并在諾基亞5110液晶上顯示當(dāng)前的頻率信息，設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字FM收音機(jī)系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，整個(gè)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13： 收音機(jī)的調(diào)制方案簡(jiǎn)單介紹和該方案原理簡(jiǎn)單介紹 收音機(jī)的調(diào)制方案簡(jiǎn)單介紹收音機(jī)的主要性能指標(biāo)：一、頻率范圍 頻率范圍是指收音機(jī)能夠接收到的信號(hào)的頻率范圍。二、靈敏度 當(dāng)收音機(jī)的輸出功率達(dá)到額定功率時(shí)，在輸入端所需要的最小信號(hào)的強(qiáng)度稱為靈敏度，單位為（微伏）。它用于表示收音機(jī)接收微弱信號(hào)的能力。顯然這個(gè)輸入信號(hào)越小，收音機(jī)的靈敏度越高。三、選擇性 選擇性表示收音機(jī)從包括各種頻率的復(fù)雜信號(hào)中選出有用信號(hào)而抑制其他干擾信號(hào)的能力，選擇性以輸入信號(hào)失諧177。9kHz時(shí)靈敏度下降的程度來表示，單位為dB（分貝）。dB數(shù)越大，表示收音機(jī)的選擇性越強(qiáng)。四、輸出功率 輸出功率是指收音機(jī)輸送給揚(yáng)聲器的音頻信號(hào)的功率，單位為 W （瓦），也可用 mW 表示，1W=1000mW。輸出功率越大，收音機(jī)能發(fā)出的聲音越響。所謂調(diào)制，就是指用音頻信號(hào)去改變載波信號(hào)的幅度，頻率或者相位，使他們按照音頻信號(hào)的規(guī)律變化，即將聲音信息寄載在載波的幅度，頻率或者相位參數(shù)上。發(fā)送端發(fā)射的是被音頻信號(hào)調(diào)制的載波（稱為已調(diào)波）而不是直接發(fā)送音頻信號(hào)。當(dāng)然，在接收時(shí)，就可以從接收到飛已調(diào)波中解調(diào)出其所帶的音頻信號(hào)。調(diào)制的目的是為了能可靠地和有效地發(fā)射，傳送和接收信號(hào)?，F(xiàn)在收音機(jī)的調(diào)制方式主要用兩種：AM：改變載波的振幅稱振幅調(diào)制。AM是指對(duì)信號(hào)進(jìn)行幅度調(diào)制。一般做法就是先在原信號(hào)上疊加一個(gè)直流信號(hào)以保證信號(hào)f(t)+A0，然后乘上一個(gè)高頻的余弦信號(hào)，即得到g(t)=[f(t)+A]coswt。在頻域上的效果就是將原信號(hào)的頻譜移動(dòng)到w處，以適合信道傳輸?shù)淖罴杨l率范圍。g(t)的包絡(luò)線即f(t)+A,用一個(gè)簡(jiǎn)單的包絡(luò)檢測(cè)電路就可以接收并還原信號(hào)了。FM：改變載波的頻率稱頻率調(diào)制。音頻信號(hào)的改變往往是周期性的，一個(gè)最容易理解音頻調(diào)制技術(shù)的范例是小提琴和揉弦，揉弦通過手指和手腕在琴弦上快速顫動(dòng)，使琴弦的長(zhǎng)度發(fā)生快速變化，從而最終影響小提琴聲音的柔和度。與“FM無線電波”相同，“FM合成理論”同樣也有著發(fā)音體（載體）和調(diào)制體兩個(gè)元素。發(fā)音體或稱載波體，是實(shí)際發(fā)出聲音的頻率振蕩器；調(diào)制體或稱調(diào)制器，負(fù)責(zé)調(diào)整變化載波所產(chǎn)生出來的聲音。載波頻率、調(diào)制體頻率以及調(diào)制數(shù)值大小，是影響FM合成理論的重要因素。我們習(xí)慣上用 FM 來指一般的調(diào)頻廣播（76~108MHz，在我國(guó)為 ~108MHz、日本(76~90MHz） ， FM是一種調(diào)制方式 ，即使在短波范圍的 27~30MHz 之間，做為業(yè)余電臺(tái)、太空、人造衛(wèi)星通訊應(yīng)用的波段，也有采用調(diào)頻（FM）方式的。本次方案選用的是FM調(diào)制。理由有以下幾點(diǎn)：1) 在同樣的頻率、功率等條件下，用調(diào)頻方式傳輸信號(hào)比調(diào)幅方式要遠(yuǎn)得多。因?yàn)檎{(diào)幅方式的載頻電平要高出噪聲電平三四十分貝才能得到良好的圖像指標(biāo)，而調(diào)頻方式只要高出噪聲電平幾分貝即可。2) 調(diào)頻比調(diào)幅抗干擾能力強(qiáng)：外來的各種干擾、加工業(yè)和天電干擾等，對(duì)已調(diào)波的影響主要表現(xiàn)為產(chǎn)生寄生調(diào)幅，形成噪聲。調(diào)頻制可以用限幅的方法，消除干擾所引起的寄生調(diào)幅。而調(diào)幅制中已調(diào)幅信號(hào)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(hào)的信噪比越大，抗干擾能力就越強(qiáng)。而解調(diào)后獲得的信號(hào)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(jī)的原理一個(gè)典型的調(diào)頻廣播收音機(jī)的電路原理圖如下： 自動(dòng)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 調(diào)頻廣播收音機(jī)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(tái)信號(hào)，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(jī)輸入回路的作用是從天線接收到的各種高頻信號(hào)中選擇出調(diào)頻波段的信號(hào)，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(duì)高頻調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行放大，以提高調(diào)頻收音機(jī)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?yàn)楣不娐返慕刂诡l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(jī)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(shí)，能自動(dòng)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(jī)處于最付佳狀態(tài)。二、 中頻放大電路調(diào)頻收音機(jī)的中放電路與調(diào)幅收音機(jī)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(dòng)增益控制，使中放電路保持較大的增益，以便實(shí)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(dòng)限幅電路。四、 鑒頻器鑒頻器的作用——鑒頻器的作用是對(duì)調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，還原產(chǎn)生原調(diào)制信號(hào)