【正文】 不同 用戶對發(fā)射頻率的要求各不相同，但是廠商不可能生產(chǎn)頻率各異的發(fā)射機，這樣明顯不符合工業(yè)批量生產(chǎn)的要求。 本文主要分為五個部分，從數(shù)控調(diào)頻發(fā)射機 的概述、方案分析與論證、系統(tǒng)硬件的設計與實現(xiàn)、系統(tǒng)軟件的設計及編程、系統(tǒng)的組裝和調(diào)試等方面，較全面的介紹了數(shù)控調(diào)頻發(fā)射機頻率控制系統(tǒng)的設計。控制模塊是通過 小鍵盤 向 AT89S52單片機 發(fā)出信息，經(jīng)過編譯 處理把代碼發(fā)送至 BH1415F 芯片， 調(diào)頻調(diào)制發(fā)射模塊 是用變?nèi)荻O管直接調(diào)頻，結(jié)合鎖相環(huán)（ PLL）系統(tǒng) ，可以得到很高的中心頻率穩(wěn)定度。本學位論文的知識產(chǎn)權(quán)歸屬于培養(yǎng)單位。畢業(yè)設計（論文） I 原創(chuàng)性聲明 本人呈交的學位論文，是在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果，所有數(shù)據(jù)、圖片資料真實可靠。 本人簽名： 日期： 畢業(yè)設計（論文） II 摘 要 調(diào)頻發(fā)射機是目前應用最為廣泛的音頻發(fā)射設備，而且技術(shù)上比較成熟，音質(zhì)較好，并且可以實現(xiàn)立 體聲廣播，但大多數(shù)調(diào)頻發(fā)射機仍然存在發(fā)射頻率固定單一的問題。 該數(shù)字化立體聲調(diào)頻發(fā)射機 ，實現(xiàn)了 鎖相 環(huán) 頻率控制 ， 具有較高頻率穩(wěn)定度 ， 發(fā)射頻率 在 到 范圍內(nèi)任意可調(diào) 。同時，由于本人知識能力有限和設計經(jīng)驗 的缺乏，文 中存在一些疏漏和不足之處，還請各位老師和廣大讀者加以指正。那么就需要使發(fā)射機按照使用者的意愿，在一定頻帶范圍內(nèi)靈活 地 改變發(fā)射頻率。 課題來源及研究的目的和意義 隨著科技的發(fā)展與進步，電子產(chǎn)業(yè)已在生活和生產(chǎn)中占據(jù)著了主導地位，從我們?nèi)粘Ｉ钪械乃玫胶教旒夹g(shù)的高科技類都是電子科技發(fā)展的結(jié)晶，可以說現(xiàn)在的生活中我們幾乎是離不開電子產(chǎn)品了。如果你想播放磁帶上的英語聽力內(nèi)容，那么只需用 Line_in 線加上音源 :計算機耳機輸出、話筒、收錄機、 VCD、 MP3 均可 . 只要將音頻信號輸入通過一根帶插頭 Line_in 線連接到發(fā)射機的音頻輸入插孔即可。 目前各大中 型 學校，普遍利用調(diào)頻發(fā)射機進行英語聽力訓練和考試。 國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析 近年來我國的調(diào)頻廣播技術(shù)得到了迅猛發(fā)展，在生活中的每個角落都可以找到它的蹤影。調(diào)頻廣播雖然音質(zhì)好，可以實現(xiàn)立體聲廣播，但是覆蓋范圍有限。在此進行分析比較，根據(jù)設計的需要選擇合適的單片機作為控制芯片。采用 SPCE061A 單片機，能將相當一部分外圍器件結(jié)合到一起，使用方便，抗干擾性能提高。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除 1000 次。AT89C51 的 主要功能 特性如表 所示。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程 器。空閑模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作 。 圖 AT89S52 單片機引腳結(jié)構(gòu) 通過比較可以看出， AT89S52 較 AT89C51 進行了很多改進，新增了很多功能，性能有了較大提升 ?，F(xiàn)有如下方案： 方案一：采用 BA1404 立體聲調(diào)頻發(fā)射芯片 BA1404 是 日本 ROHM 公司 出品的一款很經(jīng)典的立體聲調(diào)頻發(fā)射 專用芯片 ， 它彌補了過去用分立元件來設計調(diào)頻電路的不足， 而且具有立體聲調(diào)制的功能。 單片立體聲調(diào)制發(fā)射集成芯片 BA1404 和高頻功放電路，可以將各種立體聲音源加以處理并調(diào)制發(fā)射，由立體聲 FM 收音機接收。 立體聲前置級分別為兩個聲道 的音頻放大器。通常在 1 17 腳接一可調(diào)電阻，以獲得最佳的通道分離度。因此，只要控制一個電阻的分壓值就可以達到改變發(fā)射頻率的目的，這是比較獨特的設計。完全消除了交流聲，解決了這一其它相關(guān)無線產(chǎn)品一直都無法克服的難題，甚至可以直接使用電腦電源。 (3)采用了鎖相環(huán)鎖頻并與調(diào)頻發(fā)射電路一體化，使發(fā)射的頻率非常穩(wěn)定。 BH1415F 的芯片結(jié)構(gòu)如圖 所示。 LCD1602 液晶顯示器，顯示功能豐富，能夠同時顯示 16*02 即 32 個字符，內(nèi)部芯片存儲了 160 個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等。小功率的變壓器素質(zhì)較 差，磁輻射嚴重；空載溫升過高， 也是產(chǎn)生電器交流聲的主要因素之一，并且處理起來也不方便 。 外接音頻 Linein 接線將 計算機 耳機插座或者隨身聽耳機插座等外部聲音信號音源輸入標準 立 體聲插座。 制作一副水平極化、全向發(fā)射的天線比較麻煩，且一般的調(diào)頻廣播電臺也采用水平極化方式。 通過單片機實現(xiàn)頻率的輸入及輸出控制。 系統(tǒng) 功能框圖如圖 所示。 當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0 口也被作為低 8位地址 /數(shù)據(jù)復用。 P1 口： P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p1 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。 在 flash 編程和校驗時， P1 口接收低 8位地址字節(jié)。 在訪問外部程序存儲器或用 16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR） 時， P2 口送出高八位地址。 P3 口： P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p3 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。 在 flash 編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。 ALE/PROG：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。 EA/VPP：外部訪問允許，欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000HFFFFH）， EA端必須保持低電平（接地）。 XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。 AT89S52 單片機復位方法為：在復位引腳輸入端 RST 上加一個維持兩個機器周期以上的高電平，則單片機被復位。 【 1】 在通電瞬間，由于 RC 的充電過程，在 RST 端出現(xiàn)一定寬度的正脈沖，只要該正脈沖保持 10ms 以上，就能使單片機自動復位，在 12MHz 時鐘時，通常 CR 取 22μ F， R取 1KΩ，這時能可靠的上電復位和手動復位。而時序是指單片機執(zhí)行的各個指令在時間上的先后關(guān)系。 圖 單片機時鐘電路 內(nèi)部振蕩方式所得的時鐘信號比較穩(wěn)定，實用電路中使用較多。 在空閑模式下， CPU 自己進入睡眠狀態(tài)而其他的片內(nèi)功能部件保持工作狀態(tài)，這種模式是可以用軟件調(diào)用的。 在掉電模式下，單片機片內(nèi)振蕩停止， CPU 執(zhí)行的最后一條指令就是調(diào)用掉電模式的指令。 【 8】 畢業(yè)設計（論文） 16 單片機最小系統(tǒng) 所謂的單片機最小系統(tǒng)，是指在盡可能少的外部電路的條件下，形成一個可以獨立工作的單片機系統(tǒng)。短按一下頻率調(diào)整鍵，發(fā)射機將以 的步進增 加或降低工作頻率。 控制頻率的按鍵電路如圖 所示。圖中的 8 個 LED 分別與上面那個圖中的 ADP 各段相對應，通過控制各個 LED 的亮滅來顯示數(shù)字。引腳排列依然是從左下角的那個腳（ 1腳）開始，以逆時針方向依次為 112 腳。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的 I/O 端口進行驅(qū)動，或者使用如 BCD 碼二 十進制譯碼器譯碼進行驅(qū)動。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。 頻率顯示 電路圖 如圖 所示。高頻振蕩器由第 9 引腳外部的 LC 回路與內(nèi)部電路組成，振蕩信號經(jīng)過高頻放大器從 11 引腳輸出，同時輸送到鎖相環(huán) 電路進行比較后，從第 7 引腳輸出一個信號，對高頻振蕩器的值進行修正，確保頻率穩(wěn)定。外圍電路主要有單片機的數(shù)字頻率控制和指示電路、壓控振蕩器組成的載波產(chǎn)生電路、定時器以及一些耦合電容 。 (4)采用了 MCU 單片機數(shù)字直接頻率設定，可設定 70120MHz 頻率， 使用上非常方便 。即在噪聲引入之前采用適當?shù)木W(wǎng)絡（預加重網(wǎng)絡），人為地加重（提升）發(fā)射機輸入調(diào)制信號的高頻分量。 去加重 (Deemphasis) ：解調(diào)后對高頻分量的壓低 。 為了能夠使發(fā)射機和 FM 接收機的頻率響 應相互匹配，在輸入端需加預加重網(wǎng)絡， 時間系數(shù)為 50μs 。 (3)低通濾波電路 低通濾波電路可以有效地把低頻噪聲濾除，有效提高音質(zhì) 。 (4)立體聲調(diào)制電路 音頻信號從第 1 腳和第 22 腳輸入后通過預加重電路、限幅電路和低通濾波電路后送到混合器（ MPX）中，另外由第 1 14 腳接入 晶體的振蕩電路通過 200 分頻后產(chǎn)生的 38KHz 副載波信號，同時 38KHz 副載波通 2 分頻產(chǎn)生的 19KHz 導頻信號。壓控振蕩器的電路如圖 所示。當 電感 L、電容C3 均取最小值時，壓控振蕩器取得最大振蕩頻率 ；當 電感 L、電容 C3 均取最大值時 ，壓控振蕩器取得最小 振蕩頻率 。 立體聲信號通過 22 引腳輸入，配合 21 這幾個引腳外部的阻容組合，完成立體聲信號的低通濾波、預加重和調(diào)制，調(diào)制后的復合信號通過 5 腳輸出。 1 14 腳需要外接 的晶振，提供給 BH1415F 內(nèi)部的鑒相、立體聲信號調(diào)制等部分所需要的穩(wěn)定時鐘。 為了滿足鎖相調(diào)頻的要求，環(huán)路僅對 VCO 中的頻率不穩(wěn)定所引起的緩變分量有所反映，因此環(huán)路濾波器的通頻帶很窄，保證調(diào)制信號的頻譜分 量處于低通濾波器頻帶之外而不能形成交流反饋，這是一種載波跟蹤環(huán) 。調(diào)頻調(diào)制由變?nèi)荻O管組成的高頻振蕩器實現(xiàn)，高頻振蕩器是一個鎖相環(huán)的 VCO，立體聲復合信號通過它直接進行調(diào)頻調(diào)制。 圖 FM 鎖相環(huán)發(fā)射電路原理框圖 圖 FM 鎖相環(huán)發(fā)射 電路 畢業(yè)設計（論文） 28 220V/9V變壓器 220V 交流 濾波 7805 三端穩(wěn)壓管 濾波 +5V 直流電源 BH1415F 調(diào)頻發(fā)射模塊 單片機 控制模塊 電源模塊的設計 圖 電源 模塊框圖 電子產(chǎn)品中，常見的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的 78 系列和負電壓輸出的 79 系列。 該系列集成穩(wěn)壓 IC 型號中的 78 或 79 后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如 7805表示輸出電壓為正 5V， 7909 表示輸出電壓為負 9V。帶散熱片時，輸出電流可達 1A。 電源電路圖如圖 所示。電路如圖 所示，圖中電容的作用是將音頻信號耦合到芯片中，同時有隔直流功能。模塊基本已處在最佳調(diào)制狀態(tài)（在調(diào)整中，只要接收機不出現(xiàn)聲音失真，應盡量調(diào)大音源音量，以獲得最佳的調(diào)制度和較 高信噪比）。 外部信號輸入插座可以將計算機耳機插座或者隨身聽耳機插座等外部聲音信號源通過專用的連接線引入調(diào)頻發(fā)射機 。 天線與饋線的阻抗不匹配或天線與發(fā)信機的阻抗不匹配，高頻能量就會產(chǎn)生反射折回，并與前進的部分干擾匯合發(fā)生駐波。天線駐波是出廠必須檢測的一項天線電氣性能指標，天線 駐波比 高低直接影響天饋系統(tǒng)整體性能，以前天線出廠駐波比要求小于 ， 現(xiàn)在隨著天線廠家技術(shù)水平不斷提高，加上通信運營商對天線指標要求越來越高，天線出廠駐波比一般小于 。這是一種理想的狀況，實際上總存在反射，所以駐波比總是大于 1 的。最普遍的設計方式是將天線的輸入阻抗設計在一般電路中所常使用的 50歐姆，如此便可以與收發(fā)機電路的輸出阻抗達到 50 歐姆匹配。 圖 BH1415F 調(diào)頻調(diào)制發(fā)射 部分電路原理圖 畢業(yè)設計（論文） 33 4 系統(tǒng)軟件設計及編程 系統(tǒng) 軟件設計主要是使用 C語言編程 ，然后燒寫進 單片機進行控制。 圖 數(shù)據(jù)信號發(fā)送方式 畢業(yè)設計（論文） 34 數(shù)據(jù)內(nèi)容說明 BH1415F 的頻率控制字是 16位二進制碼，其數(shù)據(jù)內(nèi)容說明如表 所示。系統(tǒng)主程序流程圖如圖 所示。比如 ，則為 99700KHz/100KHz=997轉(zhuǎn)為 16進制后則為 3E5， 字位如下： 2 OMCTL 立體聲控制 MONO 設為 1 時開啟立體聲，設 0 時關(guān) 閉立體聲 3 PDCTL PD 輸出控制 PD0、 PD1 設定 PLL 輸出狀態(tài) PD0 PD1 0 0 正常模式 0 1 輸出低 1 0 輸出高 1 1 高阻態(tài) 4 出廠測試 正常模式下，必須將 T0 設為 1， T1 設為 0 畢業(yè)設計（論文） 35 系統(tǒng)主程序 流程圖 系統(tǒng)初始化后， 進入立體聲發(fā)射工作狀態(tài)， 通過上、下調(diào)整鍵，步進 調(diào)整 發(fā)射頻率； 系統(tǒng)通過數(shù)碼管顯示設定頻率值，同時，頻率控制字 傳送到 BH1415F 的 1 117 端口， BH1415F 接收 BCD 碼控 制字，按低位先送，低字節(jié)先送的原則 接收 。 BH1415F 的 頻率控制字及傳送格式