【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 并將它放大、混頻，變成載頻為 的中頻信號(hào)，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 變頻電路的作用是把高頻調(diào)頻信號(hào)變換成載頻固定為 的中頻信號(hào)。 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(guò)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(lái)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)，對(duì)調(diào)頻收音機(jī)來(lái)講，是從 的中頻信號(hào)中解調(diào)得到音頻信號(hào)。 鑒頻的方法 鑒頻過(guò)程分為兩步，先把等幅的調(diào)頻信號(hào)經(jīng)線性變換電路轉(zhuǎn)換為幅度隨調(diào)頻信號(hào)的頻率變化規(guī) 律而變化的調(diào)頻調(diào)幅信號(hào)，這時(shí)調(diào)頻信號(hào)的幅度變化就是解調(diào)所需的音頻信號(hào)，然后再用檢波器從調(diào)頻調(diào)幅波中把音頻信號(hào)解調(diào)出來(lái)。 2 方案論證與硬件選擇 本方案的硬件選型 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： 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 圖 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)框圖 FM 模塊選擇 TEA5767 模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò) 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(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)按鍵對(duì)芯片的調(diào)節(jié)完成對(duì) TEA5767 的控制調(diào)臺(tái)。 功放模塊選 擇 TDA1308，對(duì)調(diào)頻后的電臺(tái)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(jī)的頻率。 下面將一一介紹簡(jiǎn)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(gè)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(chǎng)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(jià)位的全集成單芯片立體聲無(wú)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(duì)高頻信號(hào)的手 動(dòng)調(diào)準(zhǔn)，并且其頻帶范圍寬，可以完全免費(fèi)調(diào)到歐洲、美國(guó)和日本的調(diào)頻波段。 TEA5767 特點(diǎn) TEA5767 芯片，通過(guò) I2C 接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。單片機(jī)按鍵對(duì) TEA5767 進(jìn)行初始化輸入接收頻段的頻率， TEA5767 內(nèi)部對(duì)信號(hào)濾波、放大、解調(diào)處理，輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)功放進(jìn)行放大，插上耳麥即可收聽(tīng)到電臺(tái)節(jié)目，接收頻率為 87M~108MHz。 （該芯片以及模塊的詳細(xì)介紹見(jiàn)第 3 章） 無(wú)線芯片選擇是本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，有兩種方案可以選擇： 方案（ 1）采用無(wú)線芯片 TEA5767，自己設(shè)計(jì)外圍電路。 方案（ 2）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 TEA5767 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)硬件功能大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 的難度相當(dāng)大。所以本設(shè)計(jì)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(kāi)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(jiǎn)單，器件封裝形式小，通信速率較高等優(yōu)點(diǎn)。 I2C 總線簡(jiǎn)介 I2C 總線簡(jiǎn)介 : I2C 總線是 PHLIPS 公司推出的一種串行總線，是具備多主機(jī)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(hào)線，一根是數(shù)據(jù)線SDA，另一根是時(shí)鐘線 SCL。典型的 I2C 結(jié)構(gòu)如圖所示 圖 典型的 I2C 總線結(jié)構(gòu) I2C 總線需通過(guò)上拉電阻接正電源，當(dāng)總線空閑時(shí)，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(hào)變低，即各器件的 SDA 及 SCL 都是線“與 ”關(guān)系。每個(gè)接到 I2C 總線上的器件都有唯一的地址。主機(jī)與其它器件間的數(shù)據(jù)傳送可以是由主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)到其它器件，這時(shí)主機(jī)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(jī)系統(tǒng)中，可能同時(shí)有幾個(gè)主機(jī)企圖啟動(dòng)總線傳送數(shù)據(jù)。為了避免混亂， I2C 總線要通過(guò)總線仲裁，以決定由哪一臺(tái)主機(jī)控制總線。 I2C 總線的數(shù)據(jù)字節(jié)必需保證是 8 位長(zhǎng)度。數(shù)據(jù)傳送時(shí)，先傳送最高位（ MSB），每一個(gè)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(shí)序 圖 I2C 總線字節(jié)傳送與應(yīng)答時(shí)序 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 由于某種原因從機(jī) 不對(duì)主機(jī)尋址信號(hào)應(yīng)答時(shí)（如從機(jī)正在進(jìn)行實(shí)時(shí)性的處理工作而無(wú)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(jī)產(chǎn)生一個(gè)終止信號(hào)以結(jié)束總線的數(shù)據(jù)傳送。如果從機(jī)對(duì)主機(jī)進(jìn)行了應(yīng)答，但在數(shù)據(jù)傳送一段時(shí)間后無(wú)法繼續(xù)接收更多的數(shù)據(jù)時(shí)，從機(jī)可以通過(guò)對(duì)無(wú)法接收的第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的 “非應(yīng)答 ”通知主機(jī)，主機(jī)則應(yīng)發(fā)出終止信號(hào)以結(jié)束數(shù)據(jù)的繼續(xù)傳送。當(dāng)主機(jī)接收數(shù)據(jù)時(shí)，它收到最后一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)后，必須向從機(jī)發(fā)出一個(gè)結(jié)束傳送的信號(hào)。這個(gè)信號(hào)是由對(duì)從機(jī)的 “非應(yīng)答 ”來(lái)實(shí)現(xiàn)的。然后，從機(jī)釋放 SDA 線，以允許主機(jī)產(chǎn)生終止信號(hào)。 I2C 總線上傳送 的數(shù)據(jù)信號(hào)是廣義的，既包括地址信號(hào)，又包括真正的數(shù)據(jù)信號(hào)。在起始信號(hào)后必須傳送一個(gè)從機(jī)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(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)（ T）， “1”表示主機(jī)接收數(shù)據(jù)（ R）。每次數(shù)據(jù)傳送總是由主機(jī)產(chǎn)生的終止信號(hào)結(jié)束。但是，若主機(jī)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(hào)，馬上再次發(fā)出起始信號(hào)對(duì)另一從機(jī)進(jìn)行尋址。 在總線的一次數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，可以有以下三種組合方式： （ 1）主機(jī)向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳送方向在整個(gè)傳送過(guò)程中不變： 注：有陰影部分表示數(shù)據(jù)由主機(jī)向從機(jī)傳送 ，無(wú)陰影部分則表示數(shù)據(jù)由從機(jī)向主機(jī)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(hào)， P 表示終止信號(hào)（下同）。 （ 2）主機(jī)在第一個(gè)字節(jié)后，立即從從機(jī)讀數(shù)據(jù) （ 3）在傳送過(guò)程中，當(dāng)需要改變傳送方向時(shí)，起始信號(hào)和從機(jī)地址都被重復(fù)產(chǎn)生一次，但兩次讀 /寫(xiě)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(hào)后的第一個(gè)字節(jié)），尋址字節(jié)的位定義如下 其中 D7～ D1 位組成從機(jī)的地址。 D0 位是數(shù)據(jù)傳送方向位，為 “0”時(shí)表示主機(jī)向從機(jī)寫(xiě)數(shù)據(jù)，為 “1”時(shí)表示主機(jī)由從機(jī) 讀數(shù)據(jù)。主機(jī)發(fā)送地址時(shí)，總線上的每個(gè)從機(jī)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(jī)尋址，根據(jù) R/T大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 位將自己確定為發(fā)送器或接收器。從機(jī)的地址由固定部分和可編程部分組成。在一個(gè)系統(tǒng)中可能希望接入多個(gè)相同的從機(jī)，從機(jī)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(jì)采用的 STC89C52 單片機(jī)沒(méi)有 I2C 總線接口， 所以 要 通過(guò)模擬來(lái)實(shí)現(xiàn) ，利用軟件實(shí)現(xiàn) I2C 總線的數(shù)據(jù)傳送，即軟件與硬件結(jié)合的信號(hào)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(shí)序要求。 I2C 總線的起 始信號(hào)、終止信號(hào)、發(fā)送 “0” 及發(fā)送 “1” 的模擬時(shí)序如下圖所示。 圖 I2C 總線數(shù)據(jù)傳送模擬時(shí)序 控制模塊是本設(shè)計(jì)的核心，通過(guò)外圍電路和向 TEA5767 芯片寫(xiě)入相關(guān)程序，控制部分要實(shí)現(xiàn)能夠改變收音機(jī)的接收頻率、工作模式、音量等各項(xiàng)參數(shù)的功能。因此必須需要一個(gè)微控制器才能達(dá)到要求，本設(shè)計(jì)采用 STC89C52 單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心。 STC89C52 外形和引腳 本設(shè)計(jì)采用的 STC89C52 芯片，芯片采用 40 腳雙列直插式封裝， 32 個(gè) I/O 口，芯片工作電壓 ~ ，工作溫度 070176。C（商業(yè)級(jí)），工作頻率可高達(dá) 30MHz，芯片的外形和引腳見(jiàn)下圖 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 圖 STC89C52 芯片 外形 圖 STC89C52 芯片 引腳圖 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(chǔ)器。使用高密度非易失性存儲(chǔ)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(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號(hào) EA/VPP(Pin31)：程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令。 PSEN(Pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。 ④可編程輸入 /輸出引腳（ 32 根） STC89C52 單片機(jī)有 4 組 8 位的可編程 I/O 口，分別位 P0、 P P P3 口，每個(gè)口有 8 位（ 8 根引腳），共 32 根。 PO 口（ Pin39～ Pin32）： 8 位雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P1 口（ Pin1～ Pin8）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P2 口（ Pin21～ Pin28）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P3 口（ Pin10～ Pin17）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ STC89C52 主要功能 STC89C52 主要功能 如 下表 所示 。 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 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(xiě) Flash ROM 32 個(gè)雙向 I/O 口 256x8bit 內(nèi)部 RAM 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷 時(shí)鐘頻率 024MHz 2 個(gè)串行中斷 可編程 UART 串行通道 2 個(gè)外部中斷源 共 6 個(gè)中斷源 2 個(gè)讀寫(xiě)中斷口線 3 級(jí)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(jī)總控制電路 單片機(jī)總控制電路如 下圖： 圖 單片機(jī)總控制電路 STC89C52 內(nèi)部有一個(gè)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(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路如圖 (a) 所示，在 RXD 和 TXD 引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體振蕩頻率可以在 ～ 12MHz 之間選擇，電容值在 5～ 30pF 之間選擇，電容值的大小可對(duì)頻率起微調(diào)的作用。 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 外部方式的時(shí)鐘電路如圖 （ b） 所示， RXD 接地， TXD 接外部振蕩器。對(duì)外部振蕩信號(hào)無(wú)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(hào)。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘 P1 和 P2，供單片機(jī)使用。 RXD 接地， TXD 接外部振蕩器。對(duì)外部振蕩信號(hào)無(wú)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(hào)。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘 P1 和 P2，供單片機(jī)使用。 （ a）內(nèi)部方式時(shí)鐘電路 （ b）外部方式時(shí)鐘電路 圖 時(shí)鐘電路 （ 1）復(fù)位操作 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其主要功能是把 PC 初始化為 0000H，使單片機(jī)從0000H 單元開(kāi)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(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于