【文章內容簡介】 畢業(yè)設計說明書（論文） 第 4 頁 共 49 頁 第 1 章 緒論 調頻廣播發(fā)射技術現(xiàn)狀 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。從我們日常生活中所用到航天技術中的高科技類都是電子科技發(fā)展的結晶，可以說現(xiàn)在生活中我們幾乎是離不開電子產(chǎn)品了。電子科學的發(fā)展也帶動著通信的發(fā)展，現(xiàn)在的通信可以說在生活和生產(chǎn)起著舉足輕重的作用，手機、無線電視、衛(wèi)星通訊都已經(jīng)成為人類生活的主導。而發(fā)射接收機則是通信行業(yè)的基本裝置，所以接收發(fā)射機的 發(fā)展和進步直接關系到通訊的發(fā)展，想要發(fā)展通訊行業(yè)，就得發(fā)展發(fā)射和接收機。 調頻發(fā)射 :首先將音頻信號和高頻載波調制為調頻波 ,使高頻載波的頻率隨音頻信號發(fā)生變化 ,再對所產(chǎn)生的高頻信號進行放大、激勵、功放和一系列的阻抗匹配 ,使信號輸出到天線 ,然后發(fā)送出去的裝置 .高頻信號的產(chǎn)生現(xiàn)在有頻率合成 ,PLL等方式 .現(xiàn)在我國調頻廣播的頻率范圍為 88～ 108MHz,校園為 76～ 87MHz,西方國家為 70～ 90MHz [1]。 調頻發(fā)射技術的發(fā)展 調頻發(fā)射技術發(fā)展經(jīng)過： 1調頻廣播發(fā)射機數(shù)字化技術。數(shù)字化的廣播機構具有節(jié)約 頻譜、節(jié)約功率的優(yōu)勢。由于數(shù)字壓縮技術持續(xù)革新 ,促使人們提高了頻譜利用率。數(shù)字化技術是個長期的發(fā)展過程 ,對于替代模擬廣播 ,這還要很長的時間。在歐洲 ,即將用 DAB/DMB完全取代模擬調頻廣播。在我國廣電主管部門的倡導下 :各地區(qū)要充分利用高新技術 ,加快傳統(tǒng)媒體的改造 ,加快新興媒體的發(fā)展。我國廣播影視由模擬向數(shù)字全面過渡取得重大進展 ,基本形成技術先進、功能多樣的廣播影視數(shù)字化新體系。 2多媒體單純的聲音廣播被市場所淘汰 ,如果把 DAB變成數(shù)字多媒體廣播（ DMB),就能夠滿足社會中不同消費人群的差異化需要。生產(chǎn)廠家研發(fā) 的產(chǎn)品所使用的技術不會影響消費者的使用習慣 ,消費者對廣播內容更為感興趣。 3廣播形式逐漸走向了多樣化發(fā)展方向 ,聽眾可以通過各種的途徑收聽廣播獲取數(shù)據(jù)服務 ,廣播形式包括了衛(wèi)星廣播、互聯(lián)網(wǎng)廣播、各種形式數(shù)字電視廣播中的聲音廣播和數(shù)據(jù)廣播。 4接收設備趨向小型化 ,可以移動性 ,并且采用多制式數(shù)字化 ,促使接收設備實現(xiàn)了小型化。生產(chǎn)廠家開發(fā)出只有 MP3體積的衛(wèi)星廣播隨身聽 ,這樣就增加了 MP3的功能 ,可使聽眾隨時隨地接收衛(wèi)星廣播。隨著聽眾收聽廣播服務的變化 ,相關部門就需要研發(fā)技術 ,滿足聽眾移動接收的質量 ,并且豐富廣播的節(jié)目畢業(yè)設計說明書（論文） 第 5 頁 共 49 頁 內 容?，F(xiàn)階段數(shù)字廣播形式發(fā)展更為多樣化 ,與之同時運行的模擬廣播共同存在于市場中 ,于是廠商研發(fā)的新數(shù)字接收設備最好能夠是多制式 ,這樣就方便聽眾接收不同系統(tǒng)的數(shù)字廣播和模擬廣播。同時 ,廣播服務由單向式轉向交互式 ,在廣播網(wǎng)絡與通信網(wǎng)絡相結合的條件下 ,促進了這個趨勢的實現(xiàn) ,并且能夠滿足不同聽眾的個性化需求。 課題研究的意義 無線電 發(fā)射設備是現(xiàn)代化通信系統(tǒng)、廣播與電視系統(tǒng)、雷達系統(tǒng)、無線遙控和遙測系統(tǒng)等必不可少的設備 [2]。 在校園里，它還可以作為大學老師在教室授課的輔助設備，學生可以利用調頻耳機來更清晰地收聽老 師的授課內容；或者 如果當你想練習英語聽力， 也能通過調頻收音機或者其他接收設備來收聽由校園內的調頻發(fā)射臺所發(fā)出的廣播信號。設計該調頻發(fā)射臺涉及到很多高頻和模電的知識。 高頻電子線路本是一門較為復雜的電路 ， 其中更有精髓的知識值的我們去學習。同時 隨著計算機技術與 高頻 電子技術的發(fā)展， 模擬電子技術 得到廣泛應用 。 尤其在 模擬 電子電路中得到廣泛應用，成為現(xiàn)代電子電器必不可少的 電子技術 。 能 廣泛 地 將這些技術 應用 在小功率調頻發(fā)射機 中， 將會使得發(fā)射機 控制方法 更加 科學、簡單、明了，控制電路及連線 更 簡單、易行，工作穩(wěn)定性 更 好 [3]。 以 調 頻發(fā)射機為代表的無線發(fā)射設備是人們平常生活中經(jīng)常接觸到的，它具備小型化、抗干擾能力強、調試方便與低功耗等特點。 在此，我們就 調頻發(fā)射機 的應用作較完整和系統(tǒng)的研究，促進 調頻發(fā)射機 的正確使用。 畢業(yè)設計說明書（論文） 第 6 頁 共 49 頁 第 2 章 硬件設計 硬件電路設計 由于該設計大體屬于硬件內容，所以能否 設計好合適的硬件部分，在整個設計中將會起到一個決定性作用。 系統(tǒng)硬件整體分為控制部分、鍵盤部分、顯示部分、 電源部分及 調頻 發(fā)射 模塊部分 ，通過單片機實現(xiàn)頻率的輸入及輸出控制。將這五部分的有機結合，將單調的調頻發(fā)射變得更加自動化、合理化、人性化。 設 計要求 1. 設計好的數(shù)控調頻發(fā)射臺可在 ～ 范圍內。 2. 能夠發(fā)送 7個高頻的信號點，并能正確顯示發(fā)射的頻率。 3. 發(fā)射距離預期在 10 米至 500 米范圍內； 4. 設計電路美觀，控制可靠。 系統(tǒng)基本方案 根據(jù)題目要求，如圖 21為數(shù)控調頻發(fā)射臺的總體框圖。可將其系統(tǒng)分為單片機控制模塊， 矩陣鍵盤模塊、 調頻發(fā)射板 、顯示模塊、射頻輸出模塊等。 1 6 0 2 L C D 顯 示矩 陣 鍵 盤S T C 8 9 C 5 1單 片 機射 頻 輸 出B H 1 4 1 7 F鎖 相 環(huán) 調頻 發(fā) 射 板 圖 21 數(shù)控調頻發(fā)射臺框圖 畢業(yè)設計說明書（論文） 第 7 頁 共 49 頁 語音信號通過 MIC轉換為電信號，然后送入一個共射級放大器來對該信號進行放大。放大后的音頻信號送至一個滑動 變阻器用來調節(jié)音量，最后送入 BH1417F的左聲道輸入口。另一個 MIC采集右聲道信號與左聲道信號做同樣處理送入 BH1417F的右聲道輸入端。 音頻信號進入 BH1417F后，左右聲道信號都進行預加重和限幅處理。然后通過合成器將左右聲道信號作合成處理，同時進行合成的還有晶振經(jīng)分頻傳來的信號。信號進入高頻放大回路處理，接下來通過晶體振蕩器提供的本地振蕩器進行混頻產(chǎn)生一個新的頻率的信號，即通過差頻產(chǎn)生的中頻。中頻只改變了載波的頻率，原來的音頻包絡線并沒有改變，中頻信號可以更好的放大。中頻信號經(jīng)檢波電路并濾除高頻信號 ，再經(jīng)高頻放大電路。功率放大后通過一個濾波電容信號至發(fā)射天線，就可以將信號發(fā)送出去了。 控制電路 選擇和 設計 由于該部分采用單片機來控制，首先我考慮到了對單片機的選用問題 方案一：采用 AT89C51 作為控制器 采用 AT89C51 單片機進行控制。 AT89C51結構簡單，且資料豐富。但是 51單片機系統(tǒng)編程需要價格昂貴的編程器及仿真器，在線仿真和程序下載較為繁瑣，不便于系統(tǒng)開發(fā)而且相對價格來說高些。 方案二：采用 STC89C51 系列單片機控制 圖 22 STC89C51RC / RD+ 單片機引腳圖如圖 22 所示 。 STC89C51RC/RD+系列單片機出廠時一般都固化有 ISP 引導碼程序，如只燒錄普通的用戶程序，則只需將 ，通過畢業(yè)設計說明書（論文） 第 8 頁 共 49 頁 STCISP 下載軟件打開用戶程序下載就可以了。 STC89C51單片機，其性能跟 AT89C51 來說，毫不遜色。它基本概括了 AT8951 的所有功能，而且 寫入與擦除的速度非?？?。在編程燒寫上 STC89C51 使用 232 接口芯片便可以直接燒寫 而不是用紫外線擦除，不需要特殊的擦除設備 使用串口對單片機進 行燒寫的， 用戶可自己寫入，并根據(jù)需要靈活修改程序， 較為方便。 又因 STC89C51RC/RD+系列單片機為國產(chǎn) (臺灣宏晶 )，相對來說價格便宜，性價比更高。故本設計選用方案二的 PDIP 封裝 STC89C51 作為控制器。 單片機的復位有兩種形式，分別是手動復位和上電復位 [4]。在此設計中我采用的是上電復位。 上電復位是在單片機接通電源時，通過對電容充電來實現(xiàn)的，上電瞬間 RST引腳的電位與 VCC 相同，隨著充電電流的減小， RST 引腳的電位逐漸下降，只要在 RST引腳上能足夠長時間（一般為 10ms以上 ）地保持閾值電壓，單片機就可以自動復位。 系統(tǒng)的時鐘電路設計是采用的內部方式，即利用芯片內部的振蕩電路。 51 單片機內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器。引腳 XTALl 和 XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構成一個自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容 Cl和 C2構成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對外接電容的值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小會影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為 12MHz，電容應盡可能的選擇陶瓷電容，故選擇約為 22pF 的電容。在焊接電路板時，晶體振蕩器和電容應盡可能安裝得與單片機芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。 在該設計中利用單片機的 P0口通過 10K的上拉電阻來對液晶 1602進行數(shù)據(jù)的傳輸；P1端口是用來控制矩陣鍵盤的行掃描和場掃描； P3 口用來對調頻板進行一個選擇頻率控制的； P2口是用來對顯示程序的一個控制端口。單片機設計電路如圖 23所示。 T 2 / P 1 . 01V C C40T 2 E X / P 1 . 12P 0 . 0 / A D 039P 1 . 23P 0 . 1 / A D 138P 1 . 34P 0 . 2 / A D 237P 1 . 45P 0 . 3 / A D 336P 1 . 56P 0 . 4 / A D 435P 1 . 67P 0 . 5 / A D 534P 1 . 78P 0 . 6 / A D 633R S T9P 0 . 7 / A D 732R X D / P 3 . 010EA31T X D / 3 . 111A L E / P R O G30I N I 0 / P 3 . 212P S E N29I N I 1 / P 3 . 313P 2 . 7 / A 1 528T 0 / P 3 . 414P 2 . 6 / A 1 427T 1 / P 3 . 515P 2 . 5 / A 1 326W R / P 3 .616P 2 . 4 / A 1 225R D / P 3 . 717P 2 . 3 / A 1 124X T A L 218P 2 . 2 / A 1 023X T A L 119P 2 . 1 / A 922V S S20P 2 . 0 / A 821U1 S T C 8 9 C 5 1+C S 1 10uV C CC S 222C S 3 22J T 21 2 M H zP 1 0P 1 1P 1 2P 1 3P 1 4P 1 5P 1 6P 1 7S E T 0S E T 1P 0 0P 0 1P 0 2P 0 3P 0 4P 0 5P 0 6P 0 75VP 2 0P 2 1P 2 2S E T 2S E T 3R?R E S 2 圖 23單片機設計電路 畢業(yè)設計說明書（論文） 第 9 頁 共 49 頁 鍵盤設計 矩陣式鍵盤采用行列式結構，按鍵設置在行列式的交點上。當口線數(shù)量為 8 時，可以將 4 根口線定義為行線，另 4 根口線定義為列線，形成 4X4 鍵盤，可以配置 16 個按鍵如下圖 24所示。 矩陣式鍵盤的按鍵識別方法 行掃描法 ： 判斷鍵盤中有無鍵按下 將全部行線 Y0Y3 置低電平，然后檢測列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與 4根行線相交叉的 4 個按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。 判斷閉合鍵所在的位置 在確認有鍵按下后，即可進入確定具體閉合鍵的過程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時，其它線為高電平。 在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。 K1 K2 K3 K4K5 K6 K7 K8K9 K 1 0 K 1 1 K 1 2K 1 3 K 1 4 K 1 5 K 1 6P 10P 11P 12P 13P 14P 15P 16P 1712345678J1C O N 8 顯示部分選擇和設計 顯示方案的選擇 方案一：傳統(tǒng)的 7 段 LED 數(shù)碼管 使用傳統(tǒng)的 7 段 LED 數(shù)碼管，雖然有亮度、刷新率、可視角度高等優(yōu)點，但實際上本設計對此方面的要求并不高，而且數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)單一，只能顯示阿拉伯數(shù)字及部分英文字母，顯示數(shù)據(jù)位數(shù)越多，數(shù)碼管數(shù)量越多，即越占用單片機 IO 口資源。加上其功耗較大，故不采用 7 段 LED 數(shù)碼管。數(shù)碼管如圖 25 所示 . 圖 24 4X4矩陣鍵盤 畢業(yè)設計說明書（論文） 第 10 頁 共 49 頁 方案二： LCD1602 液晶顯示器 LCD1602 液晶顯示器，顯示功能豐富，能夠同時顯示 16x02 即 32個字符，內部芯片存儲了 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。 顯示質量高 : 由于液晶顯示器每一個點在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯小器 (CRT)那樣需要不斷刷新新亮點。因此，液晶顯示器畫質高且不會閃爍。 數(shù)字式接口 : 液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便。 體積小、重量輕 ： 液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要 輕得多。 功耗低： 相對而言，液晶顯小器的功耗主要消耗在其內部的電極和驅動 IC 上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。 LCD 液晶如 26圖所示。 基于以上優(yōu)點，本設計采用方案二。 液晶 LCD1602 與單片機連接的設計 采用藍屏 LCD1602 液晶顯示器，由于單片機的 P0 口內部無上拉電阻，所以將 LCD數(shù)據(jù)端 714 腳得通過一個 10K排阻連單片機的 P0 口；液晶的 3引腳連 10K 可調電阻接地，用來調節(jié)顯示字符的對比度； RS 是數(shù)據(jù) /命令選擇端； RW 是讀 /寫選擇端； E 是使能信號。具體電路如圖 27 所示。 圖 25 數(shù)碼管 圖 26 LCD液晶顯示 畢業(yè)設計說明書（論文） 第 11 頁 共 49 頁 12345678910111213141516Y 1 602C O N 16R 1 60210K5V5VP 20P 21P 22P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07 其中 LCD1602 的引腳定義如表 21所示 [5] 引腳號 引腳名 電平 輸入 /輸出 作用 1 Vss 電源地 2 Vcc 電源（ +5V） 3 Vee 輸入 對比調整電壓 4 RS 0/1 輸入 0=輸入指令 1=輸入數(shù)據(jù) 5 R/W 0/1 輸入 0=向 LCD 寫入指令或數(shù)據(jù) 1=從 LCD 讀取信息 6 E 1,1→ 0 輸入 /輸出 使能信號， 1 時讀取信息， 1→ 0（下降沿）執(zhí)行指令 7 DB0 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line0（最低位） 8 DB1 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù) 總線 line1 9 DB2 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line2 10 DB3 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line3 11 DB4 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line4 12 DB5 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line5 13 DB6 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line6 14 DB7 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line（最高位） 15 A +Vcc LCD 背光電源正級 16 K 接地 LCD 背光電源負極 圖 27 LCD1602電路 表 21 1602引腳定義 畢業(yè)設計說明書（論文） 第 12 頁 共 49 頁 圖 28 78L05外形 電源 模塊 設計 使用單片機控制的數(shù)字調頻臺功率很小，其 中調頻發(fā)射部分采用 9V 供電，單片機和BH1417F 芯片都是采用 5V 供電。所以可以采用 78L05 設計一個整流濾波電路，作為該設計的電源部分，并且利用發(fā)光二極管來確認整流電源部分是否在工作。 78L05是常用的三端穩(wěn)壓器件，顧名思義 05 就是輸出電壓為 5V，還可以微調， 78L05輸出波紋很小 。 78L05 外形圖如 28所示 由于高頻功率放大部分需要 12V 供電，故采用一個電源適配器直接接入，保證了電源電壓的穩(wěn)定性。 12V 輸入后經(jīng)過 78L05 整流電路后送入單片機和芯片使其整個電路正常供電。電源整體框圖如圖 29所示。 濾 波L M 7 8 0 5濾 波經(jīng) 電 源 適 配 器轉 1 2 V 輸 入 在電源的輸入輸出端并聯(lián)上不同容值的電容，可以濾除不同頻率諧波分量，大大減少了雜波。為了減少高頻噪聲，設計中在 12V 正極串聯(lián)一大