畢 業 論 文題目 基于單片機的數字 FM 收音機設計學生姓名 孫瑞 學號 13021101 班 級： 130211 專 業： 電氣制動化技術 分 院： 工程技術分院 指導教師： 楊華 2015 年 11 月 20 日長春職業技術學院畢業論文（設計）專用紙I目 錄摘 要 .II1 基于單片機的 FM 收音機工作原理 .11.1 FM 收音機的基本工作原理 .11.2 數字調節 FM 收音機的工作原理 .11.3 用單片機完成數字調節的 FM 收音機的功能設計 .22 硬件電路設計 .32.1 硬件組成 .32.1.1 數字 FM 收音機系統控制中心單片機 .32.1.2 收音功放芯片 TDA2030 .42.1.3 PT2257 音量模塊 .52.1.4 FM 收音模塊 .62.2 FM 電路及其設計 .82.3 單片機控制與顯示電路 .102.4 供電電路與放大電路 .103 軟件設計 .123.1 鍵盤與顯示函數設計 .133.1.1 LCD 液晶顯示函數 .133.1.2 鍵盤讀鍵子程序 .143.2 數字調節與收音控制程序設計 .143.2.1 EA5767HN 讀寫寄存器 .143.2.2 TEA5767HN 的數據傳輸 .183.2.3 TEA5767HN 的讀寫流程 .183.2.4 收音模塊的初始化 .18結 論 .21參考文獻 .22致 謝 .23長春職業技術學院畢業論文（設計）專用紙II基于單片機的數字 FM 收音機設計摘 要本文在具體分析了 STC89C52 單片機的技術特點與數字 FM 收音機的基礎上，提出了采用單片機控制收音機實現數字調頻的方法，并給出了具體的軟硬件設計。該系統利主要由 STC89C52 單片機、液晶顯示器、按鍵、調頻收音模塊TEA5767、功放 LM386 組成 1。實際運行時，用 TEA5767 搜索頻率，利用單片機 STC89C52 控制處理，經 LM386 芯片放大音頻功率同時再通過液晶顯示器顯示頻率，最終實現 87.5MHz108MHz 調頻廣播的接收。相關的功能驗證實驗表明，本系統達到了既定的設計目標。關鍵詞：單片機技術；收音機；頻率搜索；液晶顯示長春職業技術學院畢業論文（設計）專用紙第 1 頁 共 28 頁序 言當前時代，雖然電視、手機、互聯網等媒體和各種便攜式娛樂設備已經普及到千家萬戶，但傳統的收音機在豐富的娛樂媒介中任然占有重要地位。隨著信息化的發展，收音機逐漸數字化，集成化，而且成本越來越低，這使得在各種設備中嵌入收音機的現象更加普遍。例如，本文所要論述的是通過單片機來控制 TEA5767 模塊及驅動液晶顯示器實現 FM 收音并顯示頻率。TEA5767HN 是由 PHILIPS 公司推出的針對低電壓應用的單芯片數字調諧 FM 立體聲收音機芯片,其內集成了完整的 IF 頻率選擇和鑒頻系統，只需很少的低成本外圍元件，就可實現 FM 收音機的全部功能。另外，它具有高性能的 RF AGC 電路，其接收靈敏度高；參考頻率選擇靈活；可實現自動搜臺 2。TEA5767 系列單片數字收音機就被廣泛地應用在數字音響，便攜式CD、VCD、DVD、MP3、MP4、手機、PDA 等數字消費電子系統中。但是該數字收音機芯片與傳統的超外差式收音機的調諧原理不太相同，傳統的超外差式收音機的固定頻率為 10.7MZ，而 TEA5767 系列數字收音機的固定中頻為 225KHz，由于固定中頻不同，鎖相環系統的軟件控制就有很大的差別，這就給廣大芯片應用設計者帶來一定的難度。本設計采用宏晶科技生產的 8 位微控制器 STC89C52 來控制數字收音機模塊TEA5767，構成一個 FM 數字收音機系統。該收音機的設計具有電路簡單易懂、體積小、易調諧的特點，同時該收音機系統還具有抗干擾能力強，頻帶寬、音質好的優點。本次設計研究的 FM 收音機分為硬件電路和程序設計兩個方面。從硬件電路來說，數 字 調 頻 收 音 機 系 統 主 要 由 STC89C52 單片機、液晶顯示器、按鍵、調頻收音模塊TEA5767、功放 LM386 組成，主要是實現所需電壓值、穩壓、搜臺、控制和頻率顯示等方面功能。實際運行時，STC89C52 單 片 機 作 為 CPU 進 行 總 體 控 制 3， 液晶顯示器顯示電臺頻率，四個按鍵 SW1SW4 起調頻選臺作用（按下按鍵 SW1 電臺頻率增加，按下按鍵 SW2 電臺頻率減少，按下按鍵 SW3 電臺上調，按下按鍵 SW34 電臺下調），TEA5767 搜索頻率,LM386 芯片放大音頻功率，最終實現 87.5MHz108MHz 調頻廣播的接收；從系統程序來說，主要是如何將電臺頻率換算出 PLL 控制字寫入TEA5767，以及 PLL 控制字轉換成頻率送顯示。相關的實驗表明，本系統達到了既定長春職業技術學院畢業論文（設計）專用紙第 2 頁 共 28 頁的設計目標。長春職業技術學院畢業論文（設計）專用紙11 基于單片機的 FM 收音機工作原理1.1 FM 收音機的基本工作原理 FM 收音機由輸入回路、高放回路、本振回路、混頻回路、中放回路、鑒頻回路和音頻功率放大器組成。如圖 1-1 所示。調頻的接收天線以耳機的地線替代，也可直接插上配給的天線 ANT，二者工作原理相同。調頻廣播的高頻信號輸入回路直接經電容 C、L 組成的 LC 振蕩回路，實際上構成一帶通濾波器，其通頻帶為 88MHz108MHz。在集成塊內部接受的調頻信號經過高頻放大，諧振放大。被放大的信號與本地振蕩器產生的本振信號在內部進行 FM 混頻，混頻后輸出。圖 1-1 FM 收音機原理框圖FM 混頻信號由 FM 中頻回路進行選擇，提取以中頻 10.7MHz 為載波的調頻波。該中頻選擇回路由 10.7MHz 濾波器構成。中頻調制波經中放電路進行中頻放大，然后進行鑒頻得到音頻信號，經功率放大輸出，耦合到揚聲器，還原為聲音。此外，因在調頻波段未收到電臺信號時，內部增益處于失控而產生的噪聲很大。為此，通過檢出無信號時的控制電平，控制靜噪電路工作，使音頻放大器處于微放大狀態，從而達到靜噪功能。1.2 數字調節 FM 收音機的工作原理此設計的基本原理與上述傳統收音機的原理相似，在此不再累述。主要組成部分有單片機、存儲器、功放、收音芯片。此處介紹不同之處。此方案通過單片機根據鍵盤輸入，通過 I2C 對 TEA5767 模塊的控制寄存器進行讀寫操作，以實現 TEA5767 模塊的自動手動搜索功能，音頻信號經過由 TDA2822 構成的功放電路放大處理由揚聲器輸出。并將從 TEA5767 模塊中讀取的頻率字換算后顯長春職業技術學院畢業論文（設計）專用紙2示在 LCD 上。按存儲鍵時，單片機將頻率字寫入 24c02 實現存臺功能，按讀取鍵即可收聽所存電臺。1.3 用單片機完成數字調節的 FM 收音機的功能設計該設計分為兩部分：硬件電路和程序。硬件電路包括控制模塊、FM 調頻模塊、電源供電模塊和接收模塊四部分。主控制器采用的是單片機 STC89C52，調頻模塊采用的是 TEA5767 芯片，電源供電模塊可采用電池直接供電或通過變壓設備得到要求的電源。本設計采用模塊化設計，整個系統由 MCU 控制模塊、TEA5767 模塊、音量控制模塊和功放模塊顯示模塊組成，系統的整體方案框圖如圖 1-2 所示：圖 1-2 系統框圖從圖 1-2 中可以看出，MCU 控制模塊僅僅通過 I2C 總線與收音模塊連接并控制收音機工作。本設計使用單片機 P3 口的兩個 IO 腳來模擬 I2C 總線的SDA 和 SCL 時序并與 TEA5767 通信；TEA5767 輸出的左右聲道音頻信號可通過音量控制模塊進行前級放大及音量控制，然后輸入到 TDA7057 進行后級功率放大，最后輸出到揚聲器。單片機可通過 I2C 總線進行音量調節；ROM 存儲模塊主要用于存儲電臺數據、音量數據和時鐘數據，為存儲和讀取數據帶來方便。系統可通過按鍵進行操作，通過 MCU 檢測按鍵信號并經單片機實現手動搜臺、自動搜臺、音量控制、時鐘調整等功能，各項操作提示和操作結果均可通過 LCD 顯示出來。穩壓電源模塊產生的 5V 和 3.3V 電壓可分別為各個模塊器件供電。長春職業技術學院畢業論文（設計）專用紙3第 2 章 硬件電路2.1 主控電路1. 引腳描述單片機的基本系統也稱為最小系統，這種系統所選擇的單片機內部資源已能滿足系統的硬件需求，不需外接存儲器或 I/O 接口，含有時鐘電路和復位電路，外由電源供電。這種單片機內一定含有用戶的程序存儲器，用戶程序寫入到內部只讀程序存儲器。單片機 STC89C52 采用雙列直插封裝（DIP），有 40 個引腳。該單片機采用 ATMEL 公司的高密度非易失性存儲技術制造，與美國Intel 公司生產的 MCS-51 系列單片機的指令和引腳設置兼容。如圖 2-1 所示為STC89C52 的引腳結構圖。 圖 2-1 STC89C52 單片機外形圖及引腳圖STC89C52 在本設計中發揮著至關重要的作用，它是這個系統的控制核心。STC89C52 與外圍的硬件相連，向 FM 收音模塊發出指令，決定自動搜索或手動搜索模式。再通過讀按鍵的方式判斷外圍電路的指令，該指令經過單片機分析后直接向收音模塊發出信號，收音模塊在收到信號后，響應外圍電路的指令，調整收音的頻道。收音的頻道經過單片機的 處理之后，將所搜索到的頻率顯示在 LCD1602 液晶顯示屏上。長春職業技術學院畢業論文（設計）專用紙42.1.2 收音功放芯片 TDA2030收音機系統直接接收到的信號一般都比較微弱，因此需要用通過功率放大器把信號放大之后在用揚聲器輸出。這個環節需要選用一個體積小、輸出功率大、失真小的音頻功放芯片。德律風根生產的 TDA2030 采用 V 型 5 腳單列直插式塑料封裝結構。按引腳的形狀引可分為 H 型和 V 型。該集成電路廣泛應用于汽車立體聲收錄音機、中功率音響設備，具有內部保護電路。具體外形如圖 2-2，引腳功能如表 2-1，具體參數如表 2-2圖 2-2 TDA2030 外形圖表 2-1 TDA2030 功能引腳表 2-2 TDA2030 主要參數表長春