基于单片机的FM收音机系统设计Word文档格式.docx
- 文档编号:19468316
- 上传时间:2023-01-06
- 格式:DOCX
- 页数:26
- 大小:531.06KB
基于单片机的FM收音机系统设计Word文档格式.docx
《基于单片机的FM收音机系统设计Word文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于单片机的FM收音机系统设计Word文档格式.docx(26页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
1概述
1.1设计背景
调频收音机(FMRadio)一直在人们的生活娱乐中必不可少的一部分,从老式的矿石收音机、电子管收音机到晶体管收音机再到今天的网络收音机,可以看出通过广播享受生活一直是人们喜欢的生活方式。
人们获取新闻消息,收音机是个不错的选择。
如今,随着消费类电子的兴起和繁荣以及数字电子技术的发展,广大从事消费类电子设计的厂商都不忘在诸如MP3、智能手机、便携式Video播放器等产品中嵌入FM部分。
特别是在自然灾害期间,收音机发挥出了重要作用。
为了方便收音机集成在各种电子产品上,本设计采用了数字调谐收音机目前提供数字FMRadio解决方案的厂商很多,其中市场反响非常好的就有Philips公司提供的TEA5767及TEA5768数字FM处理芯片,该芯片为低电压、低功耗和低价位的全集成单芯片立体声无线电产品,只需要极少的外部元器件,并且基本上不需要外部对高频信号的手动调准,并且其频带范围宽,可以完全免费调到欧洲、美国和日本的调频波段。
1.2设计主要工作
本毕业设计选用STC公司的STC89C52芯片为程序微控制器,通过矩阵键盘来调节收音机模块TEA5767的接收频率,从而达到调节收音机接收频率的目的。
再通过M62429芯片调节音量,达到音量调节功能。
最后再输出到音频功率放大器进行功率放大,推动扬声器使扬声器还原电信号里的声音。
本毕业设计先进行对整个系统的软硬件功能规划,完成系统总体方案的设计。
然后进行各模块电路的详细设计,设计完善的功能电路。
再对PCB进行布局布线,完成PCB设计并DIY,然后完成硬件焊接的所有工作,再而完成软件的编写,并结合硬件板对整个系统进行联调,最终得到一个功能完善的产品。
再者是毕业论文的撰写,完成一个完整的毕业设计。
设计中加入了实时时钟DS1302、温度传感器18B20模块,让设计更具有实用性,让设计更完美。
1.3设计方案的选择
1.4.1方案一:
采用TEA5767独立芯片进行设计
1.4.2方案二:
采用TEA5767模块进行设计
1.4.3方案的比较和选择
TEA5767的封装是采用40脚的LQFP,薄型四角扁平封装,方型扁平式封装技术。
FM调频广播信号的频率通常范围是在87.5MHz-108MHz,属于高频信号,在设计PCB板时要求比较高,而且涉及到的知识面很广。
所以本设计采用已经做好的模块进行设计。
在设计过程中降低成本,而且体积小的特性不适合在普通的覆铜板上焊接,所以采用模块进行设计。
2系统硬件设计
2.1系统的总体设计
系统由时钟振荡器、复位电路、电源电路、按键控制电路、串口下载接口、1602液晶显示、实时时钟电路1302、18B20温度传感器、TEA5767收音机、M62429调音量、音频功放8002等模块组成,系统框图如图2.1所示。
图2.1系统总框图
2.2单片机STC89C52介绍
STC89C52为8位微控制器,实物如图2.2所示。
STC89C52有以下特点:
1.增强型8051
单片机,6时钟/
机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择,指令代码完全兼容传统8051.
2.工作电压:
5.5V~3.3V(5V单片机)/3.8V~2.0V(3V单片机)
3.
工作频率范围:
0~40MHz,相当于普通8051的0~80MHz,实际工作频率可达48MHz
4.用户应用程序空间为8K
字节
5.片上集成512字节RAM
6.通用I/O口(32个),复位后为:
P0/P1/P2/P3是
准双向口/弱上拉,P0口是漏极
开路输出,作为总线扩展用时,不用加上拉电阻,图2.2STC89C52单片机实物图作为I/O口用时,需加上拉电阻。
7.ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程),无需专用
编程器,无需专用
仿真器,可通过串口(RxD/P3.0,TxD/P3.1)直接下载用户程序,数秒即可完成一片
8.具有EEPROM功能
9.具有
看门狗功能
10.共3个16位
定时器/计数器。
即定时器T0、T1、T2
11.
外部中断4路,下降沿中断或低电平触发电路,PowerDown模式可由外部中断低电平触发
中断方式唤醒
12.通用异步
串行口(UART),还可用定时器
软件实现多个UART
13.工作温度范围:
-40~+85℃(工业级)/0~75℃(商业级)
14.PDIP
封装
2.3系统各模块介绍
2.3.1时钟振荡器
时钟振荡器是用来配合外部晶体实现振荡的电路,目的是为单片机提供系统时钟,如果没有时钟振荡器来产生时钟信号,那单片机就不能工作。
这里我们使用12MHz的晶振。
另外有两个30P的电容,两个晶振引脚分别连到XTAL1和XTAL2振荡脉冲输入引脚。
时钟振荡器电路如图2.3所示。
图2.3时钟振荡器电路
2.3.2复位电路
单片机复位电路采用上电复位,上电瞬间,电容视做短路。
单片机第9脚为高电平,高电平时间符合单片机两个机器周期的复位条件,单片机复位。
复位时间由C3和R1时间常数决定。
本设计中电阻为10KΩ,电容采用10μF的电解电容。
电路如图2.4所示。
图2.4复位电路
2.3.3稳压电源电路
稳压电源电路是AMS1117系列5V稳压器实现的,输出电流1A,工作压差低至1V,线荷载调节:
0.2%Max.负载调节:
0.4%Max.
可选SOT-223,TO-252和SO-8封装。
R6和DS1组成电源指示电路。
电路如图2.5所示。
图2.5稳压电源电路及电源指示灯电路
2.3.4矩阵键盘电路
图2.6为矩阵键盘电路P1.0、P1.1、P1.2、P1.3为行信号
P1.4、P1.5、P1.6为列信号组成4*3的矩阵键盘
为人机通信的输入设备。
图2.6矩阵键盘电路
2.3.5串口下载模块
STC89C52
支持ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程),无需专用编程器,无需专用仿真器,可通过串口(RxD/P3.0,TxD/P3.1)直接下载用户程序,数秒即可完成一片。
在程序调试时系统可编程带来极大的方便,不像过去的要把芯片放在专门的烧写器中进行烧写。
电路如图2.7所示。
2.3.6LCD1602液晶显示电路2.7串口下载模块
图2.8LCD1602液晶显示电路
LCD1602液晶显示电路如图2.8所示。
其中Q1为液晶显示器的背光控制,RP1为对比度调节。
(1)LCD1602液晶显示屏概述:
液晶字符型液晶显示模块可用来显示字母、数字、符号等,目前常用16*1,16*2,20*2和40*2行等的模块。
我们使用的是长沙太阳人电子有限公司的1602字符型液晶显示器。
1602LCD分为带背光和不带背光两种,大部分都用HD44780做控制器,带背光的比不带背光的略微厚一些,是否带背光在应用中差别不大,两者尺寸差别如图2.9。
液晶显示器的实物如图2.10所示。
图2.91602字符型液晶显示器尺寸图
图2.101602液晶显示器实物图
(2)1602LCD的基本参数及引脚功能
LCD1602主要技术参数:
显示容量:
16×
2个字符
芯片工作电压:
4.5—5.5V
工作电流:
2.0mA(5.0V)
模块最佳工作电压:
5.0V
字符尺寸:
2.95×
4.35(W×
H)mm
引脚功能说明:
1602LCD液晶显示屏采用标准的14脚(无背光)或16脚(带背光)接口,在此选用16脚带背光的液晶屏,各引脚接口说明如下表2.1所示:
表2.1引脚接口说明图
引脚
符号
说明
1
VSS
电源地
9
D2
数据
2
VDD
电源正极
10
D3
3
VL
液晶显示偏压
11
D4
4
RS
数据/命令选择
12
D5
5
R/W
读/写选择
13
D6
6
E
使能信号
14
D7
7
D0
15
BLA
背光源正极
8
D1
16
BLK
背光源负极
第1脚:
VSS为地电源。
第2脚:
VDD接5V正电源。
第3脚:
V0为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地电源时对比度最高,对比度过高时会产生“鬼影”,使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。
第4脚:
RS为寄存器选择,高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。
第5脚:
RW为读写信号线,高电平时进行读操作,低电平时进行写操作。
当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址,当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号,当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。
第6脚:
E端为使能端,当E端由高电平跳变成低电平时,液晶模块执行命令。
第7~14脚:
D0~D7为8位双向数据线。
第15~16脚:
LED背光电源正负极。
(3)1602LCD液晶显示器与单片机的连接如图2.8.1LCD1602液晶显示电路,该1602液晶显示器的8位双向数据线与P0口连接所以需要接上上拉电阻。
2.3.7实时时钟1302电路
图2.11实时时钟1302电路
美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电能力的低功耗实时时钟电路DS1302的结构、工作原理及其在实时显示时间中的应用。
它可以对年、月、日、周、日、时、分、秒进行计时,且具有闰年补偿等多种功能。
本文介绍的实时时钟电路DS1302是DALLAS公司的一种具有涓细电流充电能力的电路,主要特点是采用串行数据传输,可为掉电保护电源提供可编程的充电功能,并且可以关闭充电功能。
采用普通32.768kHz晶振。
DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路,它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时,具有闰年补偿功能,工作电压为2.5V~5.5V。
采用三线接口与CPU进行同步通信,并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。
DS1302内部有一个31×
8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。
DS1302是DS1202的升级产品,与DS1202兼容,但增加了主电源/后备电源双电源引脚,同时提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。
电路如图2.11所示。
2.3.8温度18B20电路
图2.12温度18B20电路
温度传感器电路如图2.12所示。
其中数据引脚必须加上拉电阻,本设计在单片机IO口上已经加上了,所以在这里没有画出上拉电阻。
DS18B20数字温度传感器接线方便,封装成后可应用于多种场合,如管道式,螺纹式,磁铁吸附式,不锈钢封装式,型号多种多样,有LTM8877,LTM8874等等。
主要根据应用场合的不同而改变其外观。
封装后的DS18B20可用于电缆沟测温,高炉水循环测温,锅炉测温,机房测温,农业大棚测温,洁净室测温,弹药库测温等各种非极限温度场合。
耐磨耐碰,体积小,使用方便,封装形式多样,适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。
1:
技术性能描述
①、独特的单线接口方式,DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。
②、测温范围-55℃~+125℃,固有测温误差(注意,不是分辨率,这里之前是错误的)1℃。
③、支持多点组网功能,多个DS18B20可以并联在唯一的三线上,最多只能并联8个,实现多点测温,如果数量过多,会使供电电源电压过低,从而造成信号传输的不稳定。
④、工作电源:
3.0~5.5V/DC(可以数据线寄生电源)
⑤、在使用中不需要任何外围元件
⑥、测量结果以9~12位数字量方式串行传送
⑦、不锈钢保护管直径Φ6
⑧、适用于DN15~25,DN40~DN250各种介质工业管道和狭小空间设备测温
⑨、标准安装螺纹M10X1,M12X1.5,G1/2”任选
⑩、PVC电缆直接出线或德式球型接线盒出线,便于与其它电器设备连接。
2.3.9TEA5767收音机电路M62429音量调节电路
图2.13TEA5767收音机电路M62429音量调节电路
TEA5767是飞利浦公司生产的一款收音机芯片,很多手机,MP3、MP4里的收音机功能都是于他实现的。
TEA5767的特点有:
高灵敏、低噪声高频放大器,收音频率:
87.6MHz~108MHz(支持频率范围在76MHz~87.5MHz之间的校园收音频道),LC调谐振荡器使成本更低,RFAGC电路内置调频中频选择,I2C总线控制内置FM立体声解调器,PLL合成调谐解码器两个可编程端口,软静音,SNC(立体声噪声消除)自适应立体声解码,自动搜索功能等待模式,需要一个7.6MHz晶体,40脚LQFP封装。
M62429用于音频信号的音量调节,属于数字电位器。
电路如图2.13所示。
2.4.0蜂鸣器和LED电路
图2.14蜂鸣器和LED电路
蜂鸣器和LED电路可以用来做温度控制的报警电路,也可以用来做按键是否被按下的显示,是系统的附加功能,在使用时使系统更灵活。
电路如图2.14。
2.4.1音频功率放大器8002电路
图2.15音频功率放大器8002电路
HXJ8002
是一个单通道3W、BTL
桥连接的音频功率放大器.它能够在5V工作电压,3Ω负载,提供THD<
10%、平均值为3W
输出功率。
XJ8002
是为提供大功率,高保真音频输出而专门设计的.
极少的外部元件从而简化了线路设计、节省了电路板空间、降低了生产成本,并且能工作在低电压条件下(2.0V-5.5V)
。
不需要耦合电容,自举电容或者缓冲网络,所以它非常适用于小音量和低重量的低功耗系统中.
电路如图2.15所示。
HXJ8002还具有以下特点:
1、
在THD+D<
10%
,输入1KHZ频率时,不同负载的条件下输出功率为(典型值):
3
W
(负载3Ω)
;
2.5W(负载4Ω);
1.5W
(负载8Ω)
2、
待机电流:
0.6uA
(典型值)
3、
工作电压:
2.0-5.5V。
4、
在输入信号为1kHz频率,
8Ω负载,输出平均功率为1W
的条件下,最大失真度为0.5%
5、
输出不需要耦合电容,自举电容或者缓冲电路。
6、
采用SOP8无铅封装。
7、
增益稳定,外部增益可调
2.4.2单片机最小系统电路
图2.16为单片机最小系统电路,其中复位电路和电源稳压电路为在这里画出。
图2.16单片机最小系统电路
3软件部分设计
3.1Keiluvision4集成开发环境介绍
Keil公司是一家业界领先的微控制器(MCU)软件开发工具的独立供应商。
Keil公司由两家私人公司联合运营,分别是德国慕尼黑的KeilElektronikGmbH和美国德克萨斯的KeilSoftwareInc。
Keil公司制造和销售种类广泛的开发工具,包括ANSIC编译器、宏汇编程序、调试器、连接器、库管理器、固件和实时操作系统核心(real-timekernel)。
有超过10万名微控制器开发人员在使用这种得到业界认可的解决方案。
其KeilC51编译器自1988年引入市场以来成为事实上的行业标准,并支持超过500种8051变种。
Keil公司在2005年被ARM公司收购。
其两家公司分别更名为ARMGermanyGmbH和ARMInc。
Keil公司首席执行官ReinhardKeil表示:
“作为ARMConnectedCommunity中的一员,Keil和ARM保持着长期的良好关系。
通过这次收购,我们将能更好地向高速发展的32位微控制器市场提供完整的解决方案,同时继续在uVision环境下支持我们的8051和C16x编译器。
”而后ARMKeil推出基于uVision界面,用于调试ARM7,ARM9,Cortex-M内核的MDK-ARM开发工具,用于为控制领域的开发。
2009年2月发布KeiluVision4,KeiluVision4引入灵活的窗口管理系统,使开发人员能够使用多台监视器,并提供了视觉上的表面对窗口位置的完全控制的任何地方。
新的用户界面可以更好地利用屏幕空间和更有效地组织多个窗口,提供一个整洁,高效的环境来开发应用程序。
新版本支持更多最新的ARM芯片,还添加了一些其他新功能。
2011年3月ARM公司发布最新集成开发环境RealViewMDK开发工具中集成了最新版本的KeiluVision4,其编译器、调试工具实现与ARM器件的最完美匹配。
目前使用KeiluVision4的产品有KeilMDK-ARM,KeilC51,KeilC166和KeilC251。
3.2系统的程序流程图
系统的程序流程图如图3.1所示。
系统程序首先进入中断、液晶、音量、收音机初始化,然后等待按键被按下,再根据按键的返回的值进入子程序的执行,执行完之后就继续等待按键是否被按下,如此循环的工作。
图3.1系统的程序流程图
3.3main程序
#include"
..\inc\config.h"
unsignedcharmode1=0;
//模式
unsignedcharnt_flsh=8;
bitflsh;
voidTimeInit(void)
{
TMOD=0x01;
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
TR0=1;
ET0=1;
EA=1;
}
voidmain()
uint8vol=70;
TimeInit();
InitLcd();
//液晶初始化
LcdDisText(0x80,"
FMRadio!
"
);
Volset(dat_coding(0,vol));
//音量初始化
TEA5767_Write_Command();
//配置tea5767模块的预设值//92.6MHz
while
(1)
{
switch(KeyRead())
{
case'
+'
:
nt_flsh=10;
Hand_Search
(1);
break;
-'
Hand_Search(0);
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 单片机 FM 收音机 系统 设计