智能广播系统资料.docx
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智能广播系统资料
编号:
课程设计说明书
(专业工程设计)
题目:
基于RDA5820的立体声调频接收机
院(系):
信息与通信学院
专业:
电子信息工程
学生姓名:
学号:
指导教师:
2015年1月3日
摘要
本课题主要研究基于RDA5820的立体声调频接收机的设计全过程,介绍一种采用RDA5820收音模块与单片机结合,实现FM收音并显示频率。
此收音机基于RDA5820收音模块,通过STC89C52单片机来控制频率显示,单片机与收音模块之间通过IIC通信协议来进行通信控制。
该调频接收机具有可以设置接收频率,还可以自动搜台,而且灵敏度高、噪声小,抗干扰能力强,能够使用Nokia5110液晶作为显示模块,显示接收频率,并且体积小、方便携带。
关键词:
单片机;RDA5820;Nokia5110液晶
目录
引言1
1设计方案1
1.1设计思路1
1.2方案原理框图1
2硬件系统设计2
2.1STC89C52单片机介绍2
2.2stc89c52管脚说明2
2.3RDA5820芯片介绍3
2.4Nokia5110LCD4
2.5主电路原理图5
3软件系统设计6
3.1IIC通信协议分析6
3.2程序流程图7
3.3自动搜台(RxSeek)7
4系统测试8
4.1调试结果8
4.2结果分析8
5心得体会9
谢辞10
参考文献11
附录12
附录一5110显示屏12
附录二RDA5820程序20
附录三主程序30
引言
随着科学技术的不断发展,新颖的调频收音机的不断出现,技术不断的提高,设计出来的收音机外型精致和小巧。
从分离元件到集成电路,这标志着收音机的内部电路简单化。
收音机在日常生活中必不可少,在信息化的今天,数字化已经成为时代潮流,数控收音机越来越受到人们的青睐,相比于传统收音机,数控收音机以良好的人机互动、操作简单化更符合人们的要求,本设计研究FM收音机分为硬件电路和程序设计两个方面。
从硬件电路来说,主要实现稳压、搜台、控制和频率显示等方面;从系统程序来说,主要是通过软件来实现RDA5820模块的功能,使用IIC总线方式调台,并且得到当前的频率,处理并实现频率转换、显示。
1设计方案
运用集成模块用数控来做收音机,之所以采用集成模块来实现超外差调频收音机的制作,是由于集成模块具有体积和功耗小、可靠性高、保真度好、灵敏度高装配和调试比较简单等多个优点,能较好地完成功能。
1.1设计思路
首先我选用AT89S52单片机作为控制系统,此单片机工作的电压是5V,而RDA5820的工作电压是2.7-5.5V的超宽电压范围,为了迎合单片机的工作电压,所以我选择RDA5820作为收音模块,RDA5820通过IIC串口通信与单片机最小系统相连,我用两个按键控制上下搜索频道,以及一个按键控制音量调节,并且用1602液晶来显示当前频道频率和音量大小。
因为都是模块化的器件,所以本次的作品体积小,携带方便,有实用价值。
1.2方案原理框图
方案如图1所示
图1方案系统框图
2硬件系统设计
2.1STC89C52单片机介绍
STC系列单片机是美国STC公司最新推出的一种新型51内核的单片机。
片内含有Flash程序存储器、SRAM、UART、SPI、A\D、PWM等模块。
该器件的基本功能与普通的51单片机完全兼容。
STC89C52RC是采用8051核的ISP(InSystemProgramming)在系统可编程芯片,最高工作时钟频率为80MHz,片内含8KBytes的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元,具有在系统可编程(ISP)特性,配合PC端的控制程序即可将用户的程序代码下载进单片机内部,省去了购买通用编程器,而且速度更快。
STC89C52RC系列单片机是单时钟/机器周期(1T)的兼容8051内核单片机,是高速/低功耗的新一代8051单片机,全新的流水线/精简指令集结构,内部集成MAX810专用复位电路。
2.2stc89c52管脚说明
VCC:
供电电压GND;:
接地;P0口:
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。
当P0口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的低八位。
在FIASH编程时,P0口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须接上拉电阻。
P1口:
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时,P1口作为低八位地址接收。
P2口:
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。
并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口:
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。
作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。
P3.0RXD串行输入口。
P3.1TXD串行输出口。
RST:
复位输入。
当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
XTAL1:
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2:
来自反向振荡器的输出。
2.3RDA5820芯片介绍
RDA5820是北京锐迪科推出的一款集成度非常高的立体声FM收发芯片。
rda5820是单片机的调频广播完全集成的合成器模块,该芯片采用CMOS工艺,包装尺寸4x4mm,使得它非常适合便携式设备。
rda5820具有强大的低中频数字音频处理器,这使它有最佳的声音,不同的接收条件下的质量。
rda5820全数字传输结构,这使其具有完美的传输性能和敏捷性。
rda5820支持的65~1米的频率波段的接收和发送,整合4K内存,这些
能用于简单的无线控制设备等。
该芯片具有以下特点:
lFM发射和接收一体
2支持65Mhz~115Mhz的全球FM接收频段,收发天线共用。
3支持IIC/SPI接口
4支持32.768K晶振
5数字音量及自动AGC控制
6支持立体声/单声道切换,带软件静音功能
7支持I2S接口(输入/输出)
8内置LDO,使用电压范围宽(2.7~5.5V)
9高功率32欧负载音频输出、可直接驱动耳机
l0集成度高、功耗低、尺寸小(4mm*4mmQFN封装)、应用简单
RDA5820应用范围很宽,在很多手机、MP3、MP4甚至平板电脑上都有应用。
RDA5820的引脚图如图5所示。
RDA5820支持两种通信模式SPI模式和I2C模式,当7脚MODE引脚接高电平为SPI模式,接低电平则为I2C模式。
由于购买的RDA5820模块,7脚接地,顾只能使用I2C通信模式。
图2RDA5820引脚图
图3RDA5820应用电路图
图4RDA5820模块
2.4Nokia5110LCD
Nokia5110LCD是一款经典手机Nokia5110上的屏幕,可能由于经典的缘故,旧机器很多,所以很多电子工程师就把旧机器的屏幕拆下来,自己驱动Nokia5110,用于开发的设备显示,取代LCD1602。
使用Nokia5110液晶的四大理由
1)性价比高,LCD1602可以显示32个字符,而Nokia5110可以显示15个汉字,30个字符。
Nokia5110裸屏仅8.8元,LCD1602一般15元左右,LCD12864一般40~70元。
2)接口简单,仅四根I/O线即可驱动,LCD1602需11根I/O线,LCD12864需12根。
3)速度快,是LCD12864的20倍,是LCD1602的40倍。
4)Nokia5110工作电压3.3V,正常显示时工作电流200uA以下,具有掉电模式,适合电池供电的便携式移动设备
Nokia5110的通信协议是SPI通信协议。
图5Nokia5110LCD
2.5主电路原理图
本次课设的硬件电路主要是一块单片机最小系统和液晶及按键的部分;另一部分是以收音模块为主的模块部分。
图6电路原理图
单片机最小系统外围电路只需要接复位电路及振荡电路就行,而显示及按键只需要接到I/O口就行了。
3软件系统设计
3.1IIC通信协议分析
本次课程设计硬件电路设计比较简单,但是程序比较难,它的难度在于RDA5820采用的是IIC通信模式,这种通信模式对时序要求很严格。
IIC通信协议有以下特点:
(1)只要求两条总线线路一条串行数据线SDA一条串行时钟线SCL
(2)每个连接到总线的器件都可以通过唯一的地址和一直存在的简单的主机/从机关系软件设定地址;主机可以作为主发送器或主机接收器
(3)它是一个真正的多主机总线,如果两个或更多主机同时初始化数据传输可以通过冲突检测和仲裁防止数据被破坏
(4)串行的8位双向数据传输位速率在标准模式下可达100kbit/s快速模式下可达400kbit/s高速模式下可达.4Mbit/s
(5)片上的滤波器可以滤去总线数据线上的毛刺波保证数据完整
(6)连接到相同总线的IC数量只受到总线的最大电容400pF限制I2C协议总线信号时序分析
IIC通信协议一般的过程:
1-先向总线发出芯片地址
2-如果有芯片地址正确的芯片,会产生一个SDA上应答。
3-接着主机再发出应答过的芯片发出将要所进行操作的片内地址。
4-芯片地址正确的芯片,会再产生一个SDA上应答。
5-此时如果是读操作,从芯片将输出数据到SDA上。
如果是写操作,主机会将数据写到SDA上。
3.2程序流程图
根据以上资料,结合单片机知识,编出了相关程序,这是程序流程图:
图7程序流程图
3.3自动搜台(RxSeek)
软件可以通过设定02H寄存器的SEEK和SEEKUP来设置RDA5820进行向上(向下)搜台。
同样,SEEKTH[6:
0](seek门限,对应信噪比)也可通过写05H寄存器来设定。
RDA5820会跳到下一个(向上或下由SEEKUP确定)频道来判断其是否是真台,步进由SPACE确定。
在Seek时,如果SKMODE设为0,在Seek时,当RDA5820内部触到所选频段的边界时,会自动从另一边界绕回,继续搜台。
当RDA5820找到一个台(RDA5820会工作在当前所在频道上,STC会被置1,SF会被置0,FM_READY和FM_TRUE都会被置1),或者在整个频道都没有找到台,Seek操作会停止(RDA5820会工作在Seek操作前所在频道上,STC会被置1,SF会被置1,FM_READY会被置1,而FM_TRUE则为0);如果SKMODE设为1,在Seek时,当RDA5820内部触到所选频段的边界时会停止Seek并停留在边界处(STC会被置1,SF会被置1,FM_READY会被置1,而FM_TRUE则为0)。
Seek结束后,软件可以通过读取0AH和0BH寄存器来得到当前频道号,RSSI值和其他一些状态信息。
RDA5820内部Seek操作是由一连串的Tune操作组成,每个频点的Tune和搜台判断需要20ms,所以Seek操作的时间取决于被搜频点号的数量。
在搜台过程中,写02H寄存器的SEEK位为0,则RDA5820会停止搜台,并停留在当前搜索的频点上,同时STC会被置1。
RDA5820内部半自动搜台模式编程流程如下图所示。
(此模式兼容5820/3/4搜台软件,新的软件可根据需要采用软件搜台或者全自动搜台模式)
4系统测试
4.1调试结果
表1所能接收的频率
序号
频率
序号
频率
序号
频率
序号
频率
1
87.0MHz
6
90.0MHz
11
99.0MHz
16
102MHz
2
87.1MHz
7
94.1MHz
12
100.0MHz
17
104MHz
3
88.3MHz
8
95.0MHz
13
101.1MHz
18
105MHz
4
89.3MHz
9
96.0MHz
14
101.4MHz
19
106MHz
5
89.8MHz
10
97.7MHz
15
101.5MHz
20
108MHz
4.2结果分析
根据结果可知,其满足了87-108MHZ(欧美)频率接受要求,并且具有良好的噪音消除和抗干扰能力可以清晰地收到若干个电台,并且液晶显视频上可以清楚地看到频率、音量及信号强度,所以算是成功完成对超外差调频收音机的制作。
5心得体会
通过这段时间的辛苦努力,在老师和大家的帮助下,终于把这个课程设计题目完成了,也能够满足课设题目所定的要求,具有频率显示功能,并且能够搜索到相应范围内的频率,采用数字控制,操作简单,携带方便。
总的来说,这次课设我还是学到很多东西的。
通过这次对调频收音机的设计与制作,让我了解了设计收音机电路的程序,也让我了解了关于收音机的原理与设计理念。
在此次的收音机设计过程中,更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了芯片的工作原理和其具体的使用方法。
通过这次课程设计学习,我们对许多电路都有了了解。
图8制作的电路实物图
谢辞
本论文设计在老师的悉心指导和严格要求下业已完成,从课题选择到具体的写作过程,论文初稿与定稿无不凝聚着心血和汗水,在我的课程设计期间,老师为我提供了种种专业知识上的指导和一些富于创造性的建议,老师一丝不苟的作风,严谨求实的态度使我深受感动,没有这样的帮助和关怀和熏陶,我不会这么顺利的完成课程设计。
在此向老师表示深深的感谢和崇高的敬意!
同时,在论文写作过程中,我还参考了有关的书籍和论文,在这里一并向有关的作者表示谢意。
我还要感谢同组的各位同学以及我的各位室友,在课程设计的这段时间里,你们给了我很多的启发,提出了很多宝贵的意见,对于你们帮助和支持,在此我表示深深地感谢!
参考文献
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高等教育出版,2006,68(3):
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北京航空航天大学,2009:
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国防工业出版社,2006:
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[6]陈邦媛.射频通信电子线路学习指导.[M]科学出版社,2007年6月
[7]R.Dye.VisualObject-OrientatedProgramming[M].Dr.DobbsMacintoshJournal.1991
附录
附录一5110显示屏
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitLCD_RST=P0^0;//lowactive
sbitLCD_CE=P0^1;//lowactive
sbitLCD_DC=P0^2;//0=command,1=data
sbitLCD_DIN=P0^3;//riseedgeenable
sbitLCD_CLK=P0^4;//clock
#defineDATA1//数据命令
#defineCMD0//指令命令
voiddelayms(ucharm)
{
uchari,j;
for(i=m;i>0;i--)
for(j=113;j>0;j--);
}
voiddelay20us()
{
uchara;
for(a=0;a<100;a++);
}
voiddelayus()
{
_nop_();
}
/************************字模********************************/
unsignedcharcodefont6x8[][6]=
{
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},//sp
{0x00,0x00,0x00,0x2f,0x00,0x00},//!
{0x00,0x00,0x07,0x00,0x07,0x00},//"
{0x00,0x14,0x7f,0x14,0x7f,0x14},//#
{0x00,0x24,0x2a,0x7f,0x2a,0x12},//$
{0x00,0x62,0x64,0x08,0x13,0x23},//%
{0x00,0x36,0x49,0x55,0x22,0x50},//&
{0x00,0x00,0x05,0x03,0x00,0x00},//'
{0x00,0x00,0x1c,0x22,0x41,0x00},//(
{0x00,0x00,0x41,0x22,0x1c,0x00},//)
{0x00,0x14,0x08,0x3E,0x08,0x14},//*
{0x00,0x08,0x08,0x3E,0x08,0x08},//+
{0x00,0x00,0x00,0xA0,0x60,0x00},//,
{0x00,0x08,0x08,0x08,0x08,0x08},//-
{0x00,0x00,0x60,0x60,0x00,0x00},//.
{0x00,0x20,0x10,0x08,0x04,0x02},///
{0x00,0x3E,0x51,0x49,0x45,0x3E},//0
{0x00,0x00,0x42,0x7F,0x40,0x00},//1
//{0x20,0x10,0x1A,0x20,0x40,0x80},
{0x00,0x42,0x61,0x51,0x49,0x46},//2
{0x00,0x21,0x41,0x45,0x4B,0x31},//3
{0x00,0x18,0x14,0x12,0x7F,0x10},//4
{0x00,0x27,0x45,0x45,0x45,0x39},//5
{0x00,0x3C,0x4A,0x49,0x49,0x30},//6
{0x00,0x01,0x71,0x09,0x05,0x03},//7
{0x00,0x36,0x49,0x49,0x49,0x36},//8
{0x00,0x06,0x49,0x49,0x29,0x1E},//9
{0x00,0x00,0x36,0x36,0x00,0x00},//:
{0x00,0x00,0x56,0x36,0x00,0x00},//;
{0x00,0x08,0x14,0x22,0x41,0x00},//<
{0x00,0x14,0x14,0x14,0x14,0x14},//=
{0x00,0x00,0x41,0x22,0x14,0x08},//>
{0x00,0x02,0x01,0x51,0x09,0x06},//?
{0x00,0x32,0x49,0x59,0x51,0x3E},//@
{0x00,0x7C,0x12,0x11,0x12,0x7C},//A
{0x00,0x7F,0x49,0x49,0x49,0x36},//B
{0x00,0x3E,0x41,0x41,0x41,0x22},//C
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{0x00,0x00,0x41,0x7F,0x41,0x00},//I
{0x00,0x20,0x40,0x41,0x3F,0x01},//J
{0x00,0x7F,0x08,0x14,0x22,0x41},//K
{0x00,0x7F,0x40,0x40,0x40,0x40},//L
{0x00,0x7F,0x02,0x0C,0x02,0x7F},//M
{0x00,0x7F,0x04,0x08,0x10,0x7F},//N
{0x00,0x3E,0x41,0x41,0x41,0x3E},//O
{0x00,0x7F,0x09,0x09,0x09,0x06},//P
{0x00,0x3E,0x41,0x51,0x21,0x5E},//Q
{0x00,0x7F,0x09,0x19,0x29,0x46},//R
{0x00,0x46,0x49,0x49,0x49,0x31},//S
{0x00,0x01,0x01,0x7F,0x01,0x01},//T
{0x00,0x3F,0x40,0x40,0x40,0x3F}
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