RDA5820收音发射一体机论文51单片机.doc

2014 年 1 月1 日摘 要该设计是由STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器 STC89c52单片机作为主控芯片，辅以必要电路，基于RD5820的FM收发一体机。该收发机通过控制独立按键控制单片机驱动FM收发芯片RDA5820，能接收65M-108M频带的FM信号，也可以发射该频段的FM信号。使用Nokia5110液晶作为显示模块，显示收发频率，音量，信号强度等。最终完成了一个具备噪声消除、软静音、低音增强等功能、灵敏度高、噪声小、抗干扰能力强、具备收发频率显示功能的FM收发机。关键词：RDA5820；FM；收发一体；Nokia5110液晶AbstractThedesign is a kind oflow power,high performance CMOS8manufactured by STCbit micro controller STC89c52 as the master chip,supplemented by the necessarycircuit,FM transceivermachine based on RD5820.The transceiver control throughindependent key controlcomputer to drive the FMtransceiver chip RDA5820,FM signalreceivingthe 65M-108M band,FM signal can also launch the band. Use Nokia5110 LCD as the display module,displaytransceiver frequency,volume,signal strengthetc.Finally finishedwith anoise elimination,soft mute,bass boostfunction,high sensitivity,low noise,strong anti-jamming ability,have thereceivingfrequency displayFM transceiverfunction. Key words：RDA5820; FM; transceiver ;Nokia5110 LCD目 录引言11 方案选择12 硬件系统设计12.1 stc89c51单片机22.1.1stc89c51管脚说明22.2 Nokia5110LCD42.3 RDA582052.4 功率放大器72.5 独立按键92.6 收发机总电路图103 软件设计113.1 程序初始化113.2 按键按下判断及处理124 实验结论13谢 辞15参考文献16附录.17 引言 随着科学技术的发展，FM调频收音机的应用十分广泛，尤其消费类占有相当的市场。从分离元件组成的收音机到由集成电路组成的收音机，调频收音机技术已达到十分成熟的地步。从普通的调幅收音机到高级调频收音机，调频收音机以较高的技术含量和较高的音质得到了广泛的欢迎.而FM调频发射机作为一种简单的通信工具，由于它不需要中转站和地面交换机站支持，就可以进行有效的移动通信，因此深受人们的欢迎。目前它广泛的用于生产、保安、野外工程等领域的小范围移动通信工程中。1 方案选择。2 硬件系统设计该设计主要由单片机电路、按键电路、液晶显示电路、收发电路、功率放大电路组成，如图1所示。 按键输入STC89C52 Nokia5110LCD 单片机 RDA5820 天线 音频输入口 喇叭 功率放大器图1 系统框图2.1 STC89C51单片机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、AD、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（In System Programming）在系统可编程芯片，最高工作时钟频率为80MHz，片内含8K Bytes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ISP Flash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。2.1.1 stc89c51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。P3.0 RXD串行输入口。P3.1 TXD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。STC89C52实物图如图2，STC89C52引脚图如图3。 图2 STC89C51实物图图3 STC89C51引脚图2.2 Nokia5110LCDNokia5110LCD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4070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4 Nokia5110LCD2.3 RDA5820RDA5820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：l FM发射和接收一体l 支持65Mhz115Mhz的全球FM接收频段，收发天线共用。l 支持IIC/SPI接口l 支持32.768K晶振l 数字音量及自动AGC控制l 支持立体声/单声道切换，带软件静音功能l 支持I2S接口（输入/输出）l 内置LDO，使用电压范围宽（2.75.5V）l 高功率32欧负载音频输出、可直接驱动耳机l 集成度高、功耗低、尺寸小（4mm*4mm QFN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5 RDA5820引脚图 图6 RDA5820应用电路图 图7 RDA5820模块 2.4 功率放大器在本设计中，功率放大使用的是LM386芯片。LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、更新内链增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点的功率放大器，广泛应用于录音机和收音机之中。通过改变外围部件，可以实现功率放大器的增益可调。本设计中，使用的是最少器件方式，也就是是放大增益为20倍。特性静态功耗低，约为4mA，可用于电池供电；工作电压范围宽，4-12V or 5-18V；外围元件少；电压增益可调，20-200；低失真度； 图8 LM386引脚图LM386内部电路原理图如图9所示。与通用型集成运放相类似，它是一个三级放大电路。第一级为差分放大电路，T1和T3、T2和T4分别构成复合管，作为差分放大电路的放大管；T5和T6组成镜像电流源作为T1和T2的有源负载；T3和T4信号从管的基极输入，从T2管的集电极输出，为双端输入单端输出差分电路。使用镜像电流源作为差分放大电路有源负载，可使单端输出电路的增益近似等于双端输出电容的增益。第二级为共射放大电路，T7为放大管，恒流源作有源负载，以增大放大倍数。第三级中的T8和T9管复合成PNP型管，与NPN型管T10构成准互补输出级。二极管D1和D2为输出级提供合适的偏置电压，可以消除交越失真。引脚2为反相输入端，引脚3为同相输入端。电路由单电源供电，故为OTL电路。输出端（引脚5）应外接输出电容后再接负载。电阻R7从输出端连接到T2的发射极，形成反馈通路，并与R5和R6构成反馈网络，从而引入了深度电压串联负反馈，使整个电路具有稳定的电压增益。图9 LM386内部原理图 图10 LM386应用电路图2.5 独立按键按键为机械式开关，当按下按键时，按键开关闭合，松开，开关松开，如下图 图11 按键2.6 收发机总电路图图12 收发机总电路图3 软件设计在软件设计中，整个程序的主框架是以按键选择模式，更改相关功能的值，然后单片机处理，写RDA5820指令，以及液晶显示指令。开始 初始化RDA5820 按键输入 初始化液晶显示 结束 更改液晶变化 处理按键 更改RDA5820 图13 程序流程图3.1 程序初始化 首先，收发机默认为接收模式，接收频率初始值为88.3MHz，收音机声音为2,重低音未打开。于是通过单片机控制RDA5820，使该芯片处于该工作模式，驱动液晶，显示该数据，以及显示当前模式是什么。 初始花界面如图14，发射模式界面如图15所示。 图14 收音机界面 图15 发射机界面3.2 按键按下判断及处理程序本设计中，总共有6个按键，一个复位按键，无需程序判断，其它的四个按键一端接地，一端接单片机P33P37.不断执行键盘扫描程序，判断哪一个按键被按下。五个按键中，两个按键分别设置为加减，一个静音量件，一个模式切换按键，切换发射和接收模式。一个功能按键，切换不同模式下需要修改的功能参数，并修改液晶显示。 图16 按键按下判断程序段根据按键输入值，处理，然后写RDA5820指令。设置不同功能，RDA5820的功能函数都已经写好，只要调用就可以实现不同功能的设置。图17 RDA5820功能设置子函数4 实验结论一开始首先调试的是液晶的显示，程序刚写的时候也没写好，显示不对，然后静下心来计算显示的坐标，一次一次的将程序写进去看显示结果，最终显示正确之后。把RDA5820的程序写进去。调试接收模式，用耳机试听接收声音，程序写进去之后，虽然可以接收到FM信号，但是并没有很清晰，于是我想，硬件是高度集成模块，应该不会产生这么大的噪声，应该是程序的问题。于是我研读了RDA5820说明书，了解了RDA5820初始化所需要用到的寄存器，当了解之后尝试修改寄存器的值，发现得到了不一样的结果，这更加坚定我的判断是正确的，于是我大胆的修改着寄存器的值。最终得到了满意的效果，收音机接收没有问题。然后就是声音的功率放大了。功率放大器使用了LM386，但是出来的声音很杂，反复检查了电路并没有出错，但是结果并不令人满意，后来发现没加退耦电容的原因，于是抱着侥幸的心里加了两个退耦电容，果真声音好了。一开始是为了方便没加，但是就是贪图方便反而给我带来了不变。看来有些功夫是不能省略的。接收模式调试成功之后发射模式就跟接收模式差不多了，没什么大的问题。最终经过硬件的检测以及程序的调试，最终达到了任务的要求。完成了课程设计如图15所示。通过本次的课程设计，我学会了单片机的一般设计过程，通常都要进行系统扩展与配置，因此，要完成一个单片机的设计工作，必须依次做到下述工作：1、硬件电路的设计、组装与调试；2、应用软件的编写、调试；3、完整应用软件的调试、固化和脱机运行。而在进行硬件系统设计时我们应当尽量做到：1、尽可能的选择典型电路，并符合单片机的常规使用方法；2、在充分满足系统功能要求前提下，留余地以便于二次开发；3、硬件结构设计应与软件设计方案一并考虑；4、整个系统相关器件要力求性能的匹配；5、硬件上要有可靠性与抗干扰设计。所以我用单片机编写了上面的程序，因为能力有限，如有错误之处，还望老师理解，并加以批改。通过这次设计使我对单片机有了更深入的了解。培养了我的动手实践能力。 附 录附录一 收发机程序#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar mode=0,gongneng=0;bit mute=0;/RDA5820 的寄存器地址#define RDA5820_READ 0X23 /读RDA5820#define RDA5820_WRITE0X22 /写RDA5820uchar code *table=0,1,2,3,4,5,6,7,8,9;/*-液晶端口定义-*/sbit LCD_RST = P10; /low active sbit LCD_CE = P11; /low activesbit LCD_DC = P12; /0=command,1=datasbit LCD_DIN = P13; /rise edge enablesbit LCD_CLK = P14; /clocksbit contrl=P27;sbit SDA =P00;sbit SCL =P01;sbitKEYup = P33; /按键sbitKEYdown = P34;sbitKEY3= P35;sbitKEY4= P36; /按键sbitKEY= P37;unsigned char code font6x86 = 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 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, 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 0x00, 0x7F, 0x41, 0x41, 0x22, 0x1C , / D 0x00, 0x7F, 0x49, 0x49, 0x49, 0x41 , / E 0x00, 0x7F, 0x09, 0x09, 0x09, 0x01 , / F 0x00, 0x3E, 0x41, 0x49, 0x49, 0x7A , / G 0x00, 0x7F, 0x08, 0x08, 0x08, 0x7F , / H 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 , / U 0x00, 0x1F, 0x20, 0x40, 0x20, 0x1F , / V 0x00, 0x3F, 0x40, 0x38, 0x40, 0x3F , / W 0x00, 0x63, 0x14, 0x08, 0x14, 0x63 , / X 0x00, 0x07, 0x08, 0x70, 0x08, 0x07 , / Y 0x00, 0x61, 0x51, 0x49, 0x45, 0x43 , / Z 0x00, 0x00, 0x7F, 0x41, 0x41, 0x00 , / 0x00, 0x55, 0x2A, 0x55, 0x2A, 0x55 , / 55 0x00, 0x00, 0x41, 0x41, 0x7F, 0x00 , / 0x00, 0x04, 0x02, 0x01, 0x02, 0x04 , / 0x00, 0x40, 0x40, 0x40, 0x40, 0x40 , / _ 0x00, 0x00, 0x01, 0x02, 0x04, 0x00 , / 0x00, 0x20, 0x54, 0x54, 0x54, 0x78 , / a 0x00, 0x7F, 0x48, 0x44, 0x44, 0x38 , / b 0x00, 0x38, 0x44, 0x44, 0x44, 0x20 , / c 0x00, 0x38, 0x44, 0x44, 0x48, 0x7F , / d 0x00, 0x38, 0x54, 0x54, 0x54, 0x18 , / e 0x00, 0x08, 0x7E, 0x09, 0x01, 0x02 , / f 0x00, 0x18, 0xA4, 0xA4, 0xA4, 0x7C , / g 0x00, 0x7F, 0x08, 0x04, 0x04, 0x78 , / h 0x00, 0x00, 0x44, 0x7D, 0x40, 0x00 , / i 0x00, 0x40, 0x80, 0x84, 0x7D, 0x00 , / j 0x00, 0x7F, 0x10, 0x28, 0x44, 0x00 , / k 0x00, 0x00, 0x41, 0x7F, 0x40, 0x00 , / l 0x00, 0x7C, 0x04, 0x18, 0x04, 0x78 , / m 0x00, 0x7C, 0x08, 0x04, 0x04, 0x78 , / n 0x00, 0x38, 0x44, 0x44, 0x44, 0x38 , / o 0x00, 0xFC, 0x24, 0x24, 0x24, 0x18 , / p 0x00, 0x18, 0x24, 0x24, 0x18, 0xFC , / q 0x00, 0x7C, 0x08, 0x04, 0x04, 0x08 , / r 0x00, 0x48, 0x54, 0x54, 0x54, 0x20 , / s 0x00, 0x04, 0x3F, 0x44, 0x40, 0x20 , / t 0x00, 0x3C, 0x40, 0x40, 0x20, 0x7C , / u 0x00, 0x1C, 0x20, 0x40, 0x20, 0x1C , / v 0x00, 0x3C, 0x40, 0x30, 0x40, 0x3C , / w 0x00, 0x44, 0x28, 0x10, 0x28, 0x44 , / x 0x00, 0x1C, 0xA0, 0xA0, 0xA0, 0x7C 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