调频发射机设计报告

设设 计计 报报 告告 院别 物理学院院别 物理学院 专业 电子信息工程专业 电子信息工程 设计题目 调频发射机设计设计题目 调频发射机设计 指导教师 指导教师 刘芳刘芳 组员 刘明新 王乐 叶少剑 刘保良组员 刘明新 王乐 叶少剑 刘保良 1 摘摘 要要 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 本次设计的调频发射机是将单片机 ATmega16 和调频发射机相结 合 用单片机 PB0 PB1 PB2 作为与 BH1415F 的通讯端口 通过改变 PB0 PB1 PB2 传送的高低电平从而改变 BH1415F 发射频率 同时又 用单片机去控制四个数码管动态的去显示调频发射机所发送频率 调频发射机主要是采用了一片 BH1415F 的芯片 BH1415F 具有提高 信噪比 S N 的预加重电路 防止信号过调的限幅电路 控制输入 信号频率的低通滤波电路 LPF 产生立体声复合信号的立体声调 制电路 调频发射的锁相环电路 PLL 组成 关键词 单片机 数字化控制 BH1415F 调频发射 ABSTRACT FM Transmitter as a simple communication tool because it does not need transit and ground stations to support the switch to mobile communications can be effective it was welcomed by the people It is widely used in current production security field engineering and other fields of small scale mobile communication projects 2 The FM transmitter is designed ATmega16 microcontroller and FM transmitter combined with MCUPB0 PB1 PB2 and BH1415F as communication ports by changing the PB0 PB1 PB2 high low transfer thus changing the transmitting frequency BH1415F At the same time with the microcontroller to control the dynamics of the four digital FM transmitter to display the transmit frequency FM transmitters are mainly used a BH1415F chips BH141F with improved signal to noise ratio S N of pre emphasis circuit to prevent clipping the signal overshoot circuit the control input signal frequency low pass filter circuit LPF generating stereo composite stereo signal modulation circuit FM launchphase locked loop circuit PLL components Key words Single chip Digital control BH1417F FM transmitter 一 方案比较 设计与论证 方案一 通过音频信号改变载波的幅值实现载波调幅发射 调幅 发射机实现调制简便 调制所占的频带窄 并且与之对应的调幅接 收设备简单 所以调幅发射机广泛地应用于广播发射 但是调幅发 射机 的信号容易失真且发射距离不远 方案二 通过音频信号改变载波的频率已实现调频发射 调频发 射机发射的频率带宽较宽 但其在高频段因而所占的相对频带较调 3 幅波发射更窄 发射距离远 信号失真小 并且在要求传输距离不 是很远的情况下 我们用直接载波调频很容易实现载波调频发射机 的设计 在能满足我的课程设计的技术指标要求的情况下 我门选 择直接载波调频的方案来设接调频发射机 二 理论分析与计算 1 发射机原理 发射机原理框图 2 控制板 用 STC89C52 来控制 根据按键来调节频率控制发射板 Output LED 数码管 按键加减 STC89C52 3 发射板 主要由 BH1415 从 BH1415F 第 11 脚输出的信号经过高频三极 输出功率级缓冲级调频震荡级 4 管 9018 进行第一级放大 为得到较高的射频信号纯净度和高的放大 倍数 所以该级放大采用甲类谐振放大器 谐振频率由 L2 和 C23 决 定 BH1415 内部结构图 1 左声道信号输入端 22 右声道信号输入端 2 21 加重时间调整 端 3 20低通滤波器调整端 4 滤波器端 5 复合信号输出端 6 地 7 锁相环输出端 8 电源正极 9 高频振荡器输入端 10 高频 地 11 高频信号输出 12 锁相环电源正极 13 14 晶体振荡器 输入端 15 传送使能CE 16 传送时钟CK 17 传送内容DA 18 音 频静音 MUTE 19 导频信号调整端 4 元器件选择计算 1 基本原理 LC正弦波振荡器的振荡频率一般由振荡器中的 LC谐振回路 选频电路 的谐振频率决定 如LC谐振回路如图 D为 变容二极管BB910 5 D 的结电容 C j C 0 1 osc j LC 变容二极管的三个主要参数 电容变化指数 n 其定义为 它是曲线的斜 lg lg C n U lglgCU 率 此外 也常用最大容量与最小容量的比值 K 表示电容变化率 即 或 maxmin ii KCC maxminmax iii KCCC 品质因数 Q 变容二极管的品质因数 Q 为 1 is QC U R U 式中为角频率 和分别为结电容和半导体材料的电 i C U s R U 阻 它们都和偏置电压有关 反向击穿电压 变容二极管在反向电压作用下通过一定电流 如或 时的电压 叫反向击穿电压 1 A 10 A 2 功率关系 功率放大器的作用原理是利用输入到基极的信号 来控制集电极的直流电源所供给的直流功率 使之一部分转变为 O P 交流信号功率输出去 一部分功率以热能的形式消耗在集电极上 1 P 成为集电极耗散功率 C P 根据能量守衡定理 1OCPPP 直流功率 4 1 0 O CCC PIU 输出交流功率 4 2 2 1 2 C L U P R 回路两端的基频电压 基频电流 C U c1 I L R 回路的负载阻抗 放大器的集电极效率 L C D j L C 6 4 3 1 1 0 1 1 2 2 cc oCCc UI P PUI 其中集电极电压利用系数 4 4 1ccL CCCC UI R UU 波形系数 4 5 11 00 c c I I 为通角 的函数 越小 越大 三 三 测试方法与仪器 1 1 所有器件焊接完毕之后 检查有无错焊 漏焊 虚焊等不良现象 所有器件焊接完毕之后 检查有无错焊 漏焊 虚焊等不良现象 2 2 将靠近将靠近 BHA1415BHA1415 的那个可调电感的铜螺柱稍微向下旋 大概一圈的那个可调电感的铜螺柱稍微向下旋 大概一圈 左右 左右 另外一个可调电感 第二级 另外一个可调电感 第二级 90189018 的集电极的电感 需要将的集电极的电感 需要将 螺柱全部的旋出 螺柱全部的旋出 3 3 接上天线后再接电源 选电路板的唯一的一个可调电感 使发射接上天线后再接电源 选电路板的唯一的一个可调电感 使发射 距离最远 同时满足收音机的接收的音的清晰度是最理想的 距离最远 同时满足收音机的接收的音的清晰度是最理想的 四 四 测试数据及测试结果分析 附 设计程序附 设计程序 include include include include nop nop 延时函数调用延时函数调用 define define LED DATALED DATA P1P1 数码管段码输出数码管段码输出 define define LED WEILED WEI P2P2 数码管位码输出数码管位码输出 define define ucharuchar unsignedunsigned charchar define define uintuint unsignedunsigned intint 7 unsignedunsigned charchar eeprom read unsignedeeprom read unsigned intint addres addres voidvoid eeprom write unsignedeeprom write unsigned intint address unsignedaddress unsigned charchar wdata wdata voidvoid eeprom eares unsignedeeprom eares unsigned intint addres addres 扇区擦除 扇区擦除 sfrsfr isp data 0 xe2 isp data 0 xe2 sfrsfr isp addrh 0 xe3 isp addrh 0 xe3 sfrsfr isp addrl 0 xe4 isp addrl 0 xe4 sfrsfr isp cmd 0 xe5 isp cmd 0 xe5 sfrsfr isp trig 0 xe6 isp trig 0 xe6 sfrsfr isp contr 0 xe7 isp contr 0 xe7 sbitsbit key fr upkey fr up P2 0 P2 0 频率增加健频率增加健 sbitsbit key fr downkey fr down P2 1 P2 1 频率递减健频率递减健 sbitsbit key LTS KZkey LTS KZ P2 2 P2 2 立体声控制健立体声控制健 sbitsbit LTS LEDLTS LED P3 3 P3 3 立体声显示立体声显示 sbitsbit CLKCLK P3 1 P3 1 时钟信号时钟信号 sbitsbit DIDI P3 0 P3 0 数据信号数据信号 sbitsbit CECE P3 3 P3 3 锁存信号锁存信号 sbitsbit dgdg P1 7 P1 7 数码管小数点数码管小数点 uintuint f data f data 频率数值频率数值 ucharuchar DataByte DataByte EP EP 中读出的值中读出的值 暂时的存储区暂时的存储区 bitbit modo modo 立体声数据寄立体声数据寄 存器存器 ucharuchar key temp EP key temp EP 键盘有健按键盘有健按 下标志位下标志位 uintuint i i ucharuchar codecode DATA 0 xC0 0 xF9 0 xA4 0 xB0 0 x99 0 x92 0 x82 0 xF8 0 x80 0 x90 0DATA 0 xC0 0 xF9 0 xA4 0 xB0 0 x99 0 x92 0 x82 0 xF8 0 x80 0 x90 0 xFF xFF 数码管显示字数码管显示字 0 0 9 9 ucharuchar codecode WEI 0 xef 0 xdf 0 xbf 0 x7f WEI 0 xef 0 xdf 0 xbf 0 x7f 数码管扫描控制数码管扫描控制 ucharuchar datadata display 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 display 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 数码管显示数据数码管显示数据 缓冲区缓冲区 延时函数延时函数 1 1 voidvoid Delay1 void Delay1 void nop nop nop nop 延时函数延时函数 8 for t 0 t for t 0 t 显示函数显示函数 4 4 位数码管动态扫描位数码管动态扫描 voidvoid xianshi void xianshi void ucharuchar k k for k 0 k 4 k for k 0 k0 a for a 9 a 0 a for b 0 b 4 b for b 0 b 4 b 4 4 位数码管显示位数码管显示 LED DATA DATA a LED DATA DATA a LED WEI WEI b LED WEI WEI b for c 0 c 150 c for c 0 c0 i for i 11 i 0 i DI DataDI Data Data 1 Data 1 Delay1 Delay1 CLK 1 CLK 1 Delay1 Delay1 CLK 0 CLK 0 送送 1111 个字节频率数据至个字节频率数据至 BH1415BH1415 DI 1 DI 1 送送 1 1 个字节立体声数据至个字节立体声数据至 BH1415BH1415 Delay1 Delay1 CLK 1 CLK 1 Delay1 Delay1 CLK 0 CLK 0 Delay1 Delay1 DI 0 DI 0 Delay1 Delay1 CLK 1 CLK 1 Delay1 Delay1 默认设置默认设置 CLK 0 CLK 0 Delay1 Delay1 DI 0 DI 0 Delay1 Delay1 CLK 1 CLK 1 默认设置默认设置 Delay1 Delay1 CLK 0 CLK 0 Delay1 Delay1 DI 1 DI 1 Delay1 Delay1 CLK 1 CLK 1 默认设置默认设置 Delay1 Delay1 10 CLK 0 CLK 0 Delay1 Delay1 DI 0 DI 0 Delay1 Delay1 CLK 1 CLK 1 默认设置默认设置 Delay1 Delay1 CLK 0 CLK 0 CE 0 CE 0 void void eeprom eares unsignedeeprom eares unsigned intint addres addres 扇区擦除 扇区擦除 unsigned unsigned k k isp addrl addres isp addrl addres 低位地址低位地址 isp addrh addres 8 isp addrh addres 8 高位地址高位地址 isp contr 0 x03 isp contr 0 x03 isp contr isp contr 0 x80 isp contr isp contr 0 x80 设时间与充设时间与充 ISPISP 操作 操作 isp cmd 0 x03 isp cmd 0 x03 扇区命命令扇区命命令 isp trig 0 x46 isp trig 0 x46 触发触发 isp trig 0 xb9 isp trig 0 xb9 触发启动 触发启动 for k 0 k 3 k for k 0 k 8 isp addrh addres 8 高位地址高位地址 isp contr 0 x03 isp contr 0 x03 isp contr isp contr 0 x80 isp contr isp contr 0 x80 设时间与充设时间与充 ISPISP 操作 操作 isp cmd 0 x02 isp cmd 0 x02 写命令写命令 isp trig 0 x46 isp trig 0 x46 触发触发 isp trig 0 xb9 isp trig 0 xb9 触发启动 触发启动 for K 0 K 3 K for K 0 K 8 isp addrh addres 8 高位地址高位地址 isp contr 0 x01 isp contr 0 x01 isp contr isp contr 0 x80 isp contr isp contr 0 x80 设时间与充设时间与充 ISPISP 操作 操作 isp cmd 0 x01 isp cmd 0 x01 写命令写命令 isp trig 0 x46 isp trig 0 x46 触发触发 isp trig 0 xb9 isp trig 0 xb9 触发启动 触发启动 for K 0 K 3 K for K 0 K1080 if f data 1080 f data 875 f data 875 while key fr up 0 while key fr up 0 for i 300 i 0 i for i 300 i 0 i 设置等待自动加频率的时间设置等待自动加频率的时间 delay 50 delay 50 if key fr up 1 if key fr up 1 break break while key fr up 0 while key fr up 0 开始自动加频率开始自动加频率 f data f data if f data 1080 if f data 1080 f data 875 f data 875 for i 95 i 0 i for i 95 i 0 i 设置长时间按健后 自设置长时间按健后 自 动加数字的速度动加数字的速度 delay 25 delay 25 if key fr up 1 if key fr up 1 break break break break casecase 0 x01 0 x01 频率自动减频率自动减 f data f data if f data 875 if f data0 i for i 300 i 0 i 设置等待自动减频率的时间设置等待自动减频率的时间 delay 50 delay 50 if key fr down 1 if key fr down 1 break break while key fr down 0 while key fr down 0 开始自动减频率开始自动减频率 13 f data f data if f data 875 if f data0 i for i 95 i 0 i 设置长时间按健后 自设置长时间按健后 自 动加数字的速度动加数字的速度 delay 25 delay 25 if key fr down 1 if key fr down 1 break break break break casecase 0 xB0 0 xB0 立体声控制立体声控制 if key LTS KZ 0 if key LTS KZ 0 modo modo modo modo LTS LED modo LTS LED modo while key LTS KZ 0 while key LTS KZ 0 break break default default key temp 0 key temp 0 break break elseelse key temp 0 key temp 0 elseelse key temp 0 key temp 0 初始化程序初始化程序 voidvoid CSHCSH void void CE 0 CE 0 CLK 0 CLK 0 DI 0 DI 0 P2 0 xFF P2 0 xFF 14 f data 875 f data 875 modo 1 modo 1 key temp 0 key temp 0 主程序主程序 main main CSHCSH 初始化程序初始化程序 delay 50 delay 50 DataByte eeprom read 0 x2000 DataByte eeprom read 0 x2000 读出读出 EEPROMEEPROM 中地中地 址为址为 0 x30010 x3001 中数据中数据 if DataByte 205 if DataByte 205 DataByte 0 DataByte 0 f data 875 DataByte f data 875 DataByte delay 50 delay 50 send 16data f data send 16data f data 向向 14151415 送初始数据送初始数据 TMOD 0 x01 TMOD 0 x01 TH0 0 xEA TH0 0 xEA TL0 0 xD0 TL0 0 xD0 TR0 1 TR0 1 ET0 1 ET0 1 EA 1 EA 1 开中断开中断 while 1 while