【《单片机FM收音机的工作原理及硬件设计案例》3200字】

单片机FM收音机的工作原理及硬件设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u4218单片机FM收音机的工作原理及硬件设计案例 1246981基于单片机的FM收音机工作原理 1325271.1FM收音机的基本工作原理 1176671.2数字调节FM收音机的工作原理 2260471.3用单片机完成数字调节的FM收音机的功能设计 2257752硬件电路设计 3229492.1硬件组成 396982.1.1数字FM收音机系统控制中心单片机 3323812.1.2收音功放芯片TDA2030 4165542.1.3PT2257音量模块 5190302.1.4FM收音模块 7246202.2FM电路及其设计 10234992.3单片机控制与显示电路 11287892.4供电电路与放大电路 121基于单片机的FM收音机工作原理1.1FM收音机的基本工作原理如图1-1所示。这是由输入、高放、本振、混频、中放以及鉴频几个回路和音频功率放大器组成的FM收音机。用耳机的地线代替调频的接收天线，或者用天线ANT，二者原理类似。高频广播信号输入回路经电容C、电容L组成了振荡回路LC，结果形成了一带通滤波器，频率88MHz—108MHz。调频信号随高频放大，谐振因此放大。被放大的信号本振产生的信号与放大的信号放大的信号进行放大的信号FM混频，然后输出。图1-1

FM收音机原理框图FM中频回路选择FM混频信号，调频波的载波为中频10.7MHz。10.7MHz滤波器构成了中频选择回路。声音是由中放电路放大中频调制波经后鉴频得到音频信号及功放输出，最终耦合到扬声器产生。为了避免操作失误时噪声过大，所以等无信号时的控制电平被检测出时，控制静噪电路让音频放大器微放大即可。1.2数字调节FM收音机的工作原理数字调节FM收音机与FM收音机二者原理类似，不再重复。由单片机、存储器、功放、收音等芯片构成主要成分。进入键盘后，单片机通过I2C读写TEA5767模块的控制寄存器，自动手动搜索功能由TEA5767模块得以实现。音频信号由扬声器输出，通过功放电路放大处理。并将从TEA5767模块中读取的频率字换算后显示在LCD上。按“存储”键时，24C02写入频率值，实现存储站的功能。按“读取”时，可听存的电台。1.3用单片机完成数字调节的FM收音机的功能设计该设计有两步走：1.硬件电路2.程序。硬件电路分为四个模块调频、电源、接收以及控制。采用以单片机STC89C52为主控制器。TEA5767为调频模块芯片，电池直接供电和变压设备可以满足电源模块。模块化的设计，让这系统的构成一目了然。如图1-2所示。图1-2系统框图从图就可以看出来收音机的工作很简单，由收音模块与I2C总线相连通过控制模块控制。这个设计通过两个属于单片机P3口的I／O脚来与TEA5767通信；音频模块可以控制TEA5767两个声道的频率信号，经tda7057进行功率放大，由扬声器输出。系统经按键手动控制，实现各种功能，在lcd显示器上。2硬件电路设计2.1硬件组成这个收音机的硬件系统由单片机STC89C52、功放芯片TDA2030、音量模块PT2257、FM收音模块TEA5767相连而成。2.1.1数字FM收音机系统控制中心单片机 单片机的选择在本设计中也是需要考虑的，基于各种因素，将选用物美价廉的STC89C52芯片。STC89C52芯片是一种在各个方面都能满足需求的一款。它的主要功能有很多，由于很方便查找所以就不在述说。其外形和引脚图如下图2-1所示图2-1STC89C52单片机外形图及引脚图单片机STC89C52为这个系统的控制核心，它在设计中扮演着十分重要的角色。单片与其他的硬件连接，通过FM收音模块命令实现两个搜索模式。然后，经过读取按钮的方式来决定外围电路的命令。这个由单片机分析，直接向无线电模块发送信号。接收到信号后，无线电模块响应外围电路的指令，并调整无线信道。之后，通过读取按钮的方式来决定外围电路的命令。这个由单片机分析，直接向无线电模块发送信号。接收到信号后，无线电模块响应外围电路的指令，并调整无线信道。频道经单片机处理后，在LCD1602液晶显示器上显示搜索到的频率。2.1.2收音功放芯片TDA2030无线电系统接收到的信号一般很弱，所以需要通过功率放大器将信号放大，然后用扬声器输出。这个时候要选择体积小、输出功率大、失真小的音频功率放大器芯片。德国windroot公司生产的tda2030就可以。其引脚有H型和V型。该集成电路广泛应用于汽车立体声接收机和录音机、中功率音频设备，并具有内部保护电路功能。其外形如图和引脚功能如表2-2、2-1，参数如表2-2所示图2-2TDA2030外形图表2-1TDA2030功能引脚引脚12345功能正向输入端反向输入端负电源输入端功率输出端正电源输入端 表2-2TDA2030主要参数表A2030极限参数参数名称极限值单位电源电压（Vs）±18V输入电压（Vin）VsV差分输入电压（Vdi）±15V峰值输出电流（Io）3.5A耗散功率（Ptot）（Vdi）20V工作结温（Tj）-40±150℃存储结温（Tstg）-40±150℃ 2.1.3PT2257音量模块在无线电系统中，音量的输出可以用PT22257芯片。Pt22257是一款采用CMOS工艺制作的两声道音量控制芯片。它仅仅8个引脚，采用I2C控制接口设计。并有0～79dB的衰弱带，噪音小，立体分离度高和极少的外围元件的优点。如下图所示。图2-3PT2257内部电路图图2-4PT2257外观图表2-3PT2257引脚2.1.4FM收音模块这个时候要用到一个模块的控核心芯片，飞利浦公司生产的立体声调频芯片好像就是为此而生，其名为TEA5767。该芯片将所有调频功能集于一个小于6*6平方米的小模块中，并采用hvqfn40封装。这个芯片有2.5V到5.0V的工作电压，标准时3V；76到108MHz左右的射频率范围，非常低的失真度，大约在0.4%。引脚分布和定义分别如图2-3和表2-3。图2-3TEA5767芯片引脚分布表2-3引脚定义管管脚定义管脚定义1空脚21空脚2锁相环输出22左声道输出3本振23右声道输出4本振24软静音时间常数5本振电源25检波输出6数字地26基准7数字电源27中频中心频率调整时间常数8数据线28中频限幅器退藕19时钟线29中频限幅退藕210空脚30空脚11三线读写控制31空脚12总线模式选择32增益控制13总线使能端33模拟地14软口134模拟电源15软口235射频输入116晶振36高频地17晶振37射频输入218相位滤波38高放AGC时间常数19导频低通滤波39锁相环开关输出20空脚40空脚优点如下：（1）集成高灵敏度的低噪声放大器（2）内置的FM解调器可以省去外部鉴频器，并且FM的中频选择性可在芯片内部完成（3）可以采用32.768KHz或13MHz的振荡器产生参考时钟或可以直接输入6.5MHz的时钟信号（4）可以通过I2C或三线串行总线来获取中频计数器值或接收的高频信号电平，以便进行自动调谐功能（5）射频具有自动增益控制功能，并且LC调谐振荡器只需固定片装电感。芯片工作原理分析：原理框如图2-4所示图2-4原理框图2.2FM电路及其设计作为系统核心之一的FM接收电路。该硬件系统利用芯片tea5767hn模块作为调频接收电路的核心部件。飞利浦公司提供的tea5767hn模块芯片是一种电压小、能耗低、成本小的集成单片立体声收音产品。它只要几个周边元件，大致上不需要外部手动调节高频信号。此外，它的频率范围还很宽，可以免费调听到欧美日的调频波段。它的接线图如图2-5所示。图2-5FM模块应用接线图通过磁珠和电容器对其压制，可以在图中看出电源接3.3V。同时要注意它的高频特性和直流电阻对抑制芯片的高频噪声是不一样的。22uF电容器最好用钽电容器，两个0.1uF电容器可以使用高介电常数和高频性能，这保证了整个FM模块电源系统的稳定性。总线模式用于选择CPU和FM模块之间的串行通信模式。它是I2C通信模式。Data和CLK是I2C通信的数据线和时钟线。系统CPU通过I2C接口控制FM模块。此系统中不使用W/read。此时，FM模块通过w/read、CLK和data实现与CPU的三线串行通信。当bus-I2C模块处于节电模式时，可通过bus-i2cfm接口直接进入节电模式。FM是FM模块的天线接口，是射频信号的引脚输入。现在有很多的电子产品，使用的是耳机线而不是天线。J3为耳机接口。耳机左右声道信号线上感应到的毫伏FM信号可通过J3引脚③进入FM模块。当然，这样的小信号不会对耳机的音质产生任何影响，而且由于上图中三个0.22uh空心电感的隔离作用，FM模块可以以非常小的损耗接收FM信号。需要注意的是，三个空心电感器应放置在靠近耳机接口的电路板上，提高接收灵敏度，而且电感器的直流阻抗要小，以降低音频功率能耗。三个感应器的选择考虑到了空心结构，可能尺寸有点大，不适合此类产品的使用，感应器的陶瓷支架可以选择。还有不要使用非线性比大的氧化铁支架电感，因为耳机的音质会变差。2.3单片机控制与显示电路单片机部分以STC89C52为核心，包