車載AM／FM收音機(jī)的精簡(jiǎn)型設(shè)計(jì)

音頻信號(hào)的頻帶越寬，所包含的音頻信號(hào)分量越豐富，音質(zhì)越好，動(dòng)態(tài)范圍越大，信號(hào)強(qiáng)度的相對(duì)變化范圍越大，音響效果越好。如圖1即為幾種音頻信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍。

動(dòng)態(tài)范圍=20xlog10(信號(hào)的最大強(qiáng)度/信號(hào)的最小強(qiáng)度)(dB)

由圖中可以看出，3種音頻信號(hào)的頻域動(dòng)態(tài)范圍：

信噪比SNR(Signal to Noise Ratio)是有用信號(hào)與噪聲之比的簡(jiǎn)稱。噪音可分為環(huán)境噪音和設(shè)備噪音。信噪比越大，聲音質(zhì)量越好。

SNR=20xlog10(有用信號(hào)的平均功率/噪聲的平均功率)(dB) (2)

PT2313L音頻處理器內(nèi)部主要由四部分電路組成。其中串行總線解碼和鎖存電路(Serial BusDecoderLatchs)用于完成串行數(shù)據(jù)的接收、解碼和鎖存，并以其控制其余三部分電路。輸入選擇器和增益控制電路(Input SelectorGain Control)主要完成對(duì)三路音響源的選擇和對(duì)其增益的控制。音量和高響度(重低音)、低音、高音電路(VolumeLoudness、Bass、Treble)由對(duì)稱的左右兩個(gè)聲道電路組成，主要完成對(duì)音量大小、重低音、低音、高音的控制。音頻處理器，又稱為數(shù)字處理器。數(shù)字處理器就是對(duì)數(shù)字信號(hào)的處理，其內(nèi)部的構(gòu)普遍是由輸入部分和輸出部分組成，其中屬于音頻處理部分的功能一般如下：輸入部分一般會(huì)包括，輸入增益控制(INPU TGAIN)，輸入均衡(若干段參數(shù)均衡)調(diào)節(jié)(INPUT EQ)，輸入端延時(shí)調(diào)節(jié)(INPUT DEIAY)，輸入極性(也就是大家說的相位)轉(zhuǎn)換(input polarity)等功能。而輸出部分一般有信號(hào)輸入分配路由選擇(ROUNT)，高通濾波器(HPF)，低通濾波器(LPF)，均衡器(OUTPUTEQ)，極性(polarity)，增益(GAIN)，延時(shí)(DELAY)，限幅器啟動(dòng)電平等功能。

PT2313L音頻處理器典型的音調(diào)(Typical Tone Response)頻率響應(yīng)曲線如圖2所示，就音頻處理器目前的技術(shù)水平來看，完全能滿足高保真廣播的要求，使經(jīng)過加工后的聲音聽不到加工聲，也就是說，在沒有加工痕跡的情況下，仍然保留原聲音的高品質(zhì)，甚至比原聲音更加悅耳、清晰、動(dòng)聽。

3 AM/FM車載收音機(jī)的總體構(gòu)建

基于前述主要器件的選擇考慮，本文實(shí)現(xiàn)的低端車載收音機(jī)解決方案原理框圖如圖3所示。

用來對(duì)調(diào)諧器和音效處理IC進(jìn)行配置和與微控制器之間交換數(shù)據(jù)的接口主要為IIC總線接口(Inter-Integrated Circuit)。微控制器MC9S08QG8通過IIC接口(共2線)對(duì)TEF6621的內(nèi)部寄存器進(jìn)行讀寫操作(操作地址：讀C1H/寫0xC0H)。從而完成對(duì)TEF6621的控制和調(diào)諧操作。該接口可以讀寫調(diào)諧器的配置、狀態(tài)和控制寄存器，實(shí)現(xiàn)調(diào)諧器初始化運(yùn)行配置和頻道選擇等功能。

由于IIC是一種多向控制總線，微控制器MC9S080QG8同時(shí)可以通過IIC接口對(duì)PT2313的內(nèi)部寄存器進(jìn)行讀寫操作(操作地址：讀89H/寫0x88H)。配置其內(nèi)部串行總線解碼和鎖存電路(Serial BusDecoderLatchs)用于完成串行數(shù)據(jù)的接收、解碼和鎖存，并控制輸入選擇器和增益控制電路(Input SelectorGain Control)主要完成對(duì)三路音響源的選擇和控制由對(duì)稱的左右兩個(gè)聲道電路組成的音量和高響度(重低音)、

低音、高音電路(VolumeLoudness、Bass、Treble)，完成對(duì)音量大小、重低音、低音、高音的控制揚(yáng)聲器衰減和靜音電路(Speaker Att、Mute)控制，可完成對(duì)送至左聲道前部、后部，以及右聲道前部、后部四路揚(yáng)聲器功放電路激勵(lì)信號(hào)幅度大小的控制和關(guān)閉。同時(shí)微控制器MC9S08QG8通過一個(gè)通用I/O接口GPIO對(duì)TDA7388進(jìn)行靜音控制(待機(jī)控制Standby)。

微控制器MC9S08QG8對(duì)編碼電位器進(jìn)行讀取，旋轉(zhuǎn)編碼電位器具有左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、按下三個(gè)功能。4、5腳是中間按下去的開關(guān)接線1、2、3腳一般是中間2腳接地，1、3腳上拉電阻后，當(dāng)左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)旋紐時(shí)，在1、3腳就有脈沖信號(hào)輸出了。MCU通過通用I/O接口GPIO完成對(duì)1、3腳脈沖計(jì)數(shù)，編碼開關(guān)5腳接地，4腳上拉后與MCU中斷請(qǐng)求(IRQ)信號(hào)相連，IRQ腳會(huì)產(chǎn)生下降沿跳變。IRQ產(chǎn)生后，微控制器即刻讀取系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)，確定是開機(jī)初始化調(diào)諧器并打開音效和喚醒功放，還是靜音并讓功放處于待機(jī)狀態(tài)。

微控制器MC9S08QG8通過通用I/O接口GPIO完成與液晶顯示器和按鍵的連接，其中LCD數(shù)據(jù)線由MCU單獨(dú)提供(共4線)，LCD的控制線由MCU單獨(dú)提供(共3線)。

BDM程序下載和在線調(diào)試僅占用MCU的單線1線，在設(shè)計(jì)之初是必須的，但當(dāng)調(diào)試下載完成后，該引線也可當(dāng)作普通I/O來使用或備用。

4 硬件電路的具體設(shè)計(jì)

根據(jù)前面器件選擇和總體構(gòu)建的考慮，本文完成的AM/FM車載收音機(jī)具體設(shè)計(jì)電路如圖4。其中MC9S08QG8微控制器(MCU)的大部分管腳具有多重功能，電路設(shè)計(jì)中，即以MC9S08QG8為控制核心，實(shí)現(xiàn)顯示、調(diào)諧、音頻音效、功放輸出等各種控制。

這里的AM/FM車載收音機(jī)應(yīng)用原理圖分作3部分。第一部分是MC9S08QG8 MCU所需的基本連接。第二部分是TEF6621調(diào)諧器與天線接收電路，第3部分是由PT2313和TDA7388組成的音頻處理和功率放大輸出電路，第4部分是16x2 LCD和編碼電位器的人機(jī)交互電路。

汽車電池標(biāo)準(zhǔn)電壓為12/24 V，本文設(shè)計(jì)中，采用DC—DC電壓調(diào)整電路輸出1路9 V電壓和1路5 V電壓，微控制器、顯示部分及其他低壓外設(shè)部分供電為5 V數(shù)字電壓，調(diào)諧器TEF6621和音效芯片PT2313供電為9 V電壓，功放TDA7388采用汽車電池直接供電方式。MCU的時(shí)鐘電路無需外接晶振，直接使用MCU內(nèi)部自帶的時(shí)鐘;圖中TEF6621調(diào)諧器、PT2313、TDA7388及它的外圍電路使用數(shù)據(jù)手冊(cè)提供的工作所需的最低硬件要求。MCU與TEF6621調(diào)諧器、PT2313的連接按照標(biāo)準(zhǔn)IIC方式連接，MCU為主機(jī)，TEF6621、PT2313為從機(jī)，由SDA、SCL信號(hào)線通過不同的從機(jī)地址對(duì)兩個(gè)器件進(jìn)行基礎(chǔ)配置和操作，實(shí)現(xiàn)調(diào)諧與調(diào)音功能。