基于單片機(jī)的FM收音機(jī)設(shè)計(jì)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電子產(chǎn)品也不斷更新?lián)Q代，單片機(jī)的廣泛應(yīng)用使用使現(xiàn)在的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)越來越方便、功能越來越好，而單片機(jī)是所有微處理器中性價(jià)比最高的一種，它的功能不斷完善，種類不斷增加，因此它的應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大，本文我們將單片機(jī)與FM 收音機(jī)芯片綜合運(yùn)用起來，設(shè)計(jì)了一款可以實(shí)現(xiàn)調(diào)頻、存臺(tái)的FM 收音機(jī)系統(tǒng)。

1   系統(tǒng)方案

1.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，主要由存儲(chǔ)模塊，主控制器，數(shù)字處理芯片和音頻功率放大器組成。系統(tǒng)工作原理框圖如圖1 所示，由主控制器接收按鍵信號(hào)進(jìn)行人機(jī)交互，通過I2C 總線，主控制器作為主機(jī)，TEA5767 為從機(jī)，雙機(jī)通信，TEA5767 芯片輸出音頻信號(hào)經(jīng)LM386 放大后通過耳機(jī)或揚(yáng)聲器播放，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，收聽電臺(tái)的頻率可在LCD 顯示器上實(shí)時(shí)顯示，通過按鍵手動(dòng)控制頻率搜臺(tái)，或切換至自動(dòng)搜臺(tái)模式，音頻輸出設(shè)備音量可由電位器調(diào)節(jié)^[8]。

2   系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)部分分為TEA5767 數(shù)字處理電路、主控制器電路和音頻功放電路。TEA5767 數(shù)字處理電路模塊部分為該系統(tǒng)工作部分，主控制器為控制部分。

2.1 TEA5767數(shù)字處理電路模塊

TEA5767 數(shù)字處理電路圖為本系統(tǒng)主要電路圖，是本系統(tǒng)的核心部分，該部分由TEA5767 芯片及外圍電路組成，如圖2 所示。系統(tǒng)采用了TEA5767 芯片，它的RF 接收頻率范圍是（76~108）MHz，其音頻輸出電壓約為60~90 mV，帶寬為22.5 kHz，具有高靈敏的低噪聲放大器、自動(dòng)增益控制的性能^[2]。由于TEA5767音頻輸出信號(hào)微弱，因此音頻輸出信號(hào)還需由后續(xù)音頻功放電路進(jìn)行放大處理。因?yàn)門EA5767 的串行接口支持I2C 總線協(xié)議，所以主控制器與該模塊采用I2C 通信方式，DATA 和CLK 為I2C 總線的SDA 和CLK 信號(hào)線^[10]。

圖2 TEA5767數(shù)字處理電路

2.2 主控制器電路模塊

該系統(tǒng)以STC89C52 為主控制器的電路設(shè)計(jì)如圖3所示。用P0 口作為L(zhǎng)CD 顯示器的數(shù)據(jù)線，P10 與P11兩個(gè)單片機(jī)的IO 口連接I2C總線的CLK與SDA信號(hào)線。P2 口用作LCD 顯示器的控制線和按鍵模塊的接口^[9]。

圖3 主控制器電路

2.3 音頻功放電路模塊

在該設(shè)計(jì)中，用LM386 作為音頻輸出信號(hào)的放大器，它具有自身功耗低（6 v，24 mW）、更新內(nèi)鏈增益可調(diào)整（20~200）、電源電壓范圍大（4~12 V 或5~18 V）、外接元件少和總諧波THD 失真小等優(yōu)點(diǎn)，LM386 音頻功放電路如圖4 所示。

圖4 音頻放大電路

3   系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 主控制器主程序工作流程及設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)是由STC89C52 作為主控制器，系統(tǒng)的主程序工作流程如圖5 所示。主控制器接收按鍵模塊的控制信號(hào)進(jìn)行人機(jī)交互，當(dāng)系統(tǒng)開機(jī)后，主控制器先對(duì)TEA5767，I2C，LCD 進(jìn)行初始化，再進(jìn)入循環(huán)程序中檢測(cè)并判斷有無按鍵被按下，識(shí)別按鍵信號(hào)并執(zhí)行預(yù)定程序。當(dāng)LCD 顯示器顯示程序主菜單頁面時(shí)，在該頁面下可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)切換電臺(tái)，實(shí)現(xiàn)電臺(tái)的加減^[7]。按下菜單鍵后進(jìn)入電臺(tái)編輯界面，在電臺(tái)編輯界面，可以對(duì)電臺(tái)的頻率進(jìn)行加減調(diào)節(jié)，并可實(shí)現(xiàn)保存。另外通過手動(dòng)換臺(tái)時(shí)可以將電臺(tái)信息實(shí)時(shí)顯示在LCD1602 上。

3.2 I2C程序設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用的TEA5767 和AT24C02 都為I2C 接口的芯片，I2C 總線可以實(shí)現(xiàn)多主雙向同步數(shù)據(jù)傳送，也就是說在一個(gè)主機(jī)IIC 總線下可以掛多個(gè)IIC 叢機(jī)。本設(shè)計(jì)當(dāng)中TEA5767 和AT24C02 都作為叢機(jī)，但是不同的是叢機(jī)地址不同，從而才可區(qū)分其元件的數(shù)據(jù)讀寫^[6]。AT24C02 芯片的讀寫器件地址為0XA0 和0XA1，TEA5767 芯片的讀寫器件地址為0XC0 和0XC1，I2C接口讀寫數(shù)據(jù)算法流程圖如圖6 所示。在I2C 器件中指定地址寫入一個(gè)數(shù)據(jù)，與讀數(shù)據(jù)類似，首先發(fā)送開始信號(hào)，寫數(shù)據(jù)地址等待相應(yīng)，然后發(fā)送數(shù)據(jù)，等待相應(yīng)，結(jié)束信號(hào)^[3-4]。即可寫入數(shù)據(jù)。

4   結(jié)束語

該系統(tǒng)是基于單片機(jī)的數(shù)字FM調(diào)頻收音機(jī)的設(shè)計(jì)，也是基于單片機(jī)及其接口技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)綜合應(yīng)用的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)其控制系統(tǒng)主要由主控制電路模塊及TEA5767 模塊構(gòu)成，控制電路負(fù)責(zé)FM 收音機(jī)的工作過程，整個(gè)系統(tǒng)主要由STC89C52 單片機(jī)、LCD 液晶顯示器、按鍵模塊電路、調(diào)頻收音TEA5767模塊、音頻功率放大電路組成。它實(shí)現(xiàn)了FM 收音機(jī)的諸多功能，包括能夠?qū)崿F(xiàn)FM 收音機(jī)的自動(dòng)搜臺(tái)、頻率手動(dòng)調(diào)節(jié)、保存，并將頻率值及頻道號(hào)顯示在LCD 液晶顯示器上。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李杰,劉福華.數(shù)字調(diào)頻收音機(jī)設(shè)計(jì)[J].電聲技術(shù),2003,5(6):141-147.

[2] Philips Semiconductors.TEA5767HNDatasheet[DB].2002,9(6):45-56.

[3] 郭天祥,新概念51單片機(jī)C語言教程:入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略[M].北京:電子工業(yè)出版社,2009.

[4] 張俊謨.單片機(jī)中級(jí)教程-原理與應(yīng)用[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2006.

[5] 唐工.51單片機(jī)工程應(yīng)用實(shí)例[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2006.

[6] 聶麗文,古波,劉雙全.基于單片數(shù)字收音機(jī)TEA5768HL[J].電子設(shè)計(jì)應(yīng)用,2004,1(4):23-25.

[7] 陳永革.數(shù)字收音機(jī)接受方式的探索[J].湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2006,1(1):20-26.

[8] 張有德等.單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)[M].上海:復(fù)旦大學(xué)出版社.2006.

[9] 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)(模擬部分 第五版)[M].北京:高等教育出版社,2006.

[10] 胡榮.便攜式數(shù)字調(diào)頻式立體聲收音機(jī)的研究與設(shè)計(jì)[J].科技廣場(chǎng),2012,3(4):143-146.

（本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2022年4月期）