基于單片數字收音機TEA5768HL

摘    要：本文通過介紹以TEA5768HL為代表的單片數字收音機在低電壓MCS-51系統(tǒng)中的應用實例，詳細分析了單片數字收音機芯片TEA5768HL的應用系統(tǒng)設計和軟件實現方法，并提出了在數字收音機中使用軟件控制方法實現抗鏡像頻率干擾、從而準確調諧廣播電臺的新思路。
關鍵詞：I2C；MCU；PLL；數字調諧
引言
TEA576x系列單片數字收音機被廣泛地應用在數字音響，便攜式CD、VCD、DVD、手機等數字消費電子系統(tǒng)里。但是由于該數字收音機芯片與傳統(tǒng)的超外差式收音機的調諧原理有些不太相同，比如傳統(tǒng)的超外差式收音機的固定中頻為10.7Mz，而TEA576x系列數字收音機的固定中頻為225KHz，由于固定中頻不同，鎖相環(huán)系統(tǒng)的軟件控制就有很大的差別，這就給廣大芯片應用設計者帶來一定難度。本文就針對TEA576x系列數字收音機芯片的控制機理，詳細地闡述了該芯片基于MCS-51單片機系統(tǒng)的應用軟硬件設計。
TEA5768HL簡介
TEA5768HL是一款適用于低電壓環(huán)境的單片立體聲FM數字調諧收音機。該芯片完全集成了IF頻率選擇和鑒頻系統(tǒng)，而且只需要很少的低成本外圍元件，硬件系統(tǒng)完全不需要調試。
TEA5768HL信號前端具有高性能的RF AGC電路，接收靈敏度高，并且兼容歐洲、美國和日本FM頻段。參考頻率選擇靈活,可通過寄存器設置選擇32.768KHz、13MHz晶體振蕩器或者6.5MHz外部時鐘參考頻率。通過I2C系統(tǒng)總線進行各種功能控制，并通過I2C總線輸出7位IF計數值。立體聲解調器完全免調，軟件控制SNC、HCC、暫停和靜音功能。具有兩個可編程I/O口，可用于系統(tǒng)的其它相關功能。

TEA5768HL數字收音機應用系統(tǒng)的硬件實現
如圖1所示：TEA5768HL 數字調諧收音機應用系統(tǒng)的硬件模塊主要由MCU(P89LPC932)控制電路、數字調諧收音(TEA5768HL)、音頻信號放大(TDA1308)3大部分組成。其中MCU控制電路主要由低功耗MCS-51系列單片機P89LPC932、鍵盤及狀態(tài)顯示終端構成，是該應用系統(tǒng)的硬件平臺，鍵盤用于輸入對數字調諧收音機的各種操作，系統(tǒng)的各種工作狀態(tài)由狀態(tài)顯示終端顯示。P89LPC932內部集成了雙時鐘的80C51內核 ，而且片內包含有捕獲/比較單元，2個模擬比較器, I2C 通信端口、SPI 通信端口、鍵盤中斷輸入、實時時鐘、片內EEPROM 存儲區(qū)、RC振蕩器和看門狗定時器等，能適合于許多要求高集成度低成本的應用場合。由TEA5768HL構成數字調諧收音機模塊，音頻信號放大由TDA1308構成，完成數字調諧收音機的音頻信號放大。MCU控制模塊通過I2C總線完成對數字調諧收音機模塊的所有控制，收音機模塊輸出的音頻信號經由音頻放大模塊放大后輸出到耳機或揚聲器。TEA5768HL數字調諧收音模塊的原理如圖2所示。

軟件設計
應用軟件架構
基于P89LPC932單片機控制平臺的TEA5768HL數字收音機的軟件設計主要包括3部分:
1. I2C總線通信協(xié)議、鍵盤及顯示終端驅動程序；
2. TEA5768HL 底層驅動，包括寄存器控制字的讀寫操作；
3. 應用層程序包括數字調諧收音機的各種應用功能的實現。
應用軟件設計
整個應用層軟件主程序由：系統(tǒng)初始化、鍵盤命令檢測、系統(tǒng)狀態(tài)信息讀寫、頻道調諧、鍵盤命令處理和系統(tǒng)狀態(tài)顯示6大模塊組成。TEA5768HL數字調諧收音機應用系統(tǒng)軟件主程序流程如圖3所示。其中系統(tǒng)初始化包括P89 LPC932的初始化、I2C通信初始化、系統(tǒng)狀態(tài)信息讀取和TEA5768HL控制寄存器的初始化。
關于鍵盤的掃描及鍵碼識別程序，這里不再贅述，讀者可以自行完成。所有的功能由鍵盤輸入開啟，所以鍵盤命令處理程序將完成該系統(tǒng)的所有功能。以下重點介紹TEA5768HL數字收音機的鍵盤命令處理程序。
鍵盤命令處理程序實現了暫停、手動搜索、自動搜索、廣播頻道切換、立體聲/單聲道切換、靜音和鍵盤鎖定7個常用功能，每一個功能由一個功能函數完成。
每個功能就是一個功能模塊函數，鍵盤命令處理程序都是功能模塊函數的調用。上述7個功能模塊中，自動搜索和手動搜索是該數字調諧收音機系統(tǒng)程序功能模塊的關鍵。
自動搜索功能模塊函數
自動搜索功能模塊函數主要由：FM廣播頻率設置、搜索頻率設定、廣播信號強度讀取、IFC中頻計數器讀取、有效廣播頻道的判別、廣播頻道數據的存儲和系統(tǒng)工作狀態(tài)顯示等部分組成。自動搜索功能模塊函數流程如圖4所示。
遵循圖4流程編寫自動搜索功能模塊，將使系統(tǒng)能夠很好地實現自動搜索功能，手動搜索相當于自動搜索的一個步進頻率的搜索過程。不難發(fā)現，不管是自動搜索還是手動設定頻率，如何調諧單個頻率是關鍵，也是數字調諧收音機調諧廣播電臺的軟件算法的核心。TEA5768HL數字調諧收音機系統(tǒng)通過調用一個功能函數來完成單個頻率的調諧。
調諧單個頻率功能模塊函數
調諧單個頻率功能模塊函數包括：頻率和鎖相環(huán)數據的轉換(調諧算法函數)、TEA5768HL調諧狀態(tài)寄存器的設置、High/Low Injection 的優(yōu)化選擇以及TEA5768HL控制寄存器寫操作。

結語
TEA5768HL數字調諧收音機是一個數字調諧系統(tǒng)。除了硬件平臺，完全依靠MCU對其寄存器的控制就可以完成數字調諧收音機的所有功能?；赥EA5768HL的應用系統(tǒng)，性能可靠的硬件設計是基礎，良好的軟件架構是關鍵，而基于軟件控制的 High/Low Injection 優(yōu)化選擇和鎖相環(huán)數據的精確轉換則能確保系統(tǒng)更加可靠穩(wěn)定地運行。■

參考文獻
1 Philips Semiconductors  TEA5768HL Datasheet ,2002
2 Philips Semiconductors  P89LPC932 Datasheet, User Manual,   2002
3 Philips Semiconductors. Digital Radio Specification. 2000
4 馬忠梅等. 單片機的C語言應用程序設計. 北京航空航天大學出版社，1999