数字调频广播系统设计Word格式文档下载.docx

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2.7接收放大电路……………………………………………………………21

2.8电源设计……………………………………………………………23

2.9电路总原理图………………………………………………………………24

3系统软件设计……………………………………………………………25

3.1系统软件概述…………………………………………………………25

3.2单片机I/O资源分配……………………………………………………25

3.3发送流程流程图…………………………………………………………26

3.4接收程序流程图…………………………………………………………30

4调试…………………………………………………………………………30

4.1硬件调试…………………………………………………………………31

4.2软件调试………………………………………………………………31

5设计体会………………………………………………………………………33

参考文献……………………………………………………………………………34

致谢…………………………………………………………………………34

附录一…………………………………………………………………………36

附录二………………………………………………………………………50

1系统设计

1.1方案选择

数字调频广播系统的设计可用以下三种方案来实现。

方案一:

纯硬件电路系统，各功能采用分离的硬件电路模块实现。

但这种实现方法可靠性差、控制精度低，灵活性小、线路复杂、安装调试不方便，而且不方便实现对系统的扩展。

方案二:

采用C8051f020单片机作为系统的控制核心。

利用成熟的FM收发集成芯片为信号处理核心。

可以使用液晶显示频率、被选接收机，有着智能化的人机界面。

由于使用了单片机，整个系统可编程，系统的灵活性大大增加了。

另外，本方案可以方便的实现其他功能的扩展。

通过对以上二种方案的分析、比较和总结，得出方案二有以下突出优势：

（1）制作简单，不容易出错，控制精度高、稳定性好。

（2）具有良好的电路行为描述和系统描述的能力。

（3）价格成本适中。

（4）语言使用C语言，可读性和可移植性强。

综上所述，本设计采用方案二。

1.2系统总体设计框图

根据设计目标，充分考虑各种因素，制定了整体的设计方案。

以c8051f020单片机为核心，实现频率调节和显示，接收机选择和显示等功能。

总体设计框图如图1.1所示。

图1.1系统设计框图

1.3工作原理

本系统采用C8051f020单片机作为控制核心，FM信号发送集成芯片发送处理，编码电路选址，发送放大电路放大发送，FM信号接收集成芯片接收处理，解码电路判决、确认，接收放大电路放大播放。

2系统硬件设计

2.1C8051f020单片机最小系统

2.1.1C8051f020控制系统

（1）C8051f020的特点

8051F020器件是完全集成的混合信号系统级MCU芯片，具有64个数字I/O引脚。

高速、流水线结构的8051兼容的CIP-51内核（可达25MIPS），全速、非侵入式的在系统调试接口（片内），真正12位100ksps的8通道ADC，带PGA和模拟多路开关真正8位500ksps的ADC，带PGA和8通道模拟多路开关。

两个12位DAC，具有可编程数据更新方式，64K字节可在系统编程的FLASH存储器，4352（4096+256）字节的片内RAM，可寻址64K字节地址空间的外部数据存储器接口，硬件实现的SPI，SMBus/I2C和两个UART串行接口，5个通用的16位定时器，具有5个捕捉/比较模块的可编程计数器/定时器阵列，片内看门狗定时器、VDD监视器和温度传感器，具有片内VDD监视器、看门狗定时器和时钟振荡器的C8051F02是真正能独立工作的片上系统。

所有模拟和数字外设均可由用户固件使能/禁止和配置。

FLASH存储器还具有在系统重新编程能力，可用于非易失性数据存储，并允许现场更新8051固件。

片内JTAG调试电路允许使用安装在最终应用系统上的产品MCU进行非侵入式（不占用片内资源）全速、在系统调试。

该调试系统支持观察和修改存储器和寄存器，支持断点、观察点、单步及运行和停机命令。

在使用JTAG调试时，所有的模拟和数字外设都可全功能运行。

每个MCU都可在工业温度范围（-45℃到+85℃）内用2.7V-3.6V的电压工作。

端口I/O、/RST和JTAG引脚都容许5V的输入信号电压。

C8051F020使用SiliconLabs的专利CIP-51微控制器内核。

CIP-51与MCS-51TM指令集完全兼容，可以使用标准803x/805x的汇编器和编译器进行软件开发。

CIP-51内核具有标准8052的所有外设部件，包括5个16位的计数器/定时器、两个全双工UART、256字节内部RAM、128字节特殊功能寄存器（SFR）地址空间及8/4个字节宽的I/O端口。

（2）复位电路

外部/RST引脚提供了使用外部电路强制MCU进入复位状态的手段。

在/RST引脚上加一个低电平有效信号将导致MCU进入复位状态。

最好能提供一个外部上拉和/或对/RST引脚去耦以防止强噪声引起复位。

在低有效的/RST信号撤出后，MCU将保持在复位状态至少12个时钟周期。

从外部复位状态退出后，PINRSF标志（RSTSRC.0）被置位,如图2.1所示：

图2.1复位电路

（3）时钟电路

时钟电路用于产生单片机工作所需的时钟信号，单片机本身就是一个复杂的时序电路，为了保证同步工作方式，电路应在唯一的时钟信号控制下严格的按时序进行工作。

单片机芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2，在芯片外部通过两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电路，就构成了一个稳定的自激振荡器，如图2.2所示。

图2.2时钟电路

振荡电路产生的振荡脉冲可以直接使用，也可通过程序设计分频，以适合系统所要求的系统时钟。

（4）键控电路

键控电路采用c8051f020的中断型3*4按键，键盘的接口接在C8051f020的p7口上，如图2.3所示；

s4（0）|s8

（1）|s9

（2）|

------/--------/--------/-------------P7.0

s3（3）|s7（4）|s10（5）|

------/--------/--------/-------------P7.1

s1（6）|s5（7）|s12（8）|

------/--------/--------/-------------P7.2

s2（9）|s6（C）|s11（E）|

------/--------/--------/-------------P7.3

|||

P7.4---||

P7.5------------|

P7.6----------------------

图2.3键控电路

2.2显示模块的设计

本设计采用低电压低功耗的LCD显示器FYD12864-0402B，下面对其进行简单介绍。

2.2.1FYD12864-0402B概述

（1）FYD12864-0402B内部资源

FYD12864-0402B是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；

其显示分辨率为128×

64，内置8192个16*16点汉字和128个16*8点ASCII字符集。

利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。

可以显示8×

4行16×

16点阵的汉字，也可完成图形显示，低电压低功耗是其又一显著特点。

由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。

基本特性:

●● 

低电源电压（VDD:

+3.0--+5.5V）

显示分辨率:

128×

64点

内置汉字字库，提供8192个16×

16点阵汉字（简繁体可选）

内置128个16×

8点阵字符

2MHZ时钟频率

显示方式：

STN、半透、正显

驱动方式：

1/32DUTY，1/5BIAS

视角方向：

6点

背光方式：

侧部高亮白色LED，功耗仅为普通LED的1/5—1/10

通讯方式：

串行、并口可选

内置DC-DC转换电路，无需外加负压

无需片选信号，简化软件设计

工作温度:

0℃-+55℃,存储温度:

-20℃-+60℃

（2）FYD12864-0402B外部接口

FYD12864-0402B外部接口如表2.1所示。

表2.1FYD12864-0402B的外部接口

管脚号

管脚名称

电平

管脚功能描述

1

VSS

0V

电源地

2

VCC

3.0+5V

电源正

3

V0

-

对比度（亮度）调整

4

RS（CS）

H/L

RS=“H”,表示DB7——DB0为显示数据

RS=“L”,表示DB7——DB0为显示指令数据

5

R/W（SID）

R/W=“H”,E=“H”,数据被读到DB7——DB0

R/W=“L”,E=“H→L”,DB7——DB0的数据

被写到IR或DR

6

E（SCLK）

使能信号

7

DB0

三态数据线

8

DB1

9

DB2

10

DB3

11

DB4

12

DB5

13

DB6

14

DB7

15

PSB

H：

8位或4位并口方式，L：

串口方式（见注释1）

16

NC

空脚

17

/RESET

复位端，低电平有效（见注释2）

18

VOUT

LCD驱动电压输出端

19

A

VDD

背光源正端（+5V）（见注释3）

20

K

背光源负端（见注释3）

*注释1：

如在实际应用中仅使用并口通讯模式，可将PSB接固定高电平，也可以将模块上的J8和“VCC”用焊锡短接。

*注释2：

模块内部接有上电复位电路，因此在不需要经常复位的场合可将该端悬空。

*注释3：

如背光和模块共用一个电源，可以将模块上的JA、JK用焊锡短接。

（3）液晶模块主要硬件构成说明

控制器接口信号说明：

①RS，R/W的配合选择决定控制界面的4种模式如表2.2所示。

表2.2RS，R/W接口信号组合功能

RS

R/W

功能说明

L

MPU写指令到指令暂存器（IR）

H

读出忙标志（BF）及地址记数器（AC）的状态

MPU写入数据到数据暂存器（DR）

MPU从数据暂存器（DR）中读出数据

②E信号

E信号的状态以及其对应的执行动作和功能如表2.3所示。

表2.3E信号的功能

E状态

执行动作

高——>

低

I/O缓冲——>

DR

配合/W进行写数据或指令

高

DR——>

I/O缓冲

配合R进行读数据或指令

低/低——>

无动作

●忙标志:

BF

BF标志提供内部工作情况。

BF=1表示模块在进行内部操作，此时模块不接受外部指令和数据。

BF=0时，模块为准备状态，随时可接受外部指令和数据。

利用STATUSRD指令，可以将BF读到DB7总线，从而检验模块之工作状态。

●字型产生ROM（CGROM）

字型产生ROM（CGROM）提供8192个此触发器是用于模块屏幕显示开和关的控制。

DFF=1为开显示（DISPLAYON）,DDRAM的内容就显示在屏幕上，DFF=0为关显示（DISPLAYOFF）。

DFF的状态是指令DISPLAYON/OFF和RST信号控制的。

●显示数据RAM（DDRAM）

模块内部显示数据RAM提供64×

2个位元组的空间，最多可控制4行16字（64个字）的中文字型显示，当写入显示数据RAM时，可分别显示CGROM与CGRAM的字型；

此模块可显示三种字型，分别是半角英数字型（16*8）、CGRAM字型及CGROM的中文字型，三种字型的选择，由在DDRAM中写入的编码选择，在0000H—0006H的编码中（其代码分别是0000、0002、0004、0006共4个）将选择CGRAM的自定义字型，02H—7FH的编码中将选择半角英数字的字型，至于A1以上的编码将自动的结合下一个位元组，组成两个位元组的编码形成中文字型的编码BIG5（A140—D75F），GB（A1A0-F7FFH）。

●字型产生RAM（CGRAM）

字型产生RAM提供图象定义（造字）功能,可以提供四组16×

16点的自定义图象空间，使用者可以将内部字型没有提供的图象字型自行定义到CGRAM中，便可和CGROM中的定义一样地通过DDRAM显示在屏幕中。

●地址计数器AC

地址计数器是用来贮存DDRAM/CGRAM之一的地址,它可由设定指令暂存器来改变，之后只要读取或是写入DDRAM/CGRAM的值时，地址计数器的值就会自动加一，当RS为“0”时而R/W为“1”时，地址计数器的值会被读取到DB6——DB0中。

●光标/闪烁控制电路

此模块提供硬体光标及闪烁控制电路，由地址计数器的值来指定DDRAM中的光标或闪烁位置。

（4）指令说明

FYD12864-0402B模块控制芯片提供两套控制命令，即基本指令和扩充指令，如表2.4、表2.5所示。

表2.4FYD12864-0402B的基本控制指令表

指

令

指令码

功能

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

D0

清除

显示

将DDRAM填满"

20H"

并且设定DDRAM的地址计数器（AC）到"

00H"

地址

归位

X

设定DDRAM的地址计数器（AC）到"

并且将游标移到开头原点位置;

这个指令不改变DDRAM的内容

显示状态开/关

D

C

B

D=1:

整体显示ON

C=1:

游标ON

B=1:

游标位置反白允许

进入点

设定

I/D

S

指定在数据的读取与写入时,设定游标的移动方向及指定显示的移位

游标或显示移位控制

S/C

R/L

设定游标的移动与显示的移位控制位;

功能

DL

RE

DL=0/1：

4/8位数据

RE=1:

扩充指令操作

RE=0:

基本指令操作

设定CGRAM

AC5

AC4

AC3

AC2

AC1

AC0

设定CGRAM地址

设定DDRAM

设定DDRAM地址（显示位址）

第一行：

80H－87H

第二行：

90H－97H

读取忙标志和地址

AC6

读取忙标志（BF）可以确认内部动作是否完成,同时可以读出地址计数器（AC）的值

写数据到RAM

数据

将数据D7——D0写入到内部的RAM（DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM）

读出RAM的值

从内部RAM读取数据D7——D0

（DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM）

表2.5FYD12864-0402B的扩充控制指令表

指令码

待命

模式

进入待命模式,执行其他指令都棵终止

待命模式

卷动地址开关开启

SR

SR=1：

允许输入垂直卷动地址

SR=0：

允许输入IRAM和CGRAM地址

反白

选择

R1

R0

选择2行中的任一行作反白显示，并可决定反白与否。

初始值R1R0＝00，第一次设定为反白显示，再次设定变回正常

睡眠

SL

SL=0：

进入睡眠模式

SL=1：

脱离睡眠模式

扩充

CL

G

CL=0/1：

G=1/0：

绘图开关

设定绘图RAM

先设定垂直（列）地址AC6AC5…AC0

再设定水平（行）地址

2.3BH1417模块的设计

2.3.1BH1417FM发射芯片介绍

（1）内部接构以及引脚功能

BH1417是FM无线发射芯片，它可工作于87MHz～108MHz频段，与简单的外围电路配合使用，可发射音频FM信号，它可以将计算机声卡、游戏机、CD、DVD、MP3、调音台等立体声音频信号进行立体声调制发射传输，配合普通的调频立体声接收机就可实现无线调频立体声传送。

适用于生产立体声的无线音箱、无线耳机、CD、MP3、DVD、PAD、笔记本电脑等的无线音频适配器。

BH1417引脚图及内部框图如图2.4所示：

图2.4BH1417引脚图及内部框图

引脚功能描述如表2.6所示；

表

表2.6BH1417引脚及功能

这里我们采用四位地址设定，其频率值设定对照表如表2.7所示：

D1

频率设定

87.7MHz

87.9MHz

88.1MHz

88.3MHz

88.5MHz

88.7MHz

88.9MHz