FM收音机毕业设计论文Word文件下载.docx
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3.5.1DS1302概述 22
3.5.2DS1302内部RTC和RAM地址分配 24
3.5.3DS1302时钟电路设 27
3.6总体原理图与PCB图 27
第4章系统软件设计 29
4.1程序设计原理 29
4.2系统总体设计 29
第5章总结 33
5.1硬件调试 33
5.2软件调试 35
5.3心得体会 36
参考文献 37
致谢 38
附录 39
附录1系统整体原理图 39
附录2系统PCB设计图 39
附录3元件清单 40
附录4源程序 41
附录5外文文献翻译 70
附录6任务书 88
附录7开题报告 89
II
摘要
信息传递在人类社会生活中占据重要的地位，人类的生活离不开通信。
从古代的信鸽到近代的无线电，都是人们寻找远距离短时间的通讯手段。
随着人类文明、社会的和科学的进步，通讯技术的发展一日千里。
虽然电视、手机、互联网等媒体和各种便携式娱乐设备已经遍布于到生活中，但传统的收音机在众多的娱乐方式中仍然占有重要地位。
随着信息化的普及，收音机逐渐数字化，集成化，而且成本越来越低，这使得很多多媒体中都附带有FM功能。
传统的调频接收机存在电路体积大、调谐不方便、稳定性不良等弊端。
鉴于上述问题，本设计提出一种基于单片机的数字调频接收机设计的方案。
本文所要论述的是通过单片机来控制TEA5767芯片及驱动LCD1602实现FM收音并显示频率。
本设计采用的是TEA5767芯片，它是由PHILIPS公司推出的针对低电压应用的单芯片数字调谐FM立体声收音机芯片。
TEA5767芯片内集成了完整的IF频率选择和鉴频系统，只需很少的低成本外围元件，就可实现FM收音机的全部功能。
此外，系统还有利用DS1302芯片实现了一个时钟显示的功能。
设有多个按键，用户可以通过按键设定实时的时间，可以设置成自动搜台模式或者播放存储电台模式，系统最多可以存储4个台。
由于TEA5767的输出功率不大不足以驱动扬声器，又加上功率放大模块进行功率放大。
关键词：
TEA5767；
单片机；
LCD1602；
DS1302；
Abstract
Informationisanimportantpartofhumansociallife,notraffic,humansocietywouldbeunthinkable.Fromtheancientflamestosemaphore,inmoderntimes,isthatpeoplelookingforaquickmeansoflongdistancecommunication.Alongwithhumancivilization,socialandscientificadvances,telecommunicationtechnologiesrapidlyfastdevelopment.
Television,mobilephones,theInternetandothermedia,andavarietyofportableentertainmentdeviceshavebecomecommontoeveryhousehold,buttraditionalradiocontinuestooccupyanimportantplaceintherichentertainmentmedium.Withthedevelopmentofinformationtechnology,progressivedigitalradios,integration,andlesscostly,whichmakesawidevarietyofdevicesembeddedintheradioismorewidespread.TraditionalFMreceivercircuitforbulkytunedinconvenient,poorstabilityandotherdefects.Inordertosolvetheaboveproblem,thisdesignpresentsadigitalFMreceiverdesignbasedonsingle-chipsolution.
Itwillbedescribedinthisarticlebysingle-chipmicrocomputertocontroltheTEA5767chipanddriveLCD1602FMradioandfrequencyisdisplayed.ThisdesignusestheTEA5767chip,whichwasintroducedbythePHILIPScompanyforlowvoltageapplicationsofthesinglechipdigitaltuningstereoFMradiochip.TEA5767chipintegratesacompleteIFfrequency-selectandfrequencysystems,withlittlelow-costexternalcomponents,youcanrealizeallfunctionsoftheFMradio.Inaddition,highperformanceRFAGCcircuits,itshighreceiversensitivity,referencefrequencyselectionandflexible.Userscanbeselectedbypressingthesearchmodeorplayuser-storedradiostation.Inaddition,thesystemalsohasaclockchipDS1302toachieveadisplayfunction.Therearemorekeys,theusercanbesetinrealtimebypressingthetimecanbesettoAutoscanmodeorplaybackstoredradiostations,thesystemcanstoreupto4channels.TheTEA5767outputpowerisnotsufficienttodrivethespeaker,coupledwiththepoweramplifierpoweramplifiermodules.
Keywords:
TEA5767SCM;
LCD1602;
DS1302;
III
第1章绪论
1.1目的和意义
收音机一直在人们的娱乐生活中占有非常重要的位置，从原来的老式晶体管收音机到今天的网络收音机，说明通过广播可以享受生活，这一直是人们喜欢的生活方式。
现在，随着消费型电子的兴起并且繁荣和数字电子技术的发展，广大从事消费型电子设计的厂商都不忘记在诸如MP3、便携式Video、智能手机、播放器等产品中嵌入FM部分。
本设计从实际出发设计一款收音效果好，简单便捷的多功能收音机。
随着信息化的发展，收音机逐渐数字化，集成化，而且成本越来越低，这使得在各种设备中嵌入收音机的现象更加普遍。
TEA5767系列单片数字收音机就被广泛地应用在数字音响，便携式CD、MP3、MP4、手机、PDA等数字消费电子系统中。
但是该数字收音机芯片与传统的超外差式收音机的调谐原理不太相同，传统的超外差式收音机的固定频率为10.7MZ，而TEA5767系列数字收音机的固定中频为225KHz，由于固定中频不同，锁相环系统的软件控制就有很大的差别，这就给广大芯片应用设计者带来一定的难度。
本设计采用宏晶科技生产的8位微控制器STC89C54来控制数字收音机模块TEA5767，构成一个FM数字收音机系统。
该收音机的设计具有电路简单易懂、体积小，易调谐的特点，同时该收音机系统还具有抗干扰能力强、频带宽、音质好的优点。
1.2研究概况及发展趋势综述
收音机，由磁铁、电子、机械等构造而成，利用电能将电波信号转换为声音，是用来收听广播电台发射的电波信号的机器，又名无线电、广播等。
在1844年的时候，发明出来了电报，可以实现远地互相通讯，但还是必须依赖导线来连接。
而收音机讯号的收、发就是无线电通讯。
整个无线电通讯的发明史，是很多位科学家先后研究和发明的结果。
在1888年，德国科学家赫兹，发现了无线电波的存在。
在1895年，俄罗斯物理学家波波夫宣称在相距600码的两地，可以成功地收发无线电讯号。
之后，年仅21岁的马可尼，他是一个富裕的意大利地主的儿子，在他父亲的庄园土地内，用无线电波成功地进行了第一次发射。
1897年波波夫用他制做的无线通讯设备，在海军巡洋舰上成功的与陆地上的站台进行通讯。
1901年马可尼发射无线电波横越大西洋。
1906年加拿大发明家富森登第一次发射出电波声音，无线电广播就此开始。
在同一
第0页
年，美国人德．弗雷斯特发明了真空电子管，这是真空管收音机的始祖。
现在出现了改良的半导体收音机（原子粒收音机）、电晶体收音机。
1923年1月23日，有美国人在上海创办中国无线电公司，播放广播节目，同时还出售收音机，以美国出品最多，种类有两个，一是矿石收音机，二是电子管收音机。
1953
年，中国自主研制出第一台全国产化收音机（“红星牌”电子管收音机），并投放于市场。
1956年，又研制出中国第一只锗合金晶体管。
1958年，我国第一部国产半导体收音机研制成功。
1965年，半导体收音机的产量超过了电子管收音机的产量。
收音机市场发展的高峰时期是1980年左右。
1982年，出现了集成电路收音机和硅锗管混合线路和音频输出
OTL电路的收音机。
1985年至1989年，随着电视机和收音机的飞速发展，晶体管收音机销量则逐年下降，电子管收音机也趋于淘汰。
收音机款式从大台式逐渐转向袖珍式。
1904年，世界上第一只电子管在英国物理学家弗莱明的手下诞生。
这是人类第一只电子管的诞生，它标志着世界从此进入了电子时代。
电子管是一种在气密性封闭容器（一般为玻璃管）中产生电流传导，利用电场对真空中的电子流的作用以获得信号放大或振荡的电子器件。
电子管是电子时代的鼻祖，电子管发明以后，使收音机的电路和接收性能发生了革命性的进步和完善。
晶体管是一种固体半导体器件，可以用于检波、放大、整流、开关、稳压、信号调制和许多其它功能（金银铜铁等金属，它们导电性能好，叫做导体。
木材、玻璃、陶瓷、云母等不易导电，叫做绝缘体。
导电性能介于导体和绝缘体之间的物质，就叫半导体。
晶体管就是用半导体材料制成的，这类材料最常见的便是锗和硅两种）。
1947年12月23日，美国贝尔实验室诞生了世界第一块晶体管，这是20世纪的一项重大发明，是微电子革命的先声,从此人类步入了飞速发展的电子时代。
晶体管收音机是一种小型的基于晶体管的无线电接收机。
1954年10月18日，世界上第一台晶体管收音机投入市场，只包含4只锗晶体管。
在晶体管出现以后，收音机才开始真正普及。
晶体管收音机以其耗电少，不需交流电源，小巧玲珑，使用方便等特点而赢得人民的喜爱，并且逐渐在市场上占据了主导地位，成为最普及和廉价的电子产品。
我国在
1982年，出现了集成电路收音机。
DSP技术收音机，就是无线电模拟信号由天线感应接收后，在同一块芯片里放大，
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然后转化为数字信号，再对数字信号进行处理，然后还原成模拟音频信号输出的新型收音机。
DSP技术的本质就是用“软件无线电”代替“硬件无线电”，它大大降低了收音机制造业的门槛。
美国芯科实验室在2006年首次研发出DSP技术收音机芯片，同一年，全球规模最大的收音机制造商深圳凯隆电子有限公司与美国芯科实验室合作，开发出世界上第一台
DSP收音机：
KK-D48L。
2007年，深圳凯隆电子有限公司在深圳与上海组建DSP技术研发实验室。
2009年，完全具有自主知识产权的中、低端性能DSP收音机芯片诞生，从此，
DSP技术收音机开始普及。
深圳凯隆电子有限公司也因此获得了国家级高新技术企业殊荣。
DSP技术收音机的问世，标志着传统模拟收音机将逐渐退出历史舞台，数字收音机的时代已经到来。
1.3本系统主要功能
本系统设计制作一个基于单片机的FM收音机。
能实现以下几种功能：
（1）键盘扫描，通过单片机检测用户按下的是哪个按键并执行相应的功能。
（2）通过单片机采集DS1302的数据，并在液晶屏幕上显示实时的年月日时分秒星期，并可以通过按键设置时间，系统不供电的情况时钟芯片依然可以由后备纽扣供电，使其掉电时间保存。
（3）用户可以存储4个无线电台。
（4）用户可以通过按键选择手动搜台模式或者播放用户存储的电台。
第2章总体方案论证与设计
根据所要实现的功能划分，系统一共需要以下几个模块：
主控模块、显示模块、时钟模块、FM接收模块、存储模块、功率放大模块，以下就针对这几个模块的选型和论证进行讨论。
2.1主控模块的选型和论证
方案一：
采用MSP430系列单片机，该单片机是TI公司1996年开始推向市场的一种16位超低功耗的混合信号处理器。
其内部集成了很多模拟电路、数字电路和微处理器，提供强大的功能。
不过该芯片昂贵不适合一般的设计开发。
方案二：
采用51系列的单片机，该单片机是一个高可靠性，超低价，无法解密，高性能的8位单片机，32个IO口，且STC系列的单片机可以在线编程、调试，方便地实现程序的下载与整机的调试。
因此选用方案二中的51系列单片机作为主控芯片。
2.2显示模块的选型和论证
采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较合适，如采用在显示数字显得太浪费，且价格也相对较高，所以不用此种作为显示。
采用LED数码管动态扫描，LED数码管价格虽适中，对于显示数字也最合适，而且采用动态扫描法与单片机连接时，占用单片机口线少。
但是由于数码管动态扫描需要借助74LS164移位寄存器进行移位，该芯片在电路调试时往往有很多障碍，所以不采用
LED数码管作为显示。
方案三：
采用LCD液晶显示屏，液晶显示屏的显示功能强大，可显示大量文字，图形，显示多样，清晰可见，对于本设计而言一个LCD1602的液晶屏即可，价格也还能接受，需要的接口线较多，但会给调试带来诸多方便。
所以本设计中方案三中的LCD1602液显示屏作为显示模块。
2.3时钟芯片的选型和论证
直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现时间计数。
采用此种方案虽然可以减少时钟芯片的使用，节约成本，但是，实现的时间误差较大。
采用DS1302时钟芯片实现时钟，DS1302是美国DALLAS公司推出的一种低功耗串行通信接口专用芯片，采用3线串行方式与单片机通信。
片内有31字节的静态RAM，能提供秒、分、时、日、月、星期及年等信息，可自动进行闰年补偿。
时钟的运行采用
24H或带AM和PM的12H格式。
与单片机通信仅需3根线。
即复位线RST、数据线I/O及串行时钟线SCLK。
数据可按单字节方式或多多字节方式传送。
采用32.768KHZ晶振作为标准时钟。
因此本设计中采用方案二中的DS1302作为时钟模块。
2.4FM接收模块的选型和论证
选用传统的LC谐振电路进行无线信号的获取，通过改变谐振回路的参数值则可以改变选定的频率，不过这种电路的缺点明显，改变谐振回路的电容和电感的参数值不太便利。
选用集成收音机芯片TEA5767作为FM接收模块的芯片，TEA5767内置了主频高达
75MHZ的数字信号处理器，实现384KBPS/48KHZ的MD级高品质MP3音乐文件回放，加上拥有一般MP3播放器难以企及的高保真回放线路（信噪比高达95DB，THD总谐波失真率（0.05%）同时非常省电。
而且控制便利，只用单片机通过时序控制则能实现选台的功能。
因此本设计采用方案二中的TEA5767作为FM接收模块。
2.5存储模块的选型和论证
由于系统需要存储电台的频率，因此整个系统需要一个数字存储芯片进行电台存储。
这里选用24C02芯片作为存储模块
24C02是一种采用CMOS工艺制成的串行电擦除可编程只读存储器。
它是基于I2C-
BUS的存储器件，遵循二线制协议，两根数据线SDA和SCL是双向数据线。
由于其具有接口方便，体积小，掉电不丢失数据等特点，在仪器仪表及工业自动化控制中应用广泛。
2.6功率放大模块的选型和论证
利用三极管做一个分立的功率放大器，优点是成本低廉，但是分立元件搭建的电路一般调试麻烦，而且元件较多，因此为了调试方便不适合使用分立元件进行搭建。
使用集成芯片LM386，该芯片是一种音频集成功放，具有自身功耗低、更新内链增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点的功率放大器，广泛应用于录音机和收音机之中。
因此本设计采用方案二中的LM386芯片作为功率放大模块的芯片。
2.7系统整体设计概述
本设计主要采用MCS-51系列单片机作为主控芯片完成收音机的选台，存储台，液晶
显示等功能。
系统结构图如图2-1所示。
液晶显示模块
LCD1602
主控模块
单片机
存储模块
AT24C02
无线接收芯片
TEA5767
功率放大模块
LM386
扬声器
时钟模块
DS1302
按键模块
图2-1系统结构框图
系统由单片机STC89C54、液晶显示模块LCD1602、时钟模块DS1302、无线接收模块TEA5767、功率放大模块、存储模块所组成。
系统能完成以下功能。
系统设有多个按键，用户可以通过按键设定实时的时间，可以设置成自动搜台模式或者播放存储电台，系统最多可以存储4个台。
由于TEA5767的输出功率不大不足以驱动扬声器，因此这里加上功率放大模块进行功率放大。
第3章系统硬件电路设计
3.1主控模块
主控模块模块在整个系统中起着统筹的作用，需要检测键盘等各种参数，同时驱动液晶显示相关参数，在我们选用了51系列单片机中的STC89C54单片机作为系统的主控芯片。
其基本组成主要由八个部分组成：
微处理器（CPU）；
数据存储器（RAM）；
程序存储器；
并行输入/输出接口；
串行输入/输出接口；
定时/计数器；
中断系统；
特殊功能寄存器（SFR）。
以上单片机各部分是通过片内部总线连接而成，其基本结构依然是采用CPU加外围芯片的传统模式。
对于片内各功能部件的控制，则是采用特殊功能寄存器（SFR）集中控制。
STC89C54单片机的基本组成框图见图3-1。
XTAL2 XTAL1
ROM/EPROM/Flash4KB
时钟电路
定时个/计数器2
RAM128BSFR21个
Vcc
CPU
4个并行口
串行口全双工1个
中断系统
5个中断源
2个优先级
总线控制
Vss
RSTEA
ALE
PSEN
P0P1 P2P3
图3-1STC89C54单片机结构图
3.1.1STC89C54单片机主要特性
单片机内部功能部件的作用如下：
（1）微处理器（CPU）。
1个8位的CPU，同时还含有1个位处理功能的CPU。
因
此，它不仅可以处理字节数据，而且还可以处理位变量。
（2）数据存储器（RAM）。
片内容量128B（字节）。
（3）程序存储器（ROM/EPROM）。
8031无片内ROM，8051有4KB的片内
ROM，8751有4KB的片内EPROM。
（4）并行输入/输出口（I/O）。
有4个8位I/O口，分别为P0、P1、P2、P3。
根据需要可以用作一般的输入/输出口或地址总线、数据总线、控制总线口。
（5）串行输入/输出口。
1个全双工输入/输出口有4种工作方式。
（6）定时/计数器。
有2个16位定时/计数器，具有4种工作方式。
（7）中断控制系统。
设有5个中断源，片内3个，片外2个，均有两个中断优先等级。
（8）特殊功能寄存器SFR。
共计21个，用于管理、控制、监视片内各个功能模块。
1
P1.0VCC
P1.1P0.0
P1.2P0.1
P1.3P0.2
P1.4P0.3P1.5/MOSIP0.4P1.6/MISOP0.5P1.7/SCKP0.6RESETP0.7
P3.0EA
P3.1ALE
P3.2PSEN
P3.3P2.7
P3.4P2.6
P3.5P2.5
P3.6P2.4
P3.7P2.3
XTAL2P2.2
XTAL1P2.1
VSSP2.0
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