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1、河南大学物理与电子学院开放实验室单片机设计报告 基于TEA5767的数字调频收音机设计人：开放实验室入室人员目录 0 前言11主要器材介绍21.1 STC89C52单片机21.2 TEA5767收音模块儿21.3 X9511数字电位器31.4 四位共阴数码管41.5 2822集成功放.42系统原理及功能介绍52.1数字FM收音机基本原理52.2 基本原理仿真图52.3 拓展仿真图62.4 系统功能介绍63 程序73.1 程序流程图73.2 核心程序（部分）74 制作过程104.1 前期准备104.2 焊接过程（附图）104.3焊接过程中遇到的问题和注意事项125 器材清单136 其他实现方案的
2、探讨136.1 可编程数字电位器介绍136.2 方案讨论147 结论14参考文献15基于TEA5767的数字调频收音机开放实验室入室人员（河南大学物理与电子学院，河南 开封，475004）0 前言十九世纪无线电通讯技术的发明，使通信摆脱了依赖导线的传统方式，是通信技术上的一次飞跃，也是人类科技史上的一个重要成就。作为无线电通信的的杰出成果，收音机的发明极大地改变了人们的生活方式，给人们的生活带来了无穷的乐趣。随着科技的发展，技术不断地更新换代，收音机也沿着矿石收音机、电子管收音机、晶体管收音机、集成电路收音机的轨道不断进步着。近年来，随着DSP技术的发展，采用DSP技术研发的收音机芯片的出现，
3、“硬件无线电”由“软件无线电”代替，大大降低了收音机制造业的门槛。2006年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数字收音机。数字技术收音机的问世，标志着传统模拟收音机将逐渐退出历史舞台。收音机的数字时代已经到来。数字调频收音机就是无线电模拟信号由天线感应后接收后，在同一块儿芯片里放大，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。数字调频收音机体积小、重量轻、寿命长、频率稳定、操作简便等优点，使其在市场上越来越受欢迎。 本次项目设计，我们对数字调频收音机的原理在理论上进行了充分的了解，基于其基本理论，我们设计并制作了一台数字调频收音机，可实现手动
4、搜台、自动搜台并用数码管实时显示的基本功能。在此基础上，我们利用X9511数字电位器在音量功能上进行了扩展，实现数字调音的效果。并可利用数字电位器的存储功能来存储音量值。1 主要器材介绍 本系统主要由STC89C52单片机、四位共阴数码管、74LS138、2822集成功放、X9511数字电位器、TEA5767收音模块儿按键等组成。1.1 STC89C52单片机STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
5、 具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。引脚如右图所示。1.2 TEA5767收音模块儿TEA5767是飞利浦公司生产的一款收音
6、机芯片，很多手机，MP3、MP4里的收音机功能都是于他实现的。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。FM收音功能，这个功能主要是有FM收音模块来完成。其中FM收音模块的核心就是下面的Philips（飞利浦）TEA5767。这是一块性能比较良好的FM收音芯片，很多的MP3都是用这个型号来实现FM收音功能。其引脚如下图所示。TEA5767模块儿引脚图1.3 X9511数字电位器X9511系列包括X9511Z
7、（最大电阻为1k）和X9511W（最大电阻为10k）两种，其内部包含有控制电路、5位二进制可逆计数器、32选1译码器、5位E2PROM存贮器以及电阻阵列，功能方框图如图1所示。电阻阵列包含31个电阻单元，在每个单元的两个端点都有可以被滑动单元访问的抽头点。对滑动单元抽头点位置的访问由PU、 PD两个输入端所输入的数据经5位加/减计数器计数、32选1译码器译码后控制单接点的电子开关来实现。在滑动端改变抽头位置时工作在先接通后断开的方式。X9511的分辨率等于最大的电阻值被31除。例如X9511W的每个抽头间的阻值为10k/31=323。5位二进制加/减计数器计数达到一个极端时，不会循环回复，即当
8、加计数时，不会由11111跳到00000；减计数时不会由00000跳到11111。控制电路负责控制5位E2PROM,在计数器所计数据（滑动端的位置）的贮存和掉电后再次上电时,对E2PROM存贮器所存数据操作调用。E2PROM所存数据可保存100年。其引脚如右图所示。1.4四位共阴数码管数码管有共阴极和共阳极之分，区别他们的方法是若公共端接地，其他端接电源，若各段测试能亮，说明是共阴的，反之共阳的；若公共端接电源，其他端分别接的，测得各端亮，则说明是共阳的，反之为共阴的。四位共阴数码实物图和内部结构如下图所示。1.5 2822集成功放一般的集成功放电路外围元件较多且需要较大的散热器。本文介绍的功
9、放电路简单，自制方便。TDA2822集成功放电路常用在随身听、便携式的DVD等音频放音用；功率不是很大但以可以满足您的听觉要求了，且有电路简单、音质好、电压范围宽等特点，是业余制作小功放的较佳选择。其引脚如下图所示。1OUT15IN1(-)2VCC6IN1(+)3OUT27IN2(+)4GND8IN2(-)2系统原理及功能介绍2.1 数字FM收音机基本原理FM型的收音机电路可用如下图所示的方框图来表示。收音机通过调谐回路选出所需的电台，送到变频器与本振电路送出的本振信号进行混频，产生中频输出（我国规定的FM中频为10.7MHZ），中频信号将检波器检波后输出调制信号，调制信号经低放、功放放大电压
10、和功率，推动喇叭发出声音。2.2基本原理仿真图2.3拓展仿真图（显示音量值）2.4系统功能介绍 本项目设计的目的，就是设计制作出一个数字调频收音机。所以，本系统所实现的主要功能就是收音功能。通过单片机外接四个按键，分别控制向上自动搜台、向下自动搜台，向上手动搜台，向下手动搜台。同时，所搜到的频道的频率由左边四位共阴数码管显示。经过数字电位器扩展以后，通过单片机外接两个按键，分别控制数字调音量的加和减，并且通过右边四位共阴数码管同步显示音量的大小。X9511数字电位器本身带有存储的功能，可选择自动与手动存储。本系统选择手动存储。通过数字电位器ASE端接的按键，在未按下时，数字电位器不执行存储功能
11、，按键按一次，执行一次存储，并保存。下次上电时即为本次所存储的音量值。用户可根据自己的需求将音量调至最合适的大小，并执行存储。此外，程序设定开机时数码管显示HELLO字样，充分体现了人性化的特点。3程序3.1程序流程图3.2核心程序（部分）#include #include #define delayNOP(); _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); /系统晶振频率为12MHz#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define max_freq 1080#define min_fre
12、q 875void delayms(uint ms); /函数声明void get_pll(void);void get_freq(void);void fm_xing();void search();void auto_search();void iic_start(void);void iic_stop(void);void slave_ACK(void);void slave_NOACK(void);void check_ACK(void);void IICSendByte(uchar ch);uchar IICreceiveByte(void);void write_5byte();v
13、oid read_5byte();void shengyin()/控制声音程序 if(mv) voice+=1; if(voicemax_vo) voice=max_vo; else voice-=1; if(voicemin_vo) voice=min_vo;void get_pll(void) /由频率计算PLL unsigned long freq,y=frequency; freq=y*100000; /如显示频率y=980，实际频率为y*100 000=98 000 000Hz PLL=(freq+225000)*4)/32768;/频率单位:Hz/如98MHz: (98000000
14、+225000)*4)/32768=11990=0x2ed6main(void) if(!k5) delayms(15); /消抖 if(!k5) / while(!k5); /等松手 PU=0; delayms(50) ; PU=1; mv=1; shengyin(); delayms(100); if(!k6) delayms(15); if(!k6) /while(!k6); /等松手，去掉此句就是一直减 PD=0; delayms(50); PD=1; mv=0; shengyin(); delayms(100); /程序太长不宜写在报告中，完整程序请 /联系QQ154401855(或
15、154401856)下载 /while-end /main-end4 制作过程4.1前期准备项目设计之初，我们通过查阅各种资料，对数字调频收音机的原理的进行了充分了解，以便有一个理论上的认识和把握。之后，通过对原理的了解和制作要求，进行了电烙铁、焊锡、导线、单片机、数码管、收音模块儿等器材的选购，为硬件的制作奠定了基础。软件方面，通过Keil软件用C语言编程，利用Proteus软件对部分电路进行仿真。程序调试无误之后，用单片机开发板将程序烧进STC89C52单片机，控制本系统工作。4.2焊接过程（附图）经过认真考虑，拟定本系统的焊接主要分为最小系统、数码管与译码器、TEA5767收音模块儿及周
16、围电路、功放与数字电位器及其周围电路、按键及RC滤波器五个部分分步进行，既保证了焊接可以有条不紊的进行，又保证了焊接的准确性和完整性。由于是初次焊接电路，保险起见，首先用一闲置的板子进行了练习。由于本项目的器件较多，电路错综复杂，故焊接颇为费力。下附焊接过程中的几张实物图，以供参考。焊接了部分元件背面基本焊完运行图4.3制作过程中遇到的问题和注意事项 在焊接的过程中，遇到了一些问题，给顺利焊接造成了一定的困难。主要问题有以下几个方面。一是元件布局和布线的问题。由于电子元件比较多，如何布局直接影响到电路的焊接。刚开始我们只是按照原理图上画的进行布局，结果在背面进行焊接的时候给布线造成了很大的困难
17、，不得不采用大量的飞线。所以汲取这个教训，在以后的焊接中，之前都要进行认真地元件布局和布线，尽量减少飞线的使用，使整个板子显得更加漂亮，焊接更加容易，同时尽量减小对电路的影响。二是个别元件的的焊前测试和其特性的掌握。比较典型的就是按键和杜邦线，在焊接过程中，有时候出问题一直找不到原因，最后发现是按键坏了或者杜邦线有问题。所以在使用之前应首先测试其良好与否。还有就是稳压管的特性，由于没有反接，造成电路无法正常工作，这也是一个教训。三是要注意特殊器件的焊接。本设计主要是TEA5767收音模块儿的焊接。由于该模块儿上面的焊接点太小，稍不注意就容易焊接坏，所以在焊接的时候需要格外小心。一方面用可以电阻
18、的引脚作为焊接线，因为其细而且软，容易焊接。另一方面把少量焊锡涂在电烙铁的尖头上，用尖头进行焊接。这样做成功率会比较高。同时也保护了元件不受损坏。在编程的过程中因为有老师给的源程序，编写过程主要就是在基础程序上添加一些子程序，然后修改部分主程序。这部分主要由另一位负责编程的同学来做，在此不多加叙述。5器材清单+5V电源适配器及接口1套2822集成功放1个四位共阴数码管2个机械电位器1个STC89C52单片机112MHz晶振1个按键7个10K电阻3个，4.7K电阻2个3.9K电阻1个，2.2电阻1个，2K电阻1TEA5767收音模块儿1个74LS1381个22pF电容2个，130F、30F、4.
19、7F、100F、1000F电容各1个X9511数字电位器1个排针30个喇叭1个天线1根杜邦线若干6 其他实现方案的探讨6.1可编程数字电位器介绍随着I2C总线应用的日益广泛，兼容I2C总线的接口芯片及存储器的品种也越来越多，其中数字电位器以其调节方便、使用寿命长、受物理环境的影响小、性能稳定等特点，已被广大电子工程技术人员所认识；尤其是在音频产品、控制领域等的应用越来越受到人们的重视。I2C总线数字电位器是美国Xicor公司推出的X9系列数字电位器中较有代表性的一种。它是把几个E2POT非易失性数字电位器集成在一起的单片CMOS微电路，具有二线串行I2C总线接口，易于软件控制，可直接读出、写入
20、滑动端位置，可级联使用等先进特性。现以X9241为例说明，其引脚如下图所示。其中VW0、VW1、VW2及VW3分别为四个电位器的滑动端；VL0、VL1、VL2及VL3分别为四个电位器的低端；VH0、VH1、VH2及VH3分别为四个电位器的高端；A0、A1、A2及A3为地址线（用来设置从属地址低4位）；SDA及SCL分别为串行数据和串行时钟；VCC及VSS分别为电源和地。6.2方案讨论对于X9511来说，因为其不能与单片机进行通信，所以其内部的值不能读出送入程序，从而实现数码管显示音量的存储记忆，当重新上电复位时显示上一次存储的音量值。而对于X9241来说，由于其可以与单片机进行通信，所以其内部
21、的存储情况可以直接读出送入单片机程序里面，从而实现重新上电复位时，数码管显示的音量值与上次关机时的值相同。在实现与X9511相同的数字调节音量的同时，与单片机通信，始终保持同步显示，是一个很不错的方案选择。7 结论本次项目设计是数字调频收音机，主要由STC89C52单片机、数码管、TEA5767收音模块儿、数字电位器等构成。通过按键控制，可以实现自动搜台、手动搜台、数字调节音量、音量存储等功能。设计简单易懂，可操作性强。通过本学期的单片机项目设计，我们不仅复习了单片机原理、C语言程序设计、模电等学科的知识，加深了对各学科的理解以及它们之间的相互联系，而且还极大的锻炼了我们的动手能力。不仅学到了
22、知识，而且整个过程也种满了乐趣。同时在设计的不断进行中，我们也发现了其中的一些不足和更好的方案及解决问题的思路，但是由于时间仓促等原因没有采用或者修改。譬如可以加一个存储器或者直接使用可编程的数字电位器以实现与单片机通信使数码管的音量显示与实际的操作同步。虽说有不足，但是从总体上看，本项目设计还是很好的实现了收音、数字调音等功能，有很强的实用性。参考文献1 李朝青 .单片机原理和接口技术M.北京：北京航空航天大学出版社，2005.10.2 高如云，路曼如.通信电子线路M.北京：西安电子科技大学出版社，2008,.6.3 谭浩强.C程序设计(第三版)M.北京：清华大学出版社，2005.74 范洪刚，51单片机自学笔记M,北京：北京航空航天大学出版社，2009.10
