解讀車載AM/FM收音機(jī)電路

隨著汽車從代步工具轉(zhuǎn)變?yōu)榧蓍e、娛樂為一體的個性化消費品，消費者對汽車娛樂方面的要求不斷提升，汽車產(chǎn)業(yè)也正面臨強(qiáng)大的市場壓力，亟需在不犧牲效能的情況下降低成本，這個現(xiàn)象在入門級汽車市場尤為明顯，而消費者對于低價車輛的需求讓低端媒體娛樂市場的年成長率超過10%。AM/FM收音機(jī)以其低成本高音質(zhì)等特點，尤為得到廣泛的歡迎。如何設(shè)計一款既達(dá)到成本控制需求，又能達(dá)到高質(zhì)量音頻享受的廣播音訊產(chǎn)品來滿足此領(lǐng)域?qū)τ诮档统杀竞秃喴自O(shè)計的需求成為行業(yè)焦點。我們可以想象收音機(jī)的不斷的改進(jìn)和不斷創(chuàng)新，使收音機(jī)的發(fā)展空間愈來愈大。

如何設(shè)計一款既達(dá)到成本控制需求，又能達(dá)到高質(zhì)量音頻享受的廣播音訊產(chǎn)品來滿足此領(lǐng)域?qū)τ诮档统杀竞秃喴自O(shè)計的需求成為行業(yè)焦點。為了實現(xiàn)低成本 AM/FM車載收音機(jī)應(yīng)用，本文引入低成本微控制器MC9S08QG8、集成收音芯片TEF6621、低成本音頻處理及高保真功率輸出方案，并以精簡硬件設(shè)計電路，同時描述了器件選擇、總體構(gòu)建思路與硬件設(shè)計細(xì)節(jié)。本設(shè)計方案能滿足低功耗、低成本、高性能、高音質(zhì)等要求。

硬件電路的具體設(shè)計

根據(jù)前面器件選擇和總體構(gòu)建的考慮，本文完成的AM/FM車載收音機(jī)具體設(shè)計電路如圖4。其中MC9S08QG8微控制器(MCU)的大部分管腳具有多重功能，電路設(shè)計中，即以MC9S08QG8為控制核心，實現(xiàn)顯示、調(diào)諧、音頻音效、功放輸出等各種控制。

AM/FM車載收音機(jī)硬件原理框圖

這里的AM/FM車載收音機(jī)應(yīng)用原理圖分作3部分。第一部分是MC9S08QG8 MCU所需的基本連接。第二部分是TEF6621調(diào)諧器與天線接收電路，第3部分是由PT2313和TDA7388組成的音頻處理和功率放大輸出電路，第 4部分是16x2 LCD和編碼電位器的人機(jī)交互電路。

汽車電池標(biāo)準(zhǔn)電壓為12/24 V，本文設(shè)計中，采用DC—DC電壓調(diào)整電路輸出1路9 V電壓和1路5 V電壓，微控制器、顯示部分及其他低壓外設(shè)部分供電為5 V數(shù)字電壓，調(diào)諧器TEF6621和音效芯片PT2313供電為9 V電壓，功放TDA7388采用汽車電池直接供電方式。MCU的時鐘電路無需外接晶振，直接使用MCU內(nèi)部自帶的時鐘;圖中TEF6621調(diào)諧器、 PT2313、TDA7388及它的外圍電路使用數(shù)據(jù)手冊提供的工作所需的最低硬件要求。MCU與TEF6621調(diào)諧器、PT2313的連接按照標(biāo)準(zhǔn) IIC方式連接，MCU為主機(jī)，TEF6621、PT2313為從機(jī)，由SDA、SCL信號線通過不同的從機(jī)地址對兩個器件進(jìn)行基礎(chǔ)配置和操作，實現(xiàn)調(diào)諧與調(diào)音功能。MCU的8K FLASH和512字節(jié)的存儲器資源對于基本收音機(jī)控制是足夠的，另外，如需在本系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步功能擴(kuò)展，造成片內(nèi)資源緊張，F(xiàn)reescale公司還提供了pin—to—pin兼容的MC908QG16/32等低成本升級方案。

RS232串口轉(zhuǎn)紅外通訊電路原理剖析

紅外通訊作為一種數(shù)據(jù)傳輸手段，可以在很多場合應(yīng)用，如家電產(chǎn)品、娛樂設(shè)施的紅外遙控，水、電、煤氣耗能計量的自動抄表等。特別是在電子電力行業(yè)，使用紅外技術(shù)進(jìn)行通訊的產(chǎn)品越來越多，人們可以利用紅外技術(shù)對產(chǎn)品進(jìn)行短距離抄控，非常簡潔方便。串口是計算機(jī)上一種非常通用設(shè)備通信的協(xié)議，大多數(shù)計算機(jī)包含一個基于RS 232的串口。串口通信的概念非常簡單，串口按位(bit)發(fā)送和接收字節(jié)。本文所講的通信使用3根線完成：地線;發(fā)送;接收。由于串口通信是異步的，端口能夠在一根線上發(fā)送數(shù)據(jù)同時在另一根線上接收數(shù)據(jù)。

電平轉(zhuǎn)化

由于RS 232信號的電平和單片機(jī)串口信號的電平不一致，必須進(jìn)行二者之間的電平轉(zhuǎn)換，常用MAX232來實現(xiàn)RS232/TTL 電平轉(zhuǎn)化。MAX232 內(nèi)部結(jié)構(gòu)有三個部分：

(1)電荷泵電路。由1~6引腳和4個電容搭建組成。(2)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7~14 管腳組成兩個數(shù)據(jù)通道。RS 232數(shù)據(jù)從R1in，R2in輸入轉(zhuǎn)換成TTL/COMS數(shù)據(jù)后從R1out，R2out輸出;TTL/COMS數(shù)據(jù)從T1in，T2in輸入轉(zhuǎn)換成 RS 232數(shù)據(jù)從T1out，T2out送到電腦DB9口。(3)外部供電電路。外部供電是利用電腦USB 輸出+5 V電源有效電源，不但節(jié)約該電路設(shè)計篇幅，并且在實際制作時節(jié)約體積，其電路原理如圖1所示。

圖1 電路原理圖

紅外發(fā)射部分

紅外發(fā)射端發(fā)送數(shù)據(jù)時，是將待發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)調(diào)制成一系列的脈沖串信號后發(fā)射出去，紅外載波為頻率38 kHz的方波。紅外載波可以使用單片機(jī)內(nèi)部的定時器的PWM功能實現(xiàn)，也可以通過外圍硬件電路實現(xiàn)，這里采用38 kHz晶振產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩信號，采用CD4069非門電路通過一系列轉(zhuǎn)化實現(xiàn)方波振蕩信號，與經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換后的COMS數(shù)據(jù)信號疊加來實現(xiàn)驅(qū)動三極管導(dǎo)通，從而實現(xiàn)TSAL6200紅外發(fā)射二極管將周期的電信號轉(zhuǎn)變成一定頻率的紅外光信號發(fā)出，見圖2.

圖2 紅外發(fā)射端圖示

紅外接收部分

紅外接收采用HS0038B紅外接收器，紅外接收電路的原理是：當(dāng)接收到38 kHz 的載波信號，HS0038B接收器會輸出低電平，否則輸出高電平，從而可以將紅外光信號解調(diào)成一定周期的連續(xù)方波信號，經(jīng)單片機(jī)處理，便可以恢復(fù)出原數(shù)據(jù)信號。HS0038B是能夠接收紅外信號的小型化接收器件，它的環(huán)氧包裝可以作為紅外過濾器，因此不需要再加紅外過濾裝置。最大的優(yōu)點是，在干擾很強(qiáng)的環(huán)境中輸出也很穩(wěn)定。電路設(shè)計如圖3 所示，本文中采用CD4093邏輯與非門芯片與HS0038B接收器搭建電路輸出數(shù)據(jù)，同時利用芯片其他組管腳對MAX232輸出的轉(zhuǎn)換電平數(shù)據(jù)進(jìn)行自鎖，避免信號自發(fā)自收。

圖3 電路設(shè)計圖示