基于單片機的FM收音機設(shè)計

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電子產(chǎn)品也不斷更新?lián)Q代，單片機的廣泛應(yīng)用使用使現(xiàn)在的電子產(chǎn)品設(shè)計越來越方便、功能越來越好，而單片機是所有微處理器中性價比最高的一種，它的功能不斷完善，種類不斷增加，因此它的應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴大，本文我們將單片機與FM 收音機芯片綜合運用起來，設(shè)計了一款可以實現(xiàn)調(diào)頻、存臺的FM 收音機系統(tǒng)。

1   系統(tǒng)方案

1.1 系統(tǒng)總體設(shè)計

該系統(tǒng)設(shè)計采用模塊化設(shè)計，主要由存儲模塊，主控制器，數(shù)字處理芯片和音頻功率放大器組成。系統(tǒng)工作原理框圖如圖1 所示，由主控制器接收按鍵信號進行人機交互，通過I2C 總線，主控制器作為主機，TEA5767 為從機，雙機通信，TEA5767 芯片輸出音頻信號經(jīng)LM386 放大后通過耳機或揚聲器播放，系統(tǒng)運行時，收聽電臺的頻率可在LCD 顯示器上實時顯示，通過按鍵手動控制頻率搜臺，或切換至自動搜臺模式，音頻輸出設(shè)備音量可由電位器調(diào)節(jié)^[8]。

2   系統(tǒng)硬件設(shè)計

該系統(tǒng)的硬件設(shè)計部分分為TEA5767 數(shù)字處理電路、主控制器電路和音頻功放電路。TEA5767 數(shù)字處理電路模塊部分為該系統(tǒng)工作部分，主控制器為控制部分。

2.1 TEA5767數(shù)字處理電路模塊

TEA5767 數(shù)字處理電路圖為本系統(tǒng)主要電路圖，是本系統(tǒng)的核心部分，該部分由TEA5767 芯片及外圍電路組成，如圖2 所示。系統(tǒng)采用了TEA5767 芯片，它的RF 接收頻率范圍是（76~108）MHz，其音頻輸出電壓約為60~90 mV，帶寬為22.5 kHz，具有高靈敏的低噪聲放大器、自動增益控制的性能^[2]。由于TEA5767音頻輸出信號微弱，因此音頻輸出信號還需由后續(xù)音頻功放電路進行放大處理。因為TEA5767 的串行接口支持I2C 總線協(xié)議，所以主控制器與該模塊采用I2C 通信方式，DATA 和CLK 為I2C 總線的SDA 和CLK 信號線^[10]。

圖2 TEA5767數(shù)字處理電路

2.2 主控制器電路模塊

該系統(tǒng)以STC89C52 為主控制器的電路設(shè)計如圖3所示。用P0 口作為LCD 顯示器的數(shù)據(jù)線，P10 與P11兩個單片機的IO 口連接I2C總線的CLK與SDA信號線。P2 口用作LCD 顯示器的控制線和按鍵模塊的接口^[9]。

圖3 主控制器電路

2.3 音頻功放電路模塊

在該設(shè)計中，用LM386 作為音頻輸出信號的放大器，它具有自身功耗低（6 v，24 mW）、更新內(nèi)鏈增益可調(diào)整（20~200）、電源電壓范圍大（4~12 V 或5~18 V）、外接元件少和總諧波THD 失真小等優(yōu)點，LM386 音頻功放電路如圖4 所示。

圖4 音頻放大電路

3   系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1 主控制器主程序工作流程及設(shè)計

本系統(tǒng)是由STC89C52 作為主控制器，系統(tǒng)的主程序工作流程如圖5 所示。主控制器接收按鍵模塊的控制信號進行人機交互，當系統(tǒng)開機后，主控制器先對TEA5767，I2C，LCD 進行初始化，再進入循環(huán)程序中檢測并判斷有無按鍵被按下，識別按鍵信號并執(zhí)行預(yù)定程序。當LCD 顯示器顯示程序主菜單頁面時，在該頁面下可實現(xiàn)手動切換電臺，實現(xiàn)電臺的加減^[7]。按下菜單鍵后進入電臺編輯界面，在電臺編輯界面，可以對電臺的頻率進行加減調(diào)節(jié)，并可實現(xiàn)保存。另外通過手動換臺時可以將電臺信息實時顯示在LCD1602 上。

3.2 I2C程序設(shè)計

該系統(tǒng)設(shè)計采用的TEA5767 和AT24C02 都為I2C 接口的芯片，I2C 總線可以實現(xiàn)多主雙向同步數(shù)據(jù)傳送，也就是說在一個主機IIC 總線下可以掛多個IIC 叢機。本設(shè)計當中TEA5767 和AT24C02 都作為叢機，但是不同的是叢機地址不同，從而才可區(qū)分其元件的數(shù)據(jù)讀寫^[6]。AT24C02 芯片的讀寫器件地址為0XA0 和0XA1，TEA5767 芯片的讀寫器件地址為0XC0 和0XC1，I2C接口讀寫數(shù)據(jù)算法流程圖如圖6 所示。在I2C 器件中指定地址寫入一個數(shù)據(jù)，與讀數(shù)據(jù)類似，首先發(fā)送開始信號，寫數(shù)據(jù)地址等待相應(yīng)，然后發(fā)送數(shù)據(jù)，等待相應(yīng)，結(jié)束信號^[3-4]。即可寫入數(shù)據(jù)。

4   結(jié)束語

該系統(tǒng)是基于單片機的數(shù)字FM調(diào)頻收音機的設(shè)計，也是基于單片機及其接口技術(shù)、計算機技術(shù)、微電子技術(shù)綜合應(yīng)用的設(shè)計，該設(shè)計其控制系統(tǒng)主要由主控制電路模塊及TEA5767 模塊構(gòu)成，控制電路負責(zé)FM 收音機的工作過程，整個系統(tǒng)主要由STC89C52 單片機、LCD 液晶顯示器、按鍵模塊電路、調(diào)頻收音TEA5767模塊、音頻功率放大電路組成。它實現(xiàn)了FM 收音機的諸多功能，包括能夠?qū)崿F(xiàn)FM 收音機的自動搜臺、頻率手動調(diào)節(jié)、保存，并將頻率值及頻道號顯示在LCD 液晶顯示器上。

參考文獻：

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（本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2022年4月期）