機(jī)床線(xiàn)路設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

畢 業(yè) 論 文題目 基于單片機(jī)的數(shù)字 FM 收音機(jī)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 孫瑞 學(xué)號(hào) 13021101 班 級(jí)： 130211 專(zhuān) 業(yè)： 電氣制動(dòng)化技術(shù) 分 院： 工程技術(shù)分院 指導(dǎo)教師： 楊華 2015 年 11 月 20 日長(zhǎng)春職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）專(zhuān)用紙I目 錄摘 要 .II1 基于單片機(jī)的 FM 收音機(jī)工作原理 .11.1 FM 收音機(jī)的基本工作原理 .11.2 數(shù)字調(diào)節(jié) FM 收音機(jī)的工作原理 .11.3 用單片機(jī)完成數(shù)字調(diào)節(jié)的 FM 收音機(jī)的功能設(shè)計(jì) .22 硬件電路設(shè)計(jì) .32.1 硬件組成 .32.1.1 數(shù)字 FM 收音機(jī)系統(tǒng)控制中心單片機(jī) .32.1.2 收音功放芯片 TDA2030 .42.1.3 PT2257 音量模塊 .52.1.4 FM 收音模塊 .62.2 FM 電路及其設(shè)計(jì) .82.3 單片機(jī)控制與顯示電路 .102.4 供電電路與放大電路 .103 軟件設(shè)計(jì) .123.1 鍵盤(pán)與顯示函數(shù)設(shè)計(jì) .133.1.1 LCD 液晶顯示函數(shù) .133.1.2 鍵盤(pán)讀鍵子程序 .143.2 數(shù)字調(diào)節(jié)與收音控制程序設(shè)計(jì) .143.2.1 EA5767HN 讀寫(xiě)寄存器 .143.2.2 TEA5767HN 的數(shù)據(jù)傳輸 .183.2.3 TEA5767HN 的讀寫(xiě)流程 .183.2.4 收音模塊的初始化 .18結(jié) 論 .21參考文獻(xiàn) .22致 謝 .23長(zhǎng)春職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）專(zhuān)用紙II基于單片機(jī)的數(shù)字 FM 收音機(jī)設(shè)計(jì)摘 要本文在具體分析了 STC89C52 單片機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)與數(shù)字 FM 收音機(jī)的基礎(chǔ)上，提出了采用單片機(jī)控制收音機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)頻的方法，并給出了具體的軟硬件設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)利主要由 STC89C52 單片機(jī)、液晶顯示器、按鍵、調(diào)頻收音模塊TEA5767、功放 LM386 組成 1。實(shí)際運(yùn)行時(shí)，用 TEA5767 搜索頻率，利用單片機(jī) STC89C52 控制處理，經(jīng) LM386 芯片放大音頻功率同時(shí)再通過(guò)液晶顯示器顯示頻率，最終實(shí)現(xiàn) 87.5MHz108MHz 調(diào)頻廣播的接收。相關(guān)的功能驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明，本系統(tǒng)達(dá)到了既定的設(shè)計(jì)目標(biāo)。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)技術(shù)；收音機(jī)；頻率搜索；液晶顯示長(zhǎng)春職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）專(zhuān)用紙第 1 頁(yè) 共 28 頁(yè)序 言當(dāng)前時(shí)代，雖然電視、手機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)等媒體和各種便攜式娛樂(lè)設(shè)備已經(jīng)普及到千家萬(wàn)戶(hù)，但傳統(tǒng)的收音機(jī)在豐富的娛樂(lè)媒介中任然占有重要地位。隨著信息化的發(fā)展，收音機(jī)逐漸數(shù)字化，集成化，而且成本越來(lái)越低，這使得在各種設(shè)備中嵌入收音機(jī)的現(xiàn)象更加普遍。例如，本文所要論述的是通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制 TEA5767 模塊及驅(qū)動(dòng)液晶顯示器實(shí)現(xiàn) FM 收音并顯示頻率。TEA5767HN 是由 PHILIPS 公司推出的針對(duì)低電壓應(yīng)用的單芯片數(shù)字調(diào)諧 FM 立體聲收音機(jī)芯片,其內(nèi)集成了完整的 IF 頻率選擇和鑒頻系統(tǒng)，只需很少的低成本外圍元件，就可實(shí)現(xiàn) FM 收音機(jī)的全部功能。另外，它具有高性能的 RF AGC 電路，其接收靈敏度高；參考頻率選擇靈活；可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)搜臺(tái) 2。TEA5767 系列單片數(shù)字收音機(jī)就被廣泛地應(yīng)用在數(shù)字音響，便攜式CD、VCD、DVD、MP3、MP4、手機(jī)、PDA 等數(shù)字消費(fèi)電子系統(tǒng)中。但是該數(shù)字收音機(jī)芯片與傳統(tǒng)的超外差式收音機(jī)的調(diào)諧原理不太相同，傳統(tǒng)的超外差式收音機(jī)的固定頻率為 10.7MZ，而 TEA5767 系列數(shù)字收音機(jī)的固定中頻為 225KHz，由于固定中頻不同，鎖相環(huán)系統(tǒng)的軟件控制就有很大的差別，這就給廣大芯片應(yīng)用設(shè)計(jì)者帶來(lái)一定的難度。本設(shè)計(jì)采用宏晶科技生產(chǎn)的 8 位微控制器 STC89C52 來(lái)控制數(shù)字收音機(jī)模塊TEA5767，構(gòu)成一個(gè) FM 數(shù)字收音機(jī)系統(tǒng)。該收音機(jī)的設(shè)計(jì)具有電路簡(jiǎn)單易懂、體積小、易調(diào)諧的特點(diǎn)，同時(shí)該收音機(jī)系統(tǒng)還具有抗干擾能力強(qiáng)，頻帶寬、音質(zhì)好的優(yōu)點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)研究的 FM 收音機(jī)分為硬件電路和程序設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。從硬件電路來(lái)說(shuō)，數(shù) 字 調(diào) 頻 收 音 機(jī) 系 統(tǒng) 主 要 由 STC89C52 單片機(jī)、液晶顯示器、按鍵、調(diào)頻收音模塊TEA5767、功放 LM386 組成，主要是實(shí)現(xiàn)所需電壓值、穩(wěn)壓、搜臺(tái)、控制和頻率顯示等方面功能。實(shí)際運(yùn)行時(shí)，STC89C52 單 片 機(jī) 作 為 CPU 進(jìn) 行 總 體 控 制 3， 液晶顯示器顯示電臺(tái)頻率，四個(gè)按鍵 SW1SW4 起調(diào)頻選臺(tái)作用（按下按鍵 SW1 電臺(tái)頻率增加，按下按鍵 SW2 電臺(tái)頻率減少，按下按鍵 SW3 電臺(tái)上調(diào)，按下按鍵 SW34 電臺(tái)下調(diào)），TEA5767 搜索頻率,LM386 芯片放大音頻功率，最終實(shí)現(xiàn) 87.5MHz108MHz 調(diào)頻廣播的接收；從系統(tǒng)程序來(lái)說(shuō)，主要是如何將電臺(tái)頻率換算出 PLL 控制字寫(xiě)入TEA5767，以及 PLL 控制字轉(zhuǎn)換成頻率送顯示。相關(guān)的實(shí)驗(yàn)表明，本系統(tǒng)達(dá)到了既定長(zhǎng)春職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）專(zhuān)用紙第 2 頁(yè) 共 28 頁(yè)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。長(zhǎng)春職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）專(zhuān)用紙11 基于單片機(jī)的 FM 收音機(jī)工作原理1.1 FM 收音機(jī)的基本工作原理 FM 收音機(jī)由輸入回路、高放回路、本振回路、混頻回路、中放回路、鑒頻回路和音頻功率放大器組成。如圖 1-1 所示。調(diào)頻的接收天線(xiàn)以耳機(jī)的地線(xiàn)替代，也可直接插上配給的天線(xiàn) ANT，二者工作原理相同。調(diào)頻廣播的高頻信號(hào)輸入回路直接經(jīng)電容 C、L 組成的 LC 振蕩回路，實(shí)際上構(gòu)成一帶通濾波器，其通頻帶為 88MHz108MHz。在集成塊內(nèi)部接受的調(diào)頻信號(hào)經(jīng)過(guò)高頻放大，諧振放大。被放大的信號(hào)與本地振蕩器產(chǎn)生的本振信號(hào)在內(nèi)部進(jìn)行 FM 混頻，混頻后輸出。圖 1-1 FM 收音機(jī)原理框圖FM 混頻信號(hào)由 FM 中頻回路進(jìn)行選擇，提取以中頻 10.7MHz 為載波的調(diào)頻波。該中頻選擇回路由 10.7MHz 濾波器構(gòu)成。中頻調(diào)制波經(jīng)中放電路進(jìn)行中頻放大，然后進(jìn)行鑒頻得到音頻信號(hào)，經(jīng)功率放大輸出，耦合到揚(yáng)聲器，還原為聲音。此外，因在調(diào)頻波段未收到電臺(tái)信號(hào)時(shí)，內(nèi)部增益處于失控而產(chǎn)生的噪聲很大。為此，通過(guò)檢出無(wú)信號(hào)時(shí)的控制電平，控制靜噪電路工作，使音頻放大器處于微放大狀態(tài)，從而達(dá)到靜噪功能。1.2 數(shù)字調(diào)節(jié) FM 收音機(jī)的工作原理此設(shè)計(jì)的基本原理與上述傳統(tǒng)收音機(jī)的原理相似，在此不再累述。主要組成部分有單片機(jī)、存儲(chǔ)器、功放、收音芯片。此處介紹不同之處。此方案通過(guò)單片機(jī)根據(jù)鍵盤(pán)輸入，通過(guò) I2C 對(duì) TEA5767 模塊的控制寄存器進(jìn)行讀寫(xiě)操作，以實(shí)現(xiàn) TEA5767 模塊的自動(dòng)手動(dòng)搜索功能，音頻信號(hào)經(jīng)過(guò)由 TDA2822 構(gòu)成的功放電路放大處理由揚(yáng)聲器輸出。并將從 TEA5767 模塊中讀取的頻率字換算后顯長(zhǎng)春職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）專(zhuān)用紙2示在 LCD 上。按存儲(chǔ)鍵時(shí)，單片機(jī)將頻率字寫(xiě)入 24c02 實(shí)現(xiàn)存臺(tái)功能，按讀取鍵即可收聽(tīng)所存電臺(tái)。1.3 用單片機(jī)完成數(shù)字調(diào)節(jié)的 FM 收音機(jī)的功能設(shè)計(jì)該設(shè)計(jì)分為兩部分：硬件電路和程序。硬件電路包括控制模塊、FM 調(diào)頻模塊、電源供電模塊和接收模塊四部分。主控制器采用的是單片機(jī) STC89C52，調(diào)頻模塊采用的是 TEA5767 芯片，電源供電模塊可采用電池直接供電或通過(guò)變壓設(shè)備得到要求的電源。本設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，整個(gè)系統(tǒng)由 MCU 控制模塊、TEA5767 模塊、音量控制模塊和功放模塊顯示模塊組成，系統(tǒng)的整體方案框圖如圖 1-2 所示：圖 1-2 系統(tǒng)框圖從圖 1-2 中可以看出，MCU 控制模塊僅僅通過(guò) I2C 總線(xiàn)與收音模塊連接并控制收音機(jī)工作。本設(shè)計(jì)使用單片機(jī) P3 口的兩個(gè) IO 腳來(lái)模擬 I2C 總線(xiàn)的SDA 和 SCL 時(shí)序并與 TEA5767 通信；TEA5767 輸出的左右聲道音頻信號(hào)可通過(guò)音量控制模塊進(jìn)行前級(jí)放大及音量控制，然后輸入到 TDA7057 進(jìn)行后級(jí)功率放大，最后輸出到揚(yáng)聲器。單片機(jī)可通過(guò) I2C 總線(xiàn)進(jìn)行音量調(diào)節(jié)；ROM 存儲(chǔ)模塊主要用于存儲(chǔ)電臺(tái)數(shù)據(jù)、音量數(shù)據(jù)和時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為存儲(chǔ)和讀取數(shù)據(jù)帶來(lái)方便。系統(tǒng)可通過(guò)按鍵進(jìn)行操作，通過(guò) MCU 檢測(cè)按鍵信號(hào)并經(jīng)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)搜臺(tái)、自動(dòng)搜臺(tái)、音量控制、時(shí)鐘調(diào)整等功能，各項(xiàng)操作提示和操作結(jié)果均可通過(guò) LCD 顯示出來(lái)。穩(wěn)壓電源模塊產(chǎn)生的 5V 和 3.3V 電壓可分別為各個(gè)模塊器件供電。長(zhǎng)春職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）專(zhuān)用紙3第 2 章 硬件電路2.1 主控電路1. 引腳描述單片機(jī)的基本系統(tǒng)也稱(chēng)為最小系統(tǒng)，這種系統(tǒng)所選擇的單片機(jī)內(nèi)部資源已能滿(mǎn)足系統(tǒng)的硬件需求，不需外接存儲(chǔ)器或 I/O 接口，含有時(shí)鐘電路和復(fù)位電路，外由電源供電。這種單片機(jī)內(nèi)一定含有用戶(hù)的程序存儲(chǔ)器，用戶(hù)程序?qū)懭氲絻?nèi)部只讀程序存儲(chǔ)器。單片機(jī) STC89C52 采用雙列直插封裝（DIP），有 40 個(gè)引腳。該單片機(jī)采用 ATMEL 公司的高密度非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，與美國(guó)Intel 公司生產(chǎn)的 MCS-51 系列單片機(jī)的指令和引腳設(shè)置兼容。如圖 2-1 所示為STC89C52 的引腳結(jié)構(gòu)圖。 圖 2-1 STC89C52 單片機(jī)外形圖及引腳圖STC89C52 在本設(shè)計(jì)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，它是這個(gè)系統(tǒng)的控制核心。STC89C52 與外圍的硬件相連，向 FM 收音模塊發(fā)出指令，決定自動(dòng)搜索或手動(dòng)搜索模式。再通過(guò)讀按鍵的方式判斷外圍電路的指令，該指令經(jīng)過(guò)單片機(jī)分析后直接向收音模塊發(fā)出信號(hào)，收音模塊在收到信號(hào)后，響應(yīng)外圍電路的指令，調(diào)整收音的頻道。收音的頻道經(jīng)過(guò)單片機(jī)的 處理之后，將所搜索到的頻率顯示在 LCD1602 液晶顯示屏上。長(zhǎng)春職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）專(zhuān)用紙42.1.2 收音功放芯片 TDA2030收音機(jī)系統(tǒng)直接接收到的信號(hào)一般都比較微弱，因此需要用通過(guò)功率放大器把信號(hào)放大之后在用揚(yáng)聲器輸出。這個(gè)環(huán)節(jié)需要選用一個(gè)體積小、輸出功率大、失真小的音頻功放芯片。德律風(fēng)根生產(chǎn)的 TDA2030 采用 V 型 5 腳單列直插式塑料封裝結(jié)構(gòu)。按引腳的形狀引可分為 H 型和 V 型。該集成電路廣泛應(yīng)用于汽車(chē)立體聲收錄音機(jī)、中功率音響設(shè)備，具有內(nèi)部保護(hù)電路。具體外形如圖 2-2，引腳功能如表 2-1，具體參數(shù)如表 2-2圖 2-2 TDA2030 外形圖表 2-1 TDA2030 功能引腳表 2-2 TDA2030 主要參數(shù)表長(zhǎng)春