實(shí)測(cè)簡(jiǎn)化版TEA5767調(diào)頻收音模塊

實(shí)測(cè)簡(jiǎn)化版TEA5767調(diào)頻收音模塊

圖1?完整版模塊圖2?簡(jiǎn)化版模塊放暑假了，終于有時(shí)間和心愛(ài)的單片機(jī)結(jié)伴而行啦。這次用單片機(jī)來(lái)執(zhí)行什么任務(wù)呢？筆者正在思考這個(gè)問(wèn)題時(shí)，無(wú)意中看到了妻子正在用手機(jī)一邊發(fā)短信一邊聽(tīng)廣播。我的眼前一亮，早就有資料介紹過(guò)，現(xiàn)在的數(shù)碼產(chǎn)品（如手機(jī)、MP3、MP4、PDA等）中，接收調(diào)頻廣播大都是由TEA5767調(diào)頻收音模塊來(lái)完成的。TEA5767調(diào)頻收音模塊是通過(guò)I2C總線或3線總線通信方式來(lái)控制的，我何不用單片機(jī)來(lái)駕馭它，制作一個(gè)數(shù)控調(diào)頻收音機(jī)呢？說(shuō)干就干，馬上上淘寶網(wǎng)搜尋出售TEA5767調(diào)頻收音模塊的商家信息，一下子搜索出了140多個(gè)出售TEA5767模塊的商家。這些商家標(biāo)出的信息引起了我的注意，“完整版TEA5767模塊7元，簡(jiǎn)化版（又稱簡(jiǎn)版、簡(jiǎn)體版）4.5元”、“簡(jiǎn)化版和完整版相比，非立體聲而且頻段和接收能力有弱化，完整版可穩(wěn)定接收12個(gè)臺(tái)，簡(jiǎn)化版只能接收4、5個(gè)臺(tái)”。完整版和簡(jiǎn)化版的TEA5767調(diào)頻收音模塊實(shí)物照片如圖1、圖2所示。從實(shí)物照片可以看出，簡(jiǎn)化版模塊上的元件數(shù)量比完整版模塊上的元件數(shù)量有所減少，即電路作了適當(dāng)?shù)木?jiǎn)，我想這也是簡(jiǎn)化版稱呼的由來(lái)吧；元件減少了，成本自然降低了，簡(jiǎn)化版模塊自然比完整版模塊便宜啦。簡(jiǎn)化版稱呼的由來(lái)與價(jià)格便宜我們從實(shí)物對(duì)比可以分析出來(lái)，那么簡(jiǎn)化版與完整版相比是不是性能也被“簡(jiǎn)化”了？真的像商家所說(shuō)的那樣“簡(jiǎn)化版和完整版相比，非立體聲而且頻段和接收能力有弱化，簡(jiǎn)化版只能接收4、5個(gè)臺(tái)”？商家的這句話表達(dá)出了簡(jiǎn)化版模塊的三個(gè)問(wèn)題：不是立體聲音頻輸出、收音接收頻段變窄、靈敏度降低了。真的如此嗎？如果真的存在上述三個(gè)問(wèn)題，廠家為什么還要生產(chǎn)簡(jiǎn)化版模塊？他還有市場(chǎng)生存空間嗎？這一連串的問(wèn)題激發(fā)了我的探究欲望，我決定同時(shí)購(gòu)買簡(jiǎn)化版模塊、完整版模塊，進(jìn)行對(duì)比測(cè)試，一探究竟，揭開(kāi)這些“謎團(tuán)”。測(cè)試環(huán)境北京市區(qū)，鋼筋水泥澆筑樓房的8層。80cm軟導(dǎo)線作為接收天線。模塊輸出的音頻信號(hào)送入立體聲有源音箱放大?？刂齐娐啡鐖D3所示，在萬(wàn)能板上搭焊的電路實(shí)物照片如圖4所示，數(shù)碼管用來(lái)顯示接收電臺(tái)的頻率?？刂栖浖肅語(yǔ)言編寫，編譯環(huán)境為KeilμVision3。單片機(jī)與模塊之間采用I2C總線通信方式。簡(jiǎn)化版模塊、完整版模塊各一塊，iAUDIOU2MP3播放器一臺(tái)（其內(nèi)部也是采用TEA5767調(diào)頻收音模塊來(lái)接收調(diào)頻廣播），三者進(jìn)行對(duì)比測(cè)試。TEA5767調(diào)頻收音模塊的各控制字節(jié)的含義及基本控制方法可參看TEA5767HN芯片技術(shù)文檔。這里不再贅述。初步測(cè)試——效果令人滿意測(cè)試方法：筆者居住的地區(qū)有14個(gè)調(diào)頻廣播電臺(tái)，將這些電臺(tái)的頻率逐一通過(guò)單片機(jī)寫入模塊進(jìn)行接收，即人工指定接收頻率。這14個(gè)調(diào)頻廣播電臺(tái)的頻率分布如表1所列。測(cè)試結(jié)果讓筆者很驚喜，簡(jiǎn)化版模塊14個(gè)電臺(tái)全部順利接收到了，除了接收中央人民廣播電臺(tái)音樂(lè)之聲90.0MHz背景噪聲大些外，其他臺(tái)聲音干凈清晰，尤其是收聽(tīng)音樂(lè)類節(jié)目時(shí)，立體感很強(qiáng)，音質(zhì)優(yōu)美動(dòng)聽(tīng)，TEA5767調(diào)頻收音模塊完全可以作為音響系統(tǒng)中的優(yōu)質(zhì)節(jié)目源。完整版模塊接收這14個(gè)電臺(tái)自然不在話下了，接收中央人民廣播電臺(tái)音樂(lè)之聲90.0MHz也有背景噪聲。iAUDIOU2MP3播放器接收中央人民廣播電臺(tái)音樂(lè)之聲90.0MHz、北京音樂(lè)臺(tái)97.4MHz有背景噪聲。測(cè)試結(jié)論：在接收電臺(tái)的同時(shí)，用單片機(jī)讀取TEA5767HN的立體聲指示位，此位指示為1，表明是立體聲接收狀態(tài)，實(shí)際收聽(tīng)效果也證明了簡(jiǎn)化版模塊是立體聲音頻輸出。波段低端的北京文藝臺(tái)87.6MHz與波段高端的北京城市管理廣播107.3MHz都順利接收到了，可以證明簡(jiǎn)化版模塊接收頻段范圍符合我國(guó)的調(diào)頻廣播頻率范圍87～108MHz。主觀感覺(jué)簡(jiǎn)化版模塊的工作效果令人滿意。靈敏度檢測(cè)——確有降低測(cè)試方法：人工設(shè)定接收頻率，每接收一個(gè)電臺(tái)，都用單片機(jī)讀取一次TEA5767HN內(nèi)部的ADC電平值，并通過(guò)數(shù)碼管顯示（原來(lái)數(shù)碼管是用來(lái)顯示電臺(tái)頻率的）。測(cè)試結(jié)果如表2所列。測(cè)試結(jié)論：從TEA5767HN的內(nèi)部組成電路方框圖可知，ADC電平值反映了接收電臺(tái)的信號(hào)強(qiáng)度，但是這個(gè)信號(hào)強(qiáng)度也和模塊的靈敏度有關(guān)，在測(cè)試環(huán)境和測(cè)試條件都相同的情況下，接收相同的電臺(tái)，靈敏度高則ADC電平值也相應(yīng)提高，靈敏度低則ADC電平值也相應(yīng)降低。從表2的測(cè)試結(jié)果可以看出，簡(jiǎn)化版模塊確實(shí)比完整版模塊靈敏度降低了。自動(dòng)搜臺(tái)檢測(cè)程序的編寫探討上面的測(cè)試都是人工設(shè)定接收頻率，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中要通過(guò)單片機(jī)的控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)搜索電臺(tái)，這樣才具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。自動(dòng)搜臺(tái)的檢測(cè)與判斷要由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。1.傳統(tǒng)自動(dòng)搜臺(tái)的軟件操作流程（以向上搜索為例）這種搜索方式是技術(shù)文檔推薦的操作流程。流程圖如圖5所示。從流程圖中可以看到，判斷是否搜索到有效電臺(tái)要經(jīng)過(guò)兩個(gè)判斷過(guò)程。第一步，中頻判斷。讀取TEA5767內(nèi)中頻計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值，此計(jì)數(shù)值代表了中頻頻率，判斷中頻頻率是否符合要求，即中頻頻率是否在0x31至0x3e范圍內(nèi)，如果符合要求則進(jìn)行第二步判斷。0x31至0x3e的范圍是技術(shù)文檔中給出的中頻范圍。第二步，電平判斷。讀取TEA5767內(nèi)ADC電平值，此值代表了接收電臺(tái)的信號(hào)強(qiáng)度，如果電平值大于設(shè)定的閾值，則證明搜索到了一個(gè)有效電臺(tái)，此時(shí)可以停止搜索，收聽(tīng)這個(gè)電臺(tái)的廣播了。如果想繼續(xù)搜索其他電臺(tái)，則從流程圖中的S點(diǎn)重復(fù)這些判斷步驟就可以了。ADC電平值的范圍是0～15，設(shè)定的閾值要在這個(gè)范圍之內(nèi)，閾值太小會(huì)出現(xiàn)假臺(tái)，閾值太大會(huì)漏臺(tái)。在上面兩步的判斷過(guò)程中，只要有一步不符合要求，就返回S點(diǎn)，增加步進(jìn)值后繼續(xù)搜索，直至兩步判斷都通過(guò)為止。當(dāng)頻率增加到頻段上限值（即BLF=1）時(shí)，退出自動(dòng)搜索狀態(tài)。之所以要作兩步判斷，是為了排除假臺(tái)（電臺(tái)的鏡像頻率）及干擾信號(hào)引起的誤動(dòng)作。按照上面的流程圖筆者編寫了自動(dòng)搜索程序，用此程序控制簡(jiǎn)化版模塊時(shí)，將電平判斷中的閾值根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行了合理的設(shè)置后，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)搜索，但是效果不理想。14個(gè)電臺(tái)都搜索到了，也搜索到了4個(gè)假臺(tái)。將電平判斷中的閾值調(diào)高后，搜索到假臺(tái)的問(wèn)題雖然消失了，又出現(xiàn)了漏臺(tái)的問(wèn)題，有3個(gè)信號(hào)較弱的電臺(tái)在自動(dòng)搜索中漏掉了。不管怎樣調(diào)整閾值，出現(xiàn)假臺(tái)和漏臺(tái)的問(wèn)題都無(wú)法兼顧解決，總是顧此失彼。完整版模塊用此程序控制時(shí)同樣存在相同的問(wèn)題。2.問(wèn)題的分析漏臺(tái)的問(wèn)題容易理解，由于閾值設(shè)置偏高，弱臺(tái)的ADC值低于此閾值，就被判斷程序排除掉了，引起了漏臺(tái)。

在出現(xiàn)假臺(tái)的時(shí)候，筆者發(fā)現(xiàn)了如下規(guī)律：假臺(tái)都是出現(xiàn)在有效電臺(tái)的兩側(cè)，可以收聽(tīng)，但效果很差；有效電臺(tái)左側(cè)的假臺(tái)頻率為f假=f－100kHz，有效電臺(tái)右側(cè)的假臺(tái)頻率為f假=f＋100kHz，f為有效臺(tái)的頻率。之所以可以搜索到假臺(tái)，是因?yàn)榧倥_(tái)的頻率和有效臺(tái)的頻率很接近，假臺(tái)的信號(hào)頻率經(jīng)過(guò)混頻后也可以得到225kHz左右的中頻信號(hào)，從而進(jìn)入中頻放大器得到放大，放大后可以由ADC電路轉(zhuǎn)換出ADC電平值，當(dāng)ADC電平值大于或等于程序中的檢測(cè)閾值時(shí)，就被認(rèn)為是“有效臺(tái)”了。因?yàn)榧倥_(tái)處于有效臺(tái)的兩側(cè)，是有效臺(tái)的鏡像頻率，所以假臺(tái)的信號(hào)強(qiáng)度要比有效臺(tái)弱，ADC值自然也比有效臺(tái)低了，既然ADC電平值存在區(qū)別，就可以利用這個(gè)差異排除假臺(tái)，選出有效臺(tái)了。筆者根據(jù)上述分析思路設(shè)計(jì)出了下面的自動(dòng)搜臺(tái)判斷方法。3.兩次ADC電平閾值判斷，逐次逼近搜臺(tái)法這種自動(dòng)搜臺(tái)方法的流程圖如圖6所示。仍以向上搜索為例。

在此方法中，筆者去掉了中頻判斷環(huán)節(jié)，因?yàn)榧倥_(tái)的信號(hào)頻率經(jīng)過(guò)混頻后也可以得到225kHz左右的中頻信號(hào)，因此中頻判斷環(huán)節(jié)不能夠把假臺(tái)排查出來(lái)。工作流程分析第一次ADC電平閾值判斷，這是對(duì)電臺(tái)的初篩。這時(shí)的閾值1設(shè)置得比較低（低于閾值2），這樣的設(shè)置是為了避免漏掉信號(hào)弱的弱臺(tái)。如果ADC值小于閾值1，則認(rèn)為無(wú)臺(tái)，返回S點(diǎn)增加步進(jìn)值后繼續(xù)搜索。如果ADC值大于等于閾值1，則認(rèn)為搜索到一個(gè)電臺(tái)，此時(shí)將f增加100kHz，并寫入模塊，之后進(jìn)行第二次ADC電平閾值判斷。第二次ADC電平閾值判斷，如果f增加100kHz后檢測(cè)到的ADC值大于等于閾值2（閾值2大于閾值1），則f增加100kHz后接收的電臺(tái)是有效臺(tái)，在第一次ADC電平閾值判斷中用頻率f搜索到的是假臺(tái)，因?yàn)榧倥_(tái)的信號(hào)強(qiáng)度要比有效臺(tái)弱（閾值1<閾值2）。這樣通過(guò)第二次ADC電平閾值判斷，將有效臺(tái)左側(cè)的假臺(tái)排除掉了。如果f增加100kHz后檢測(cè)到的ADC值小于閾值2，則在第一次ADC電平閾值判斷中用頻率f搜索到的是有效臺(tái)，此時(shí)要將先前增加的100kHz減掉，并寫入模塊。在第二次ADC電平閾值判斷結(jié)束后，如果想繼續(xù)搜索，則在當(dāng)前的頻率基礎(chǔ)上增加100kHz，之后返回S點(diǎn)繼續(xù)搜索。在當(dāng)前的頻率基礎(chǔ)上增加100kHz的目的是消除有效臺(tái)右側(cè)的假臺(tái)。向下搜索的流程與向上搜索的流程相同，只是要將f加步進(jìn)值改為f減步進(jìn)值，讀者可參照?qǐng)D6畫出流程圖。筆者用這種搜索判斷方法編寫了自動(dòng)搜臺(tái)程序。在合理的設(shè)置閾值1與閾值2后，在自動(dòng)搜臺(tái)時(shí)既無(wú)假臺(tái)出現(xiàn)，也沒(méi)有漏掉弱臺(tái)，在兩個(gè)版本的收音模塊上應(yīng)用效果都比較理想。至于商家所說(shuō)的“簡(jiǎn)化版只能接收4、5個(gè)臺(tái)”，應(yīng)當(dāng)是自動(dòng)搜索程序沒(méi)有編寫好產(chǎn)生