机床线路设计毕业论文

毕 业 论 文题目 基于单片机的数字 FM 收音机设计学生姓名 孙瑞 学号 13021101 班 级： 130211 专 业： 电气制动化技术 分 院： 工程技术分院 指导教师： 杨华 2015 年 11 月 20 日长春职业技术学院毕业论文（设计）专用纸I目 录摘 要 .II1 基于单片机的 FM 收音机工作原理 .11.1 FM 收音机的基本工作原理 .11.2 数字调节 FM 收音机的工作原理 .11.3 用单片机完成数字调节的 FM 收音机的功能设计 .22 硬件电路设计 .32.1 硬件组成 .32.1.1 数字 FM 收音机系统控制中心单片机 .32.1.2 收音功放芯片 TDA2030 .42.1.3 PT2257 音量模块 .52.1.4 FM 收音模块 .62.2 FM 电路及其设计 .82.3 单片机控制与显示电路 .102.4 供电电路与放大电路 .103 软件设计 .123.1 键盘与显示函数设计 .133.1.1 LCD 液晶显示函数 .133.1.2 键盘读键子程序 .143.2 数字调节与收音控制程序设计 .143.2.1 EA5767HN 读写寄存器 .143.2.2 TEA5767HN 的数据传输 .183.2.3 TEA5767HN 的读写流程 .183.2.4 收音模块的初始化 .18结 论 .21参考文献 .22致 谢 .23长春职业技术学院毕业论文（设计）专用纸II基于单片机的数字 FM 收音机设计摘 要本文在具体分析了 STC89C52 单片机的技术特点与数字 FM 收音机的基础上，提出了采用单片机控制收音机实现数字调频的方法，并给出了具体的软硬件设计。该系统利主要由 STC89C52 单片机、液晶显示器、按键、调频收音模块TEA5767、功放 LM386 组成 1。实际运行时，用 TEA5767 搜索频率，利用单片机 STC89C52 控制处理，经 LM386 芯片放大音频功率同时再通过液晶显示器显示频率，最终实现 87.5MHz108MHz 调频广播的接收。相关的功能验证实验表明，本系统达到了既定的设计目标。关键词：单片机技术；收音机；频率搜索；液晶显示长春职业技术学院毕业论文（设计）专用纸第 1 页 共 28 页序 言当前时代，虽然电视、手机、互联网等媒体和各种便携式娱乐设备已经普及到千家万户，但传统的收音机在丰富的娱乐媒介中任然占有重要地位。随着信息化的发展，收音机逐渐数字化，集成化，而且成本越来越低，这使得在各种设备中嵌入收音机的现象更加普遍。例如，本文所要论述的是通过单片机来控制 TEA5767 模块及驱动液晶显示器实现 FM 收音并显示频率。TEA5767HN 是由 PHILIPS 公司推出的针对低电压应用的单芯片数字调谐 FM 立体声收音机芯片,其内集成了完整的 IF 频率选择和鉴频系统，只需很少的低成本外围元件，就可实现 FM 收音机的全部功能。另外，它具有高性能的 RF AGC 电路，其接收灵敏度高；参考频率选择灵活；可实现自动搜台 2。TEA5767 系列单片数字收音机就被广泛地应用在数字音响，便携式CD、VCD、DVD、MP3、MP4、手机、PDA 等数字消费电子系统中。但是该数字收音机芯片与传统的超外差式收音机的调谐原理不太相同，传统的超外差式收音机的固定频率为 10.7MZ，而 TEA5767 系列数字收音机的固定中频为 225KHz，由于固定中频不同，锁相环系统的软件控制就有很大的差别，这就给广大芯片应用设计者带来一定的难度。本设计采用宏晶科技生产的 8 位微控制器 STC89C52 来控制数字收音机模块TEA5767，构成一个 FM 数字收音机系统。该收音机的设计具有电路简单易懂、体积小、易调谐的特点，同时该收音机系统还具有抗干扰能力强，频带宽、音质好的优点。本次设计研究的 FM 收音机分为硬件电路和程序设计两个方面。从硬件电路来说，数 字 调 频 收 音 机 系 统 主 要 由 STC89C52 单片机、液晶显示器、按键、调频收音模块TEA5767、功放 LM386 组成，主要是实现所需电压值、稳压、搜台、控制和频率显示等方面功能。实际运行时，STC89C52 单 片 机 作 为 CPU 进 行 总 体 控 制 3， 液晶显示器显示电台频率，四个按键 SW1SW4 起调频选台作用（按下按键 SW1 电台频率增加，按下按键 SW2 电台频率减少，按下按键 SW3 电台上调，按下按键 SW34 电台下调），TEA5767 搜索频率,LM386 芯片放大音频功率，最终实现 87.5MHz108MHz 调频广播的接收；从系统程序来说，主要是如何将电台频率换算出 PLL 控制字写入TEA5767，以及 PLL 控制字转换成频率送显示。相关的实验表明，本系统达到了既定长春职业技术学院毕业论文（设计）专用纸第 2 页 共 28 页的设计目标。长春职业技术学院毕业论文（设计）专用纸11 基于单片机的 FM 收音机工作原理1.1 FM 收音机的基本工作原理 FM 收音机由输入回路、高放回路、本振回路、混频回路、中放回路、鉴频回路和音频功率放大器组成。如图 1-1 所示。调频的接收天线以耳机的地线替代，也可直接插上配给的天线 ANT，二者工作原理相同。调频广播的高频信号输入回路直接经电容 C、L 组成的 LC 振荡回路，实际上构成一带通滤波器，其通频带为 88MHz108MHz。在集成块内部接受的调频信号经过高频放大，谐振放大。被放大的信号与本地振荡器产生的本振信号在内部进行 FM 混频，混频后输出。图 1-1 FM 收音机原理框图FM 混频信号由 FM 中频回路进行选择，提取以中频 10.7MHz 为载波的调频波。该中频选择回路由 10.7MHz 滤波器构成。中频调制波经中放电路进行中频放大，然后进行鉴频得到音频信号，经功率放大输出，耦合到扬声器，还原为声音。此外，因在调频波段未收到电台信号时，内部增益处于失控而产生的噪声很大。为此，通过检出无信号时的控制电平，控制静噪电路工作，使音频放大器处于微放大状态，从而达到静噪功能。1.2 数字调节 FM 收音机的工作原理此设计的基本原理与上述传统收音机的原理相似，在此不再累述。主要组成部分有单片机、存储器、功放、收音芯片。此处介绍不同之处。此方案通过单片机根据键盘输入，通过 I2C 对 TEA5767 模块的控制寄存器进行读写操作，以实现 TEA5767 模块的自动手动搜索功能，音频信号经过由 TDA2822 构成的功放电路放大处理由扬声器输出。并将从 TEA5767 模块中读取的频率字换算后显长春职业技术学院毕业论文（设计）专用纸2示在 LCD 上。按存储键时，单片机将频率字写入 24c02 实现存台功能，按读取键即可收听所存电台。1.3 用单片机完成数字调节的 FM 收音机的功能设计该设计分为两部分：硬件电路和程序。硬件电路包括控制模块、FM 调频模块、电源供电模块和接收模块四部分。主控制器采用的是单片机 STC89C52，调频模块采用的是 TEA5767 芯片，电源供电模块可采用电池直接供电或通过变压设备得到要求的电源。本设计采用模块化设计，整个系统由 MCU 控制模块、TEA5767 模块、音量控制模块和功放模块显示模块组成，系统的整体方案框图如图 1-2 所示：图 1-2 系统框图从图 1-2 中可以看出，MCU 控制模块仅仅通过 I2C 总线与收音模块连接并控制收音机工作。本设计使用单片机 P3 口的两个 IO 脚来模拟 I2C 总线的SDA 和 SCL 时序并与 TEA5767 通信；TEA5767 输出的左右声道音频信号可通过音量控制模块进行前级放大及音量控制，然后输入到 TDA7057 进行后级功率放大，最后输出到扬声器。单片机可通过 I2C 总线进行音量调节；ROM 存储模块主要用于存储电台数据、音量数据和时钟数据，为存储和读取数据带来方便。系统可通过按键进行操作，通过 MCU 检测按键信号并经单片机实现手动搜台、自动搜台、音量控制、时钟调整等功能，各项操作提示和操作结果均可通过 LCD 显示出来。稳压电源模块产生的 5V 和 3.3V 电压可分别为各个模块器件供电。长春职业技术学院毕业论文（设计）专用纸3第 2 章 硬件电路2.1 主控电路1. 引脚描述单片机的基本系统也称为最小系统，这种系统所选择的单片机内部资源已能满足系统的硬件需求，不需外接存储器或 I/O 接口，含有时钟电路和复位电路，外由电源供电。这种单片机内一定含有用户的程序存储器，用户程序写入到内部只读程序存储器。单片机 STC89C52 采用双列直插封装（DIP），有 40 个引脚。该单片机采用 ATMEL 公司的高密度非易失性存储技术制造，与美国Intel 公司生产的 MCS-51 系列单片机的指令和引脚设置兼容。如图 2-1 所示为STC89C52 的引脚结构图。 图 2-1 STC89C52 单片机外形图及引脚图STC89C52 在本设计中发挥着至关重要的作用，它是这个系统的控制核心。STC89C52 与外围的硬件相连，向 FM 收音模块发出指令，决定自动搜索或手动搜索模式。再通过读按键的方式判断外围电路的指令，该指令经过单片机分析后直接向收音模块发出信号，收音模块在收到信号后，响应外围电路的指令，调整收音的频道。收音的频道经过单片机的 处理之后，将所搜索到的频率显示在 LCD1602 液晶显示屏上。长春职业技术学院毕业论文（设计）专用纸42.1.2 收音功放芯片 TDA2030收音机系统直接接收到的信号一般都比较微弱，因此需要用通过功率放大器把信号放大之后在用扬声器输出。这个环节需要选用一个体积小、输出功率大、失真小的音频功放芯片。德律风根生产的 TDA2030 采用 V 型 5 脚单列直插式塑料封装结构。按引脚的形状引可分为 H 型和 V 型。该集成电路广泛应用于汽车立体声收录音机、中功率音响设备，具有内部保护电路。具体外形如图 2-2，引脚功能如表 2-1，具体参数如表 2-2图 2-2 TDA2030 外形图表 2-1 TDA2030 功能引脚表 2-2 TDA2030 主要参数表长春