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文檔簡介
1、<p> 小信號(hào)調(diào)頻發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)</p><p><b> 摘要</b></p><p> 調(diào)頻發(fā)射機(jī)作為一種簡單的通信工具,由于它不需要中轉(zhuǎn)站和地面交換機(jī)站支持,就可以進(jìn)行有效的移動(dòng)通信,因此深受人的歡迎。目前它廣泛用于生產(chǎn)、保安、野外工程等領(lǐng)域的小范圍移動(dòng)通信中。</p><p> 本次設(shè)計(jì)的調(diào)頻發(fā)射機(jī)是將單片機(jī)和調(diào)頻
2、發(fā)射機(jī)結(jié)合,用單片機(jī)PB0,PB1,PB2作為與BH1415F的通訊端口,通過改變PB0,PB1,PB2傳送的高低電平從而改變BH1415F的發(fā)射頻率。同時(shí)又用單片機(jī)去控制四個(gè)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)的去顯示調(diào)頻發(fā)射機(jī)所發(fā)送的頻率。調(diào)頻發(fā)射機(jī)主要采用了一片BH1415F的芯片。BH1415F具有提高信噪比(S/N)的預(yù)加重電路、防止信號(hào)過調(diào)的限幅電路、控制信號(hào)頻率的低通濾波電路(LPF)、產(chǎn)生立體聲復(fù)合信號(hào)的立體聲調(diào)制電路、調(diào)頻發(fā)射的鎖相環(huán)電路(PL
3、L)組成。</p><p> 關(guān)鍵字:單片機(jī) 數(shù)字化控制 BH1415F 調(diào)頻發(fā)射 </p><p> Abstract </p><p> FM Transmitter as a simple communication tool, because it does not need transit and ground stations to suppor
4、t the switch to mobile communications can be effective, it was welcomed by the people. It is widely used in current production, security, field engineering and other fields of small-scale mobile communication projects.&l
5、t;/p><p> The FM transmitter is designed microcontroller and FM transmitter combined with MCU PB0, PB1, PB2 and BH1415F as communication ports, by changing the PB0, PB1, PB2 high-low transfer thus changing the
6、 transmitting frequency BH1415F. At the same time with the microcontroller to control the dynamics of the four digital FM transmitter to display the transmit frequency. FM transmitters are mainly used a BH1415F chips. BH
7、1415F with improved signal to noise ratio(S/N) of pre-emphasis circuit to prevent</p><p> Key words: Single chip, Digital control , BH1415F, FM transmitter </p><p><b> 目錄</b><
8、;/p><p><b> 摘要I</b></p><p> AbstractII</p><p><b> 目錄III</b></p><p><b> 前言V</b></p><p> 1 FM收音機(jī)概述1</p><
9、;p> 1.1 發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)的簡單概述1</p><p> 1.2典型數(shù)字式調(diào)頻發(fā)射機(jī)組成2</p><p> 1.3 發(fā)射機(jī)的調(diào)制方案3</p><p> 2 方案論證與硬件選擇4</p><p> 2.1 采用分立元件設(shè)計(jì)4</p><p> 2.2 采用集成FM調(diào)制芯片設(shè)計(jì)5&
10、lt;/p><p> 2.2.1芯片簡介6</p><p> 2.2.2 特點(diǎn)6</p><p> 2.2.3 電路應(yīng)用說明6</p><p><b> 2.3控制模塊8</b></p><p> 2.3.1 STC89C52外形和引腳8</p><p>
11、 2.3.2 STC89C52主要功能10</p><p> 2.3.3 單片機(jī)總控制電路10</p><p> 2.4電源模塊14</p><p> 2.4.1系統(tǒng)供電單元介紹14</p><p> 2.5數(shù)碼管顯示器15</p><p> 2.5.1 數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)16</p>
12、<p> 2.5.2 數(shù)碼管的外部結(jié)構(gòu)16</p><p><b> 3 電路設(shè)計(jì)18</b></p><p> 3.1 BH1415FM調(diào)制模塊18</p><p> 3.1.1 音頻放大輸入電路19</p><p> 3.1.2調(diào)制電路20</p><p>
13、 3.1.3 選頻以及功率放大21</p><p> 3.1.4 電源電路22</p><p> 3.2單片機(jī)電路22</p><p> 4 程序設(shè)計(jì)24</p><p> 4.1 程序流程圖24</p><p> 4.2 軟件部分的調(diào)試25</p><p> 4.3系
14、統(tǒng)整體調(diào)試28</p><p><b> 總結(jié)29</b></p><p><b> 致謝30</b></p><p><b> 參考文獻(xiàn)31</b></p><p><b> 附錄32</b></p><p>&
15、lt;b> 附 錄I32</b></p><p><b> 附 錄II32</b></p><p><b> 前言</b></p><p> 隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的日新月異,各種電子產(chǎn)品層出不窮,人們?cè)谧非蟾呖萍棘F(xiàn)代化的同時(shí),也越來越強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的方便攜帶性了,車載產(chǎn)品便是眾多新型電子產(chǎn)品中很具有
16、代表性的。以前在車?yán)锏囊魳凡シ旁O(shè)備一般就是磁帶機(jī)、CD機(jī)之類,但他們都是播放的磁帶或者碟片,容量不僅小,而且在狹小的車?yán)镆鼡Q磁帶或者碟片也不是一件輕而易舉的事,更何況在行車過程中進(jìn)行這樣的換碟操作還有可能帶來危險(xiǎn),而如果選用MP3來播放的話,那么不僅能夠儲(chǔ)存大容量的歌曲,而且切換歌曲也只需要輕輕地按一個(gè)鍵就搞定了。我們這次的設(shè)計(jì)便是設(shè)計(jì)一種車載MP3的轉(zhuǎn)化發(fā)射器,它是用來將MP3里面的音頻文件轉(zhuǎn)化成為調(diào)頻信號(hào)發(fā)射出去,再利用幾乎每輛車
17、都有配備的收音機(jī)來達(dá)到接受MP3音樂的目的。</p><p> 一般來說,BA1404對(duì)于一般的調(diào)頻發(fā)射已經(jīng)足夠了,但它卻有一個(gè)致命的缺點(diǎn):沒有鎖相環(huán)電路,既PLL,頻率很不穩(wěn)定,容易跑頻!對(duì)于要求高一點(diǎn)的地方就不合適了,為此廣大調(diào)頻發(fā)燒友紛紛出謀劃策為它加鎖相環(huán)電路。但是象通用的數(shù)字集成電路4000系列+74系列的和一些專用的高頻鎖相環(huán)電路等如MC145152和MC1415170等這些電路,但它們都很復(fù)雜,電
18、路的調(diào)試十分麻煩,不易成功。而運(yùn)用新型集成芯片BH1414-1417系列,相當(dāng)于BA1404+PLL,則可以比較方便地設(shè)計(jì)各種調(diào)頻電路。用BH1415設(shè)計(jì)的電路,采用單片機(jī)控制發(fā)射頻率,外圍用鍵盤控制發(fā)射不同的頻率,并且用液晶顯示其發(fā)射頻率的值,操作十分方便,且發(fā)射頻率可以在一定范圍內(nèi)任意設(shè)置,頻率穩(wěn)定比較容易調(diào)試。</p><p><b> 1 FM收音機(jī)概述</b></p>
19、<p> 1.1 發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)的簡單概述</p><p><b> ?。?)發(fā)射系統(tǒng)</b></p><p> 現(xiàn)在的無線電發(fā)射機(jī)是產(chǎn)生和發(fā)送無線電信號(hào)的裝置,與一般的無線電發(fā)訊機(jī)的基本組成一樣,無線電廣播發(fā)射機(jī)也是由載波發(fā)生器,調(diào)制器,變頻器,高頻放大器和發(fā)射天線這些基本部分組成。</p><p> 其工作原理是:通
20、過調(diào)制器,聲音信號(hào)調(diào)制載波產(chǎn)生已調(diào)波信號(hào),然后由變頻器將已調(diào)載波信號(hào)搬移到發(fā)生頻率上,接著經(jīng)高頻功率放大后推動(dòng)發(fā)射天線,由發(fā)射天線將射頻信號(hào)功率轉(zhuǎn)變成電磁波輻射出去。首先將音頻信號(hào)和高頻載波調(diào)制為調(diào)頻波,使高頻載波的頻率隨音頻信號(hào)發(fā)生變化,再對(duì)所產(chǎn)生的高頻信號(hào)進(jìn)行放大,激勵(lì),功放和一系列的阻抗匹配,使信號(hào)輸出到天線,發(fā)送出去的裝置.高頻信號(hào)的產(chǎn)生現(xiàn)在有頻率合成,PLL等方式.現(xiàn)在我國的商業(yè)調(diào)頻廣播的頻率范圍為88-108MHZ,校園為7
21、6-87MHZ,西方國家為70-90MHZ。</p><p> 圖1.1 無線電發(fā)射機(jī)方框圖</p><p><b> ?。?)接收系統(tǒng)</b></p><p> 天線接收到的高頻信號(hào)通過輸入電路與收音機(jī)的本機(jī)振蕩頻率(其頻率較外來高頻信號(hào)高一個(gè)固定中頻,我國中頻標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為465KHZ)一起送入變頻管內(nèi)混合——變頻,在變頻級(jí)的負(fù)載回路(選頻
22、)產(chǎn)生一個(gè)新頻率即通過差頻產(chǎn)生的中頻,中頻只改變了載波的頻率,原來的音頻包絡(luò)線并沒有改變,中頻信號(hào)可以更好地得到放大,中頻信號(hào)經(jīng)檢波并濾除高頻信號(hào)。再經(jīng)低放,功率放大后,推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。</p><p> 圖1.2 無線電接收方框圖</p><p> 1.2典型數(shù)字式調(diào)頻發(fā)射機(jī)組成</p><p> 對(duì)于數(shù)字調(diào)頻發(fā)射機(jī),調(diào)頻就是頻率調(diào)制,所謂頻率調(diào)制就是原
23、來等幅恒頻的高頻信號(hào)的頻率,隨著調(diào)制信號(hào)(音頻信號(hào))的幅度變化而變化,調(diào)頻發(fā)射機(jī)就是發(fā)送這些頻率調(diào)制的無線電信號(hào),經(jīng)過解調(diào)還原成原信號(hào)的電子設(shè)備。FM調(diào)頻發(fā)射機(jī)主要由PLL鎖相環(huán)、功率放大模塊、射頻分配、功率合成、以及吸收負(fù)載、控制電路、電源等單元。本設(shè)計(jì)就是用單片機(jī)控制集成了上述所有FM功能的專用芯片,并在LED數(shù)碼管上顯示當(dāng)前的頻率信息,設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字FM調(diào)頻發(fā)射機(jī)系統(tǒng)。</p><p> 這次設(shè)計(jì)采用了模塊
24、化設(shè)計(jì),整個(gè)系統(tǒng)由控制模塊、FM模塊、電源模塊、顯示模塊和功放模塊組成,系統(tǒng)的整體方案框圖如下圖1-3:</p><p> 圖1.3系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)框圖</p><p> 1.3 發(fā)射機(jī)的調(diào)制方案</p><p> 調(diào)頻發(fā)射機(jī)可分為中頻調(diào)制發(fā)射機(jī)和鎖相環(huán)( Phase2 Locked Loop, PLL )調(diào)制發(fā)射機(jī)。相較于中頻調(diào)制發(fā)射機(jī)而言 ,鎖相調(diào)頻發(fā)射機(jī)電路
25、簡單 ,且具有平坦的寬帶調(diào)制特性 ,只要合理設(shè)計(jì)鎖相環(huán)路的各種參數(shù) ,就可以響應(yīng)頻率較低的調(diào)制信號(hào) ,能夠滿足遙測(cè)系統(tǒng)的需要。下面介紹鎖相環(huán)調(diào)頻發(fā)射機(jī)的原理及設(shè)計(jì)方法 ,并對(duì)其環(huán)路特性進(jìn)行分因此本設(shè)計(jì)采用鎖相調(diào)頻發(fā)射極方案。</p><p> 2 方案論證與硬件選擇</p><p> 2.1 采用分立元件設(shè)計(jì)</p><p><b> 圖2.1 原理
26、框圖</b></p><p> 上面是原理框圖,下面對(duì)各部分的具體作用做一定的解釋: 主振級(jí):是正弦波自激振蕩器,用來產(chǎn)生頻率為75MHz~80MHZ的高頻振蕩信號(hào),由于整個(gè)發(fā)射機(jī)的頻率穩(wěn)定度由它決定,因此要求主振級(jí)有較高的頻率穩(wěn)定度,同時(shí)也有一定的振蕩功率(或電壓),其輸出波形失真要小。 調(diào)頻電路:本部分和主振在同一個(gè)電路單元中,本電路主要的作用是用音頻信號(hào)去改變主振級(jí)產(chǎn)生的高頻小信號(hào)的頻率,使
27、得載波信號(hào)的頻率隨著音頻信號(hào)的幅值變化而變化。這樣就將音頻信號(hào)所攜帶的信息加載到了載波中。緩沖級(jí):其作用主要是將主振級(jí)與激勵(lì)級(jí)進(jìn)行隔離,以減輕后面各級(jí)工作狀態(tài)變化(如負(fù)載變化)對(duì)振蕩頻率穩(wěn)定度的影響以及減小振蕩波形的失真。激勵(lì)級(jí)和輸出網(wǎng)絡(luò):若輸出功率要求較高時(shí),插入激勵(lì)級(jí)來放大信號(hào)功率。由于功放級(jí)往往工作于效率高的丙類工作狀態(tài),其輸出波形不可避免產(chǎn)生了失真,為濾除諧波,輸出網(wǎng)絡(luò)應(yīng)有濾波性能因此主要由諧振電路來完成。另外,輸出網(wǎng)絡(luò)還應(yīng)在負(fù)
28、載(天線)與功放級(jí)之間實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。 音頻信號(hào)輸入:這一部分主要是將聲音信號(hào)加到電路中去,通過LPF后在通過電感和電容的隔離和耦合后加到主振電路中。用它改變載波頻率。</p><p> 2.2 采用集成FM調(diào)制芯片設(shè)計(jì)</p><p> BH1415是rohm公司推出的一個(gè)系列,它的外圍電路以及PCB板完全相同,只是控制頻率的方式不一樣。BH1415是采用的MCU控制,通過單片機(jī)向芯片
29、以時(shí)序電路的送入控制字來達(dá)到控制頻率的作用;而同系列的BH1417是采用對(duì)15、16、17、18四個(gè)腳的高低電平控制來改變發(fā)射頻率,它有16種可設(shè)頻率。若采用BH1417則需要在外圍加數(shù)字電路來達(dá)到通過按鍵控制發(fā)射不同頻率的方法,但考慮到大學(xué)期間接觸單片機(jī)的時(shí)間較多,以往也使用過單片機(jī)來設(shè)計(jì)過電路,對(duì)其使用和編程較為熟悉,所以此次設(shè)計(jì)選用BH1415的芯片。</p><p> 經(jīng)過反復(fù)的論證與分析得出以下結(jié)論:
30、利用分立元件設(shè)計(jì),雖然能夠獲得較好的性能和發(fā)射功率但是存在著設(shè)計(jì)成本高,調(diào)試難度大等缺點(diǎn)。而且本次設(shè)計(jì)任務(wù)對(duì)發(fā)射功率沒有特殊要求,設(shè)計(jì)目標(biāo)主要是針對(duì)家庭以及娛樂場(chǎng)所等方面消費(fèi)類電子</p><p> 本設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì),整個(gè)系統(tǒng)由控制模塊、FM模塊、電源模塊、顯示模塊和功放模塊組成,系統(tǒng)的整體方案框圖如下圖:</p><p> 圖2.2系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)框圖</p><
31、p> FM模塊選擇采用rohm公司生產(chǎn)的BH1415來實(shí)現(xiàn)。</p><p> 控制模塊選擇采用宏晶科技生產(chǎn)的STC89C52芯片來實(shí)現(xiàn)。</p><p> 功放模塊選擇三極管選頻放大電路。</p><p> 顯示模塊選擇LED數(shù)碼管顯示發(fā)射機(jī)的頻率。</p><p> 電源模塊采用三種供電回路。</p><
32、;p> 下面將一一介紹簡單硬件基本資料和選擇該硬件具體原因</p><p><b> 2.2.1芯片簡介</b></p><p> BH1415F 是一種無線音頻傳輸集成電路,它可以將計(jì)算機(jī)聲卡、游戲機(jī)、CD、DVD、MP3、調(diào)音臺(tái)等立體聲音頻信號(hào)進(jìn)行立體聲調(diào)制發(fā)射傳輸,配合普通的調(diào)頻立體聲接收機(jī)就可實(shí)現(xiàn)無線調(diào)頻立體聲傳送。適合用于生產(chǎn)立體聲的無線音箱、無
33、線耳機(jī)、CD、MP3、DVD、PAD、筆記本計(jì)算機(jī)等的無線音頻適配器開發(fā)生產(chǎn)。這個(gè)集成電路是由提高信噪比(S/N)的預(yù)加重電路、防止信號(hào)過調(diào)的限幅電路、控制輸入信號(hào)頻率的低通濾波電路(LPF)、產(chǎn)生立體聲復(fù)合信號(hào)的立體聲調(diào)制電路、調(diào)頻發(fā)射的鎖相環(huán)電路(PLL)組成。</p><p><b> 2.2.2 特點(diǎn)</b></p><p> ?。?)將預(yù)加重電路、限幅電路
34、、低通濾波電路(LPF)一體化,使音頻信號(hào)的質(zhì)</p><p> 量比分立元件的電路(如:BA1404、NJM2035等)有很大改進(jìn)。</p><p> ?。?)導(dǎo)頻方式的立體聲調(diào)制電路。</p><p> ?。?)采用了鎖相環(huán)鎖頻并與調(diào)頻發(fā)射電路一體化,合發(fā)射的頻率非常穩(wěn)定。</p><p> ?。?)采用了MCU 數(shù)據(jù)直接頻率設(shè)定,可設(shè)
35、定70-120MHz頻率,使用上非常方便。</p><p> 2.2.3 電路應(yīng)用說明</p><p><b> ?。?)預(yù)加重電路</b></p><p> 預(yù)加重電路是一個(gè)非線性音頻放大器,它的內(nèi)部工作點(diǎn)為1/2 Vcc,因?yàn)樗欠蔷€性放大器,所以輸入阻抗取決為內(nèi)部電阻R3=43KΩ,預(yù)加重時(shí)間取決于內(nèi)部電阻R2=22.7K 和外部電容
36、C1=2200p。時(shí)間常數(shù)τ=C1R2 ,R1=1K 是一個(gè)限流電阻,防止自激的產(chǎn)生。</p><p><b> ?。?)限幅電路</b></p><p> 限幅電路是由二極管限幅的反相放大器組成,它的內(nèi)部工作點(diǎn)為1/2 Vcc。</p><p><b> ?。?)低通濾波電路</b></p><p&
37、gt; 低通濾波電路是由二階低通反饋放大電路組成,它的分頻點(diǎn)為15KHz。</p><p><b> 公式如下:</b></p><p> Cf=1/ω0 Rf (1.3)</p><p> C1=3Q Cf(1.4)</p><p> C2=Cf/3Q(1.5)</p><p><
38、;b> 運(yùn)算過程如下:</b></p><p> Q=0.577、ω0=1.274 、fc=15KHz</p><p> R1=R2=R3=Rf=100KΩ</p><p> Cf=1/ω0 Rf=1/(2πX1.274X15KX100K)=83.28pF</p><p> C1=3Q Cf =3X0.577X83
39、.28pF=144pF≈150pF</p><p> C2=Cf/3Q=83.28p/(3X0.577)=48≈50pF</p><p><b> ?。?)立體聲調(diào)頻</b></p><p> 音頻信號(hào)從第1腳和第22腳輸入后通過預(yù)加重電路、限幅電路和低通濾波電路后送到混合器(MPX)中,另外由第13、14腳接入7.6MHz晶體的振蕩電路通
40、過200分頻后產(chǎn)生的38KHz副載波信號(hào),同時(shí)38KHz副載波通2分頻產(chǎn)生的19KHz導(dǎo)頻信號(hào)。音頻信號(hào)和38KHz的副載波信號(hào)被多路復(fù)合器進(jìn)行了平衡調(diào)制,產(chǎn)生了一個(gè)主信號(hào)(L+R)和一個(gè)通過DSB 調(diào)制的38KHz 副載波信號(hào)(L-R),并與19KHz導(dǎo)頻信號(hào)組成復(fù)合信號(hào)從第5腳輸出。</p><p><b> (5)FM發(fā)射電路</b></p><p> FM
41、發(fā)射電路采用穩(wěn)定頻率的鎖相環(huán)系統(tǒng)。這一部分由高頻振蕩器、高頻放大器及鎖相環(huán)頻率合成器組成。調(diào)頻調(diào)制由變?nèi)荻O管組成的高頻振蕩器實(shí)現(xiàn),高頻振蕩器是一個(gè)鎖相環(huán)的VCO,立體聲復(fù)合信號(hào)通過它直接進(jìn)行調(diào)頻調(diào)制。</p><p> 高頻振蕩器是由第9腳外部的LC 回路與內(nèi)部電路組成,振蕩信號(hào)經(jīng)過高頻放大器從11腳輸出,同時(shí)輸送到鎖相環(huán)電路進(jìn)行比較后從第7腳輸出一個(gè)信號(hào)對(duì)高頻振蕩器的值進(jìn)行修正,確保</p>
42、<p> 頻率穩(wěn)定。一但頻率超過鎖相環(huán)設(shè)定的頻率,第7 腳將輸出的電平變高;如果是低于設(shè)定頻率,它將輸出的電平變低;相同的時(shí)候,它的電平將不變。</p><p><b> 2.3控制模塊</b></p><p> 控制模塊是本設(shè)計(jì)的核心,通過外圍電路和向TEA5767芯片寫入相關(guān)程序,控制部分要實(shí)現(xiàn)能夠改變收音機(jī)的接收頻率、工作模式、音量等各項(xiàng)參數(shù)的功
43、能。因此必須需要一個(gè)微控制器才能達(dá)到要求,本設(shè)計(jì)采用STC89C52單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心。</p><p> 2.3.1 STC89C52外形和引腳</p><p> 本設(shè)計(jì)采用宏晶科技生產(chǎn)的STC89C52芯片,芯片采用40腳雙列直插式封裝,32個(gè)I/O口,芯片工作電壓3.8~ 5.5V,工作溫度0-70°C(商業(yè)級(jí)),工作頻率可高達(dá)30MHz,芯片的外形和引腳見下圖&
44、lt;/p><p> 圖2.3 STC89C52芯片外形圖</p><p> 圖2.4 STC89C52芯片引腳圖</p><p> 圖2.3和圖2.4為 STC89C52外形和引腳圖,STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。使用高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造,與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。 &l
45、t;/p><p> 1、STC89C52具體介紹如下:</p><p> ?、?主電源引腳(2根)</p><p> VCC(Pin40):電源輸入,接+5V電源</p><p> GND(Pin20):接地線</p><p> ?、谕饨泳д褚_(2根)</p><p> XTAL1(Pin
46、19):片內(nèi)振蕩電路的輸入端</p><p> XTAL2(Pin1):片內(nèi)振蕩電路的輸出端</p><p><b> ?、劭刂埔_(4根)</b></p><p> RST/VPP(Pin9):復(fù)位引腳,引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。</p><p> ALE/PROG(Pin30):地址鎖存允許
47、信號(hào)</p><p> EA/VPP(Pin31):程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通,接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令,如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令。</p><p> PSEN(Pin29):外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。</p><p> ④可編程輸入/輸出引腳(32根)</p><p> STC89C52單片機(jī)有4組8位的可編程I/O口,分
48、別位P0、P1、P2、P3口,每個(gè)口有8位(8根引腳),共32根。</p><p> PO口(Pin39~Pin32):8位雙向I/O口線,名稱為P0.0~P0.7</p><p> P1口(Pin1~Pin8):8位準(zhǔn)雙向I/O口線,名稱為P1.0~P1.7 </p><p> P2口(Pin21~Pin28):8位準(zhǔn)雙向I/O口線,名稱為P2.0~P2.7
49、 </p><p> P3口(Pin10~Pin17):8位準(zhǔn)雙向I/O口線,名稱為P3.0~P3.7</p><p> 2.3.2 STC89C52主要功能</p><p> STC89C52主要功能如下表所示。</p><p> 表2.1 STC89C52主要功能</p><p> 2.3.3 單片機(jī)
50、總控制電路</p><p> 單片機(jī)總控制電路如下圖:</p><p> 圖2.5 單片機(jī)總控制電路</p><p><b> 1.時(shí)鐘電路</b></p><p> STC89C52內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器,引腳RXD和TXD分別是此放大器的輸入端和輸出端。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生
51、。內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路如圖2.6(a) 所示,在RXD和TXD引腳上外接定時(shí)元件,內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體振蕩頻率可以在1.2~12MHz之間選擇,電容值在5~30pF之間選擇,電容值的大小可對(duì)頻率起微調(diào)的作用。</p><p> 外部方式的時(shí)鐘電路如圖2.6(b)所示,RXD接地,TXD接外部振蕩器。對(duì)外部振蕩信號(hào)無特殊要求,只要求保證脈沖寬度,一般采用頻
52、率低于12MHz的方波信號(hào)。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻,產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘P1和P2,供單片機(jī)使用。如下圖所示,RXD接地,TXD接外部振蕩器。對(duì)外部振蕩信號(hào)無特殊要求,只要求保證脈沖寬度,一般采用頻率低于12MHz的方波信號(hào)。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻,產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘P1和P2,供單片機(jī)使用。RXD接地,TXD接外部振蕩器。對(duì)外部振蕩信號(hào)無特殊要求,只要求保證脈沖寬度,一般采用頻率低于12MHz的方波信號(hào)。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器把振蕩
53、頻率兩分頻,產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘P1和P2,供單片機(jī)使用。</p><p> ?。╝)內(nèi)部方式時(shí)鐘電路 (b)外部方式時(shí)鐘電路</p><p><b> 圖2.6時(shí)鐘電路</b></p><p><b> 2.復(fù)位及復(fù)位電路</b></p><p><b> (1)復(fù)位操作
54、</b></p><p> 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為0000H,使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外,當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí),為擺脫困境,也需按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。</p><p> 除PC之外,復(fù)位操作還對(duì)其他一些寄存器有影響,它們的復(fù)位狀態(tài)如表2.2所示。</p><p&
55、gt; 表2.2一些寄存器的復(fù)位狀態(tài)</p><p> ?。?)復(fù)位信號(hào)及其產(chǎn)生</p><p> RST引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端。復(fù)位信號(hào)是高電平有效,其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)24個(gè)振蕩周期(即二個(gè)機(jī)器周期)以上。若使用頗率為6MHz的晶振,則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過4us才能完成復(fù)位操作。</p><p> 產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)的電路邏輯如圖2.7所示:</p>
56、<p> 圖2.7復(fù)位信號(hào)的電路邏輯圖</p><p> 整個(gè)復(fù)位電路包括芯片內(nèi)、外兩部分。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號(hào)(RST)送至施密特觸發(fā)器,再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2時(shí)刻對(duì)施密特觸發(fā)器的輸出進(jìn)行采樣,然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。</p><p> 復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位相按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。</p><p> 上電自動(dòng)復(fù)
57、位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的,其電路如圖2.8(a)所示。這佯,只要電源Vcc的上升時(shí)間不超過1ms,就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位,即接通電源就成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。</p><p> 按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中,按鍵電平復(fù)位是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與Vcc電源接通而實(shí)現(xiàn)的,其電路如圖2.8(b)所示;而按鍵脈沖復(fù)位則是利用RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實(shí)現(xiàn)的,</p><p&g
58、t; 其電路如圖2.8(c)所示:</p><p> ?。╝)上電復(fù)位 (b)按鍵電平復(fù)位 (c)按鍵脈沖復(fù)位</p><p><b> 圖2.8復(fù)位電路</b></p><p> 上述電路圖中的電阻、電容參數(shù)適用于6MHz晶振,能保證復(fù)位信號(hào)高電平持續(xù)時(shí)間大于2個(gè)機(jī)器周期。</p><
59、p> 本系統(tǒng)的復(fù)位電路采用圖2.8(b)上電復(fù)位方式。</p><p><b> 2.4電源模塊 </b></p><p> 高性能的電源管理系統(tǒng)對(duì)于電子系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行是至關(guān)重要的。作為智能車源,電源模塊為系統(tǒng)的控制器,執(zhí)行機(jī)構(gòu),傳感器等各個(gè)模塊提供可靠的工作電壓。設(shè)計(jì)中,除了需要考慮電壓范圍和電流容量等基本參數(shù)之外,還要在電源轉(zhuǎn)換效率、降低噪聲、防止干擾和
60、電路簡單等方面進(jìn)行優(yōu)化,電源管理模塊的功能是對(duì)電池進(jìn)行分配和電壓調(diào)節(jié),為其他各個(gè)模塊的正常工作提供可靠的工作電壓。</p><p> 2.4.1系統(tǒng)供電單元介紹</p><p> 智能車控制系統(tǒng)中,不同電路模塊需要的工作電壓和電流容量各不相同。芯片需要提供5V的工作電壓,而電機(jī)所需的電壓為9V,本設(shè)計(jì)中用到的是9V的電源供電,然后通過三端穩(wěn)壓器LM7805將電壓變換為5V電壓供給電路系
61、統(tǒng)。電源系統(tǒng)的電路圖如圖2.9所示。</p><p> 圖2.9穩(wěn)壓電源轉(zhuǎn)換電路</p><p> 圖2.10 lm7805樣品</p><p> 因?yàn)槿斯潭煞€(wěn)壓電路的使用方便,電子制作中經(jīng)常采用。在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器(當(dāng)然小功率 的條件下不用)。當(dāng)穩(wěn)壓管溫度過高時(shí),穩(wěn)壓性能將變差,甚至損壞。 當(dāng)制作中需要一個(gè)能輸出1.
62、5A以上電流的穩(wěn)壓電源,通常采用幾塊三端穩(wěn)壓電路并聯(lián)起來,使其最大輸出電流為N個(gè)1.5A,但應(yīng)用時(shí)需注意:并聯(lián)使用的集成穩(wěn)壓電路應(yīng)采用同一廠家、同一批號(hào)的產(chǎn)品,以保證參數(shù)的一致。另外在輸出電流上留有一定的余量,以避免個(gè)別集成穩(wěn)壓電路失效時(shí)導(dǎo)致其他電路的連鎖燒毀。</p><p><b> 2.5數(shù)碼管顯示器</b></p><p> 驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)顯示。動(dòng)態(tài)驅(qū)
63、動(dòng)是將所有的數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆畫“a,b,c,d,e,f,g,dp”的同名端連在一起,另外每個(gè)數(shù)碼管中的公共極COM增加位選通控制電路,位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制,通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的COM端,就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控制顯示。</p><p> R1-R8是P1口的上拉電阻, P端口必須外接上拉電阻才能正常輸出“0”和“1”電平,保證P1端口所接的LED數(shù)碼管能夠正常顯示數(shù)字,和軟件相配合來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管
64、顯示頻率。</p><p> 2.5.1 數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p> 數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)有單個(gè)數(shù)碼管和集成數(shù)碼管(即一個(gè)封裝內(nèi)至少有兩個(gè)數(shù)碼管集成在一起)兩種,結(jié)構(gòu)圖如圖2.11 所示,其中(a)為數(shù)碼管的引腳圖,有共陰極和共陽極兩種。本設(shè)計(jì)采用共陽極數(shù)碼管,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖(b)所示。它們都是由基本的7個(gè)條狀的發(fā)光二極管(LED)排列而成的,可實(shí)現(xiàn)數(shù)字“0-9”及少量字符的顯示。另
65、外,為了顯示小數(shù)點(diǎn),增加了1個(gè)點(diǎn)狀的發(fā)光二極管,因此數(shù)碼管就由8個(gè)LED組成,把這些發(fā)光二極管命名為“a、b、c、d、e、f、g、DP”,對(duì)應(yīng)引腳如圖所示。</p><p> 圖2.11 數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳圖</p><p> 2.5.2 數(shù)碼管的外部結(jié)構(gòu)</p><p> 數(shù)碼管的外部結(jié)構(gòu)圖,如圖 2.12 所示。</p><p>
66、; 圖2.12 數(shù)碼管外部結(jié)構(gòu)圖</p><p><b> 3 電路設(shè)計(jì)</b></p><p> 3.1 BH1415FM調(diào)制模塊</p><p> 圖3.1 調(diào)頻發(fā)射模塊原理圖</p><p> 如圖所示為BH1415調(diào)頻發(fā)射模塊的電路設(shè)計(jì)部分該模塊共有四部分組成音頻放大輸入、調(diào)制部分、射頻功率放大、電源。
67、下面對(duì)各個(gè)模塊工作原理以及所需注意的事項(xiàng)進(jìn)行簡要介紹。</p><p> 3.1.1 音頻放大輸入電路</p><p> 圖3.2音頻放大輸入電路</p><p> 如圖所示在音頻輸入部分設(shè)計(jì)了兩個(gè)音頻輸入接口位圖右上方的接口為音頻輸入接口該信號(hào)不能接話筒,因?yàn)樵摬糠州斎霙]有經(jīng)過放大濾波如果直接輸入語音不會(huì)達(dá)到預(yù)定的效果</p><p>
68、; 圖左下方為麥克風(fēng)輸入接口可以直接輸入經(jīng)過麥克風(fēng)轉(zhuǎn)換后的語音信號(hào)</p><p><b> 3.1.2調(diào)制電路</b></p><p> 圖3.3音頻放大輸出電路</p><p> 該部分電路工作原理已經(jīng)在第一章芯片工作原理中介紹這里不再做過多的論述。</p><p> 3.1.3 選頻以及功率放大</
69、p><p><b> 圖3.4 功放電路</b></p><p> 如圖所示該部分為末級(jí)功率放大部分有三極管組成的選頻放大電路最射頻信號(hào)進(jìn)行率波以及功率放大后經(jīng)過電感L3以及電容C3耦合至由L2、L5、C37、C36、C42阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。調(diào)節(jié)C42可以使天線匹配從而使輸出功率達(dá)到最大。</p><p> 3.1.4 電源電路</p>
70、;<p><b> 圖3.5 電源電路</b></p><p> 該部分為由78M05組成的電源電路位單片機(jī)電路和BH1415調(diào)制電路進(jìn)行供電,選頻放大部分有12V直流電源進(jìn)行供電。</p><p><b> 3.2單片機(jī)電路 </b></p><p> 圖3.6 單片機(jī)電路</p>&
71、lt;p> 該模塊主要是對(duì)H1415進(jìn)行頻率設(shè)置以及頻率的顯示,頻率設(shè)置通過安檢S1S2來完成,這兩個(gè)按鍵的功能分別為頻率加頻率減通過這兩個(gè)按鍵來對(duì)發(fā)射頻率進(jìn)行設(shè)置。由于數(shù)碼管顯示原理和單片機(jī)工作原理在前部分已作具體介紹此處不再做過多說明。</p><p><b> 4 程序設(shè)計(jì)</b></p><p><b> 4.1 程序流程圖</b
72、></p><p> 圖4.1 程序流程圖</p><p> 4.2 軟件部分的調(diào)試</p><p> 軟件調(diào)試時(shí),選擇僅先單片機(jī)寫一個(gè)簡單的發(fā)射程序,發(fā)射頻率為99.7MHZ觀察能否正常發(fā)射所設(shè)置的調(diào)頻信號(hào),調(diào)試所用程序如下:</p><p> void KEY(void )</p><p><
73、b> {</b></p><p> uchar key_data;</p><p> P2=0xFF; //鍵盤初始化//</p><p> if((P2&0x03)!=0x03)</p><p><b> { </b><
74、;/p><p> delay(300); </p><p> if((P2&0x03)!=0x03) //防抖動(dòng)測(cè)試//</p><p> { </p><p> key_data=
75、P2&0x03;</p><p> switch(key_data)</p><p><b> {</b></p><p> case 0x02: </p><p><b> //頻率自動(dòng)加//</b></p><p><b> {</
76、b></p><p><b> f_data++;</b></p><p> if(f_data>1080) f_data=875;</p><p> while(key_fr_up==0) </p><p><b> {</b><
77、/p><p> for(i=300;i>0;i--) //設(shè)置等待自動(dòng)加頻率的時(shí)間//</p><p><b> {</b></p><p> delay(50);</p><p> if(key_fr_up==1) break; </p><p><b> }</b
78、></p><p> while(key_fr_up==0) //開始自動(dòng)加頻率//</p><p><b> {</b></p><p><b> f_data++;</b></p><p> if(f_data>1080) f_data=875;</p>&l
79、t;p> for(i=95;i>0;i--) //設(shè)置長時(shí)間按健后,自動(dòng)加數(shù)字的速度//</p><p><b> {</b></p><p> delay(25);</p><p> if(key_fr_up==1) break; </p><p><b> } <
80、/b></p><p><b> } </b></p><p><b> }</b></p><p><b> break;</b></p><p><b> }</b></p><p> case 0x01:
81、 //頻率自動(dòng)減// </p><p><b> {</b></p><p><b> f_data--;</b></p><p> if(f_data<875) f_data=1080;</p><p> while(key_fr_down==0)
82、 </p><p><b> {</b></p><p> for(i=300;i>0;i--) //設(shè)置等待自動(dòng)減頻率的時(shí)間//</p><p><b> {</b></p><p> delay(50);<
83、;/p><p> if(key_fr_down==1) break;</p><p><b> } </b></p><p> while(key_fr_down==0) //開始自動(dòng)減頻率//</p><p><b> {</b></p><p
84、><b> f_data--;</b></p><p> if(f_data<875) f_data=1080; </p><p> for(i=95;i>0;i--) //設(shè)置長時(shí)間按健后,自動(dòng)加數(shù)字的速度//</p><p><b> {</b></p&g
85、t;<p> delay(25);</p><p> if(key_fr_down==1) break; </p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></
86、p><p><b> break;</b></p><p><b> } </b></p><p> case 0xB0: //立體聲控制//</p><p><b> {</b>&l
87、t;/p><p> if(key_LTS_KZ==0)</p><p><b> {</b></p><p> modo=~modo;</p><p> LTS_LED=modo;</p><p><b> }</b></p><p> whi
88、le(key_LTS_KZ==0);</p><p><b> break;</b></p><p><b> }</b></p><p><b> default: </b></p><p><b> {</b></p><p
89、> key_temp=0;</p><p><b> break;</b></p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> } else key_temp=0;</p><p> }
90、 else key_temp=0;</p><p><b> }</b></p><p> 將MP3接入電路,此時(shí)MP3所播放的是英文歌曲“My heart will go on”用示波器觀察11腳的輸出波形時(shí),由于示波器的最大顯示頻率達(dá)不到輸出的99.7MHZ(一般只能達(dá)到20MHZ左右),所以觀察不到穩(wěn)定的波形,所以選擇最直觀的用收音機(jī)接收,調(diào)到99.
91、7MHZ左右,能夠接收模糊得聽到“My heart will go on”歌曲的播放,表示軟件調(diào)試正確。</p><p><b> 4.3系統(tǒng)整體調(diào)試</b></p><p> 將之前調(diào)試好的各個(gè)部分全部連接在一起,進(jìn)行整體調(diào)試。調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)在用連線連接兩塊電路板后,本來用示波器在單片的P3_0,P3_1,P3_2上測(cè)試正確的時(shí)序電路,接上BH1415的板子后發(fā)
92、現(xiàn)有嚴(yán)重的失真。經(jīng)仔細(xì)研究檢查發(fā)現(xiàn),在單片機(jī)送時(shí)序電路時(shí),必須有一個(gè)共同的地線,否則不能正確輸入時(shí)序電路。由于采用的是雙電源供電,而一開始又沒有將兩個(gè)電源的地線連接在一起,沒有公共的地線,所以出現(xiàn)示嚴(yán)重失真,示波器顯示出錯(cuò)誤的電平信號(hào)。將公共地接上后時(shí)序電路就正確了,問題也就解決了。然后將MP3接入到電路中,同樣用收音機(jī)來接受調(diào)頻信號(hào),雖然調(diào)到相應(yīng)的波段能夠接聽到MP3中的歌曲,但是效果不太理想,所以調(diào)整電感,主要是增加或者減小電感環(huán)與
93、環(huán)之間的距離,從而達(dá)到改變壓控振蕩的目的,當(dāng)將線圈距離調(diào)到一個(gè)范圍時(shí),收音機(jī)接聽效果較為清晰,此時(shí)說明為線圈最佳電感值。</p><p><b> 總結(jié) </b></p><p> 電子電路的設(shè)計(jì)是一個(gè)非常綜合性的工作,它需要我們具有豐富的知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。調(diào)頻發(fā)射是一個(gè)應(yīng)用很廣泛的領(lǐng)域。本文雖然只對(duì)小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì),但是基本原理大相徑庭。通過對(duì)課題的研究,使
94、各種知識(shí)在實(shí)踐動(dòng)手中得到融合,既鞏固和加深了對(duì)已學(xué)知識(shí)的理解,又鍛煉了動(dòng)手能力,還熟練地掌握了單片機(jī)的相關(guān)應(yīng)用,給我以后的學(xué)習(xí)和工作帶來了相當(dāng)豐富的經(jīng)驗(yàn)。我會(huì)繼續(xù)努力,爭取做到更近一步。</p><p><b> 致謝</b></p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p> [1] 鄭郁正,李飛,文斌
95、,楊明欣,方睿 . 單片機(jī)原理及應(yīng)用[M] . 四川大學(xué)出版社 , 2003.</p><p> [2] 楊恢先,黃輝 . 單片機(jī)原理及應(yīng)用[M]. 國防科技大學(xué)出版社 , 2003</p><p> [3] 徐愛鈞,彭秀華 . 單片機(jī)高級(jí)語言C51 Windows環(huán)境編程與應(yīng)用[M]. 電子工業(yè)出版社 , 2003.</p><p> [4] 高如云,陸曼茹
96、 . 單片機(jī)高級(jí)語言C51 Windows環(huán)境編程與應(yīng)用[M]. 電子工業(yè)出版社 , 2003.</p><p><b> 附錄</b></p><p><b> 附 錄I</b></p><p> BH1415以及外圍電路圖:</p><p><b> 附 錄II</b
97、></p><p> BH1415F的控制程序:</p><p> #include<reg52.h></p><p> sbit K0=P3^0;</p><p> sbit K1=P3^1;</p><p> sbit K2=P3^2;</p><p> uns
98、igned int i;</p><p> void CUN(void)</p><p><b> {</b></p><p><b> K1=1;</b></p><p> for(i=1;i<5;i++);</p><p><b> K1=0;&
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100、gt;</p><p><b> K2=1;</b></p><p> K0=0; CUN();</p><p> K0=0; CUN();</p><p> K0=0; CUN();</p><p> K0=0; CUN();</p><p> K0=1; C
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104、p><p> K0=0; CUN();</p><p> K0=1; CUN();</p><p> K0=1; CUN();</p><p> K0=0; CUN();</p><p> K0=1; CUN();</p><p> K0=1; CUN();</p><
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115、b></p><p><b> K2=1;</b></p><p> K0=0; CUN();</p><p> K0=1; CUN();</p><p> K0=0; CUN();</p><p> K0=1; CUN();</p><p> K0=1;
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120、<p> K0=1; CUN();</p><p> K0=0; CUN();</p><p> K0=0;CUN();</p><p> K0=0; CUN();</p><p> K0=1; CUN();</p><p> K0=1; CUN();</p><p>
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