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1、XXX大学毕业论文题目：智能调制接收机英文题目：Design of intelligent modulation receiver学生姓名：XXX 申请学位门类：学士学位学号.：09XXXXXX专业：电子信息工程系别：机械电子与工程系指导老师：XXX 职称：副教授二一三年六月东华理工大学长江学院毕业论文摘要摘 要智能仪器是计算机科学、电子学、数字信号处理、人工智能、VLSI等新兴技术与传统的仪器仪表技术的结合。随着专用集成电路、个人仪器等相关技术的发展，智能仪器将会得到更加广泛的应用。智能仪器的出现，极大地扩充了传统仪器的应用范围。智能仪器凭借其体积小、功能强、功耗低等优势，迅速地在家用电器、
2、科研单位和工业企业中得到了广泛的应用。本调频收音机主要由FM/AM收音机芯片CXA1019、PLL且频率合成器BU2614和单片机AT98C51组成。收音机以单片机AT98C51为控制核心, 实现全频搜索、指定频率范围搜索和手动搜索电台;本收音机还使用了数字电位器(X9511)控制音量。采用液晶显示器显示载频和时钟等信息, 大幅度降低了系统的功耗。整机实现3V 电源工作, 采用E2PROM(AT24C04)存储电台, 还增加了立体声解码功能。关键词：全频搜索； 制定频率范围搜索； 手动搜索电台。东华理工大学长江学院毕业论文AbsrtactAbstractIntelligent instrume
3、nt is a combination of instrument technology of computer science, electronics, digital signal processing, artificial intelligence, VLSI and other emerging technologies with traditional. With the development of ASIC, personal instrument and other related technology, intelligent instrument will be app
4、lied more widely.The intelligent instrument appearance, greatly expanded the scope of application of the traditional instrument. Intelligent instrument with its small size, strong function, low power consumption advantages, rapidly in the domestic electric appliances, the scientific research unit an
5、d the industrial enterprise obtained the widespread application.The FM radio is mainly composed of FM/AM radio chip CXA1019, PLL and BU2614 and MCU AT98C51 frequency synthesizer. Radio based on AT98C51 SCM as control core, realize the full frequency search, the specified frequency range search and m
6、anual search of the radio station; also used the digital potentiometer (X9511) volume control. Using liquid crystal display carrier and clock information, greatly reducing the power consumption of the system. The realization of 3V power source, using E2PROM (AT24C04) storage station, also increased
7、the stereo decoding function.Keywords: full frequency search; search for frequency range; manual search radio station东华理工大学长江学院毕业论文目录目 录绪 论1选题的背景与意义1课题研究的基本内容与拟解决的主要问题11、方案论证与比较21.1调谐方式的选择与论证21.2 电台信号的检测及锁定方式的选择与论证32、主要单元电路分析42.1系统简介42.2 AT89C5152.3 EEPROM82.4立体声解码电路92.4.1电路调制92.4.2 电路解调102.5 数控电位器1
8、12.5.1 概述112.5.2 工作原理122.6 功放132.7 CXA1019单片收音集成电路142.7.1 CXA1019集成电路功能特点142.7.2 CXA1019内电路方框图及引脚功能142.8 收音机电路172.9 环路滤波电路及PLL 频率合成器172.10 电源电路202.11 电台锁存电路202.12 实时时钟电路212.13 显示电路222.14矩阵式键盘电路243、软件设计264、测试结果及功能分析285、致谢296、参考文献30附录31东华理工大学长江学院毕业论文绪论绪 论选题的背景与意义智能仪器是计算机科学、电子学、数字信号处理、人工智能、VLSI等新兴技术与传统
9、的仪器仪表技术的结合。随着专用集成电路、个人仪器等相关技术的发展，智能仪器将会得到更加广泛的应用。作为智能仪器核心部件的单片计算机技术是推动智能仪器向小型化、多功能化、更加灵活的方向发展的动力。可以预料，各种功能的智能仪器在不远的将来会广泛地使用在社会的各个领域。智能仪器的出现，极大地扩充了传统仪器的应用范围。智能仪器凭借其体积小、功能强、功耗低等优势，迅速地在家用电器、科研单位和工业企业中得到了广泛的应用。课题研究的基本内容与拟解决的主要问题本系统设计采用单片机AT89C51为控制核心，收音机集成芯片采用CXA1019，锁相频率合成调谐集成芯片采用BU2614，实现全频搜索、制定频率范围搜索
10、和手动搜索电台；使用数字电位器X9511控制音量；采用液晶显示载频和时钟等信息；整机实现3V电源工作，采用EPROM（AT24C04）储存点太，使用立体解码功能。可以使用户能正常收听频率在88108MHz的FM广播。1东华理工大学长江学院毕业论文1、方案论证与比较1、方案论证与比较1.1调谐方式的选择与论证方案一: 数据经D/A转换器转换成模拟电压, 控制变容二极管两端电压来改变频率。这种调谐方式的精度取决于D/A转换器的精度, 该电路结构简单, 没有锁相环路中可能产生的噪声, 但是其最大的缺点就是谐振电路处于开环状态, 温度稳定性差, 本振频率随温度等外界因素的变化而漂移。方案二: 采用PL
11、L频率合成方式。PLL频率数字调谐系统主要由压控振荡器 (VCO)、相位比较器(PD)、低通滤波器(LE)、可编程分频器、高稳定晶体振荡器、参考分频器、中央控制器等组成。高稳定度的晶振使得本振频率稳定性极大地提高, 而且在单片机控制下可以实现频率步进扫描、预置电台、电台存储等多种功能。 PLL且频率合成器(BU2614)可完全实现上述功能, 故本收音机采用此方案。 方案三: 采用四调谐法, 在本振回路通过机械调整谐振电路的电容值来改变本振频率, 从而达到调谐的目的, 这种调谐方式电路简单, 但频率的稳定性差, 且不利于使用单片机进行智能控制。结论：因PLL且频率合成器(BU2614)可完全实现
12、上述功能, 故本收音机采用方案二。1.2 电台信号的检测及锁定方式的选择与论证图1 CXA1019引脚电路图如图1所示，CXA1019的脚为调谐指示输出端, 此端的输出电压随输入电台信号的强弱变化, 电台信号越强脚电压越低, 故对此脚的电压进行精确判断是准确锁台和自动存储电台的关键。实现方案有如下选择: 方案一: 使用V/F变换器。经实际测试, CXA1019的调谐指示输出端的电压随输入电台信号的强弱变化如图2, 在中心频率f0附近V0基本不变。单片机测量电压较困难, 但测量频率时不必增加硬件, 可完全用软件实现, 并且通过对频率的计算可以准确地将中心频率f0锁住而不会产生偏差。因而用CD40
13、46 做V/F变换器, 通过判断CD4046的输出频率来锁定电台的中心频率。3东华理工大学长江学院毕业论文2、主要单元电路分析图2 输出端电压变化曲线方案二: 直接将此调谐指示输出端的电压送到单片机的I/O 进行检测, 调谐指示输出端的电压值降至低电平以下时则表示可以将该电台频率进行存储。但是实际电路测试结果表明, 只有在电台信号极强(如本地桂林电台)才能使调谐指示输出端达到低电平, 而对于其他信号比较弱的电台(如中央台), 调谐指示输出端不能降为低电平, 即不能对这些电台进行自动存储。2、主要单元电路分析2.1系统简介该系统由微控制器，频率合成器，接收器三个部分组成, 系统框图如图3所示。图
14、3 系统框图从天线输入的信号经过88-108MHz带通滤波器后送人CXA1019, 经过混频、鉴频、立体声解码、音频放大电路, 最后还原出音频信号。单片机是整机的控制核心, 通过键盘使单片机控制BU2614的分频比从而达到选台的目的。同时通过键盘经单片机调整音量太小、调整时钟和选存电台, 各项操作提示和操作结果通过 LCD显示出来。2.2 AT89C51AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节
15、闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列如图4所示。图4 AT89C51外观和引脚排列图主要特性与MCS-51 兼容4K字节可编程FLASH存储器寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24MHz三级程序存储器
16、锁定1288位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路特性概述AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。管脚
17、说明VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。P2口：P2
18、口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为
19、高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（计时器0外部输入）P3.5 T1（计时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外
20、部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两
21、次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。振荡器特性:XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二
22、分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。图5 AT89C51电路图2.3 EEPROMEEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)，电可擦可编程只读存储器-一种掉电后数据不丢失的存储芯片。 EEPROM 可以在电脑上或专用设备上擦除已有信息，重新编程。一般用在即插即用的设备上。基本原理由于EPROM操作的不便，后来出的主板上BIOS ROM芯片大部分都采用EEPROM（Electrically Erasable Programmable ROM，电可擦除可编程ROM）。EEP
23、ROM的擦除不需要借助于其它设备，它是以电子信号来修改其内容的，而且是以Byte为最小修改单位，不必将资料全部洗掉才能写入，彻底摆脱了EPROM Eraser和编程器的束缚。EEPROM在写入数据时，仍要利用一定的编程电压，此时，只需用厂商提供的专用刷新程序就可以轻而易举地改写内容，所以，它属于双电压芯片。借助于EEPROM芯片的双电压特性，可以使BIOS具有良好的防毒功能，在升级时，把跳线开关打至“off”的位置，即给芯片加上相应的编程电压，就可以方便地升级；平时使用时，则把跳线开关打至“ON”的位置，防止CIH类的病毒对BIOS芯片的非法修改。所以，至今仍有不少主板采用EEPROM作为BI
24、OS芯片并作为自己主板的一大特色。图6中24C02的1、2、3脚是三条地址线，用于确定芯片的硬件地址。在89C51试验开发板上它们都接地，第8脚和 第4脚分别为正、负电源。第5脚SDA为串行数据输入/输出，数据通过这条双向I2 C总线串行传送，在AT89C51试验开发板上和单片机的P2.1连接。第6脚SCL为串行时钟输入线，在AT89C51试验开发板上和单片机的P2.0连接。图6 24C04引脚电路图2.4立体声解码电路立体声解码电路的作用是利用立体声广播中的左右声道信息从复合信号中分离（解码）出来，供两路放音系统放音。2.4.1电路调制AM-FM导频制调制过程如图7所式，以振荡频率等于19K
25、Hz的倍频信号作为副载波而将左右两通路的声频信号L与R之差S调幅并将载波抵制，然后再与两声频信号之和M混合。为了便于接收时副载波的还原，将适量的19KHz振荡信号加入而作为导频信号，然后再将这些混合信号调频于超短波的主载波上，这样就完成了调频立体声的调制过程。图7 信号调制框图2.4.2 电路解调对于调频信号，通过鉴频器可以从中解调出复合信号M(t)，但为了分离出M（t）中的左右声道信息R及L，需要用到立体声解码器，它的种类较多，按解调功能来分主要有两种：一种是矩阵解码器，另一种是开关式解码器，又称时分解码器。这里主要介绍它，开关式解码器原理框图如图8所示。图8 信号解调框图由图8可得，它首先
26、将19KHz分离出来，然后频率翻倍成38KHz，并以此作为开关信号，对主、副信道的合成信号进行识别和取样。若开关信号的相位和复合信号中的38KHz相位完全一致的话，就可以从开关信号的正峰上取出L声道的信号，从负峰上取出R声道的信号，目前广泛采用的锁相环解码器就属于这一种。图9 信号调制解调电路图2.5 数控电位器2.5.1 概述电位器广泛应用于音量调节、频率调谐、测量量程换档等多种领域,为了便于和数字电路匹配,电位器需要由原来的机械式向数控式方面发展。目前数字电位器还不能和机械电位器一样连续可调,它的阻值的变化是阶梯式,是增量式变化,台阶数越多,则阻值变化的台阶就愈小,调整的灵敏度就愈高。Xi
27、cor公司推出的X9511系列电位器正是为迎合这一市场需求而专门设计的，因此选择X9511电位器。图10 数控电位器引脚电路图2.5.2 工作原理电位器的两个顶脚引线接为VH和VL 中间抽头为VW。INC、U/D和CS为三个控制端。CS为电选端,CS为低电平时,X9313被选中,此时,才能接收U/D和INC的信号。INC在一个脉冲的下降沿使计数器的值增减1(视U/D电平而定)。如果U/D=1时,则滑动端向VH方向滑动,VW与VH之间的电阻减小一个台阶值,反之,如果U/D=0时,滑动端向VL方向滑动。计数器的输出译码后,经过32选1,使滑动端的位置沿电阻阵列移动。当计图11 数控电位器工作原理图
28、数器达到某个极端(00000或11111)时,不会循环回复,从00000自动变成11111,或从11111变成00000,也就是说当CS为高电平而INC也是高电平时,计数器的值被贮存到非挥发存贮器中,系统上电时,芯片自动将非挥发存贮器中的值送到计数器,作为计数器的输出。如图12。图12 数控电位器输出曲线图2.6 功放功放是功率放大器的简称，俗称“扩音机”，是音响系统中最基本的设备，它的任务是把来自信号源（专业音响系统中则是来自调音台）的微弱电信号进行放大以驱动扬声器发出声音。其作用就是把来自音源或前级放大器的弱信号放大，推动音箱放声。一套良好的音响系统功放的作用功不可没。由于考虑功率、阻抗、
29、失真、动态以及不同的使用范围和控制调节功能，不同的功放在内部的信号处理、线路设计和生产工艺上也各不相同。可以进行如下分类：按功放中功放管的导电方式不同，可以分为甲类功放（又称A类）、乙类功放（又称B类）、甲乙类功放（又称AB类）和丁类功放（又称D类）。按功放输出级放大元件的数量，可以分为单端放大器和推挽放大器。按功放中功放管的类型不同，可以分为胆机和石机。按功能不同，可以前置放大器（又称前级）、功率放大器（又称后级）与合并式放大器。按用途不同，可以分为AV功放，Hi-Fi功放。按照使用元器件的不同，功放又有“胆机”电子管功放，“石机”晶体管功放，“IC功放”集成电路功放。按使用人群分可分为三大
30、类“专业功放”“民用功放”“特殊功放”。信号从PD输入，经过Q1和Q2，从VD输出。如图13所示。图13 功放电路图2.7 CXA1019单片收音集成电路2.7.1 CXA1019集成电路功能特点 CXA1019集成电路是日本索尼公司生产的单片收音集成电路，其内电路包含有以下功能。(1)调频高放、变频、中放、鉴频电路。(2)调幅变频、中放、检波电路。(3)电子音量控制、低频放大、电源稳压电路。CXA1019集成块包括AM/FM收音的全部电路，功能齐全，外围元件少，集成化程度高。由该IC组装的收音电路，具有适用电压范围宽(3-9 V),耗电省、灵敏度高、失真小等优点。2.7.2 CXA1019内
31、电路方框图及引脚功能CXA1019集成块采用28脚双列式塑封结构，其集成块的内电路方框图如图14所示，图14 CXA1019电路框图其集成电路的引脚功能见表1所列。表1 CXA1019引脚功能表表2中列出了该IC在3V, 6V, 9V时各脚在AM和FM稳态电压（同表也列出了两种具体机型的实测据）。表2 CXA1019测试数据表2.8 收音机电路 收音机采用CXA1019的典型电路制作(见图15), 因为超外差收音机具有灵敏度高、选择性好、在波段内的灵敏度均匀等优点, 所以我们采用超外差接收方式。其中频频率选符合刚频段标准的10.7MHz, 本振频率比接收信号频率要高 10.7MHz, 所以本振
32、(fosc)、中频(fm=10.7MHz)、接收频率(fin)之间的关系为: fosc =fin+fm;接收机的带宽为:B =f0.7=2(1+mf+J)Fmax; 而mf=fmax/Fm。 根据题目要求, 最大频偏fmax=75kHz, 最大调制频率Fmax=15kHz, 所以求得B =247kHz, 此时Q值最佳。 在电子线路的排版、布线上, 使所有元件尽量靠近集成电路的管脚, 特别是谐振回路走线尽量短, 并且对空白电路用大面积接地的方法, 使得收音机分布参数影响最小。为了提高镜像抑制比, 在调频信号输入端采用特性很好的声表面波带通滤波器, 又仔细调整谐振回路的线圈, 在满足带宽要求的情况
33、下使Q值尽量大, 以提高电路的选择性, 达到提高镜像抑制比的目的。图15 CXA1019收音机电路2.9 环路滤波电路及PLL 频率合成器以BU2614为核心构成的锁相环频率合成器和环路滤波电路如图16所示。 BU2614的最高工作频率可达到130MHz, 采用串行数据输入控制方式。BU2614频率合成器电路采用BU2614与AT89C51组成的频率合成器框图如图16所示。通过AT89C51的P1口对BU2614的3、4、5（CE、CK、DK）脚进行控制数据的串行写入以确定BU2614工作方式与分频比。锁相频合成实际电路如图11所示。DA串行输入数据，以确定工作模式和分频比。基准频率由75kH
34、z频率分频后获得,CXA1019S芯片取出的FMOSC频率信号由第12脚进入BU2614经分频后送到鉴相器,与基准频率进行相位比较,误差电压信号PD由第15脚输出,经过环路滤波电路滤波,形成VCO控制电压VD。当FMOSC频率信号比标准频率高时,锁相环输出的控制电平PD变高,Q1、Q2导通,从而使VD变低。VD使选频回路和本振回路的变容二极管电容量变大,从而控制选频回路和本振回路的谐振频率变低,直到锁定,反之亦然。图16 BU2614锁相环电路图17是锁相环的原理简图。锁相环的工作原理为:锁相环路锁定时, 鉴相器的两个输入频率相同, 即:fr=fd本电路中参考频率fr取1kHz, 主要是为了提
35、高锁台精度。fd是本振频率fosc经N分频以后得到的, 即:fd=fosc/N, 所以本振频率fosc =Nfr。通过改变分频次数N,VCO输出的频率将被控制在不同的频率点上。键盘显示信号检测VCO静噪单片机PLL放大鉴频中放混频高放CXA1019BU2614 图17 锁相环原理图图18为BU2614 FM收音机系统框图。因为基准频率fr是由晶振分频得到的, 所以本振频率的稳定度几乎与晶振的稳定度一样高。由于调频信号载波范围为:88MHzfin108MHz, 根据超外差收音机的原理, 可知本振频率为fosc=fin+fm, 分频器的分频次数为N=fosc/fr, 选取中频频率fm为10.7MH
36、z, 则本振频率范围为:98.7MHzfosc118.7MHz, 故输入BU2614的分频次数N的范围为fosc(min)/frNfosc(max)/fr, 即 98700N118700。通过单片机将相应的N值输入BU2614, 即可达到选台的目的。1/NLFVOCPD参考分频器75kHzfrfosc fd图18 收音机框图单片机通过输入BU2614相应的N值，可以达到目的的选择。2.10 电源电路 由于变容二极管需要2.6-9.8V的反向偏置调谐电压, 单片机工作电压为 5V, 为满足整机3V供电的要求, 我们采用DC-DC变换器MC34063。为提高电压转换效率, 用两片MC34063分别
37、将直流+3V 电压升压到+12V和+5V。 MC34063升压输出特性如下:Vout=1.25(R1/R2)。 一片IC8将3V电压升至5V, 此时选Rl=2.7k,R2=8.2k。另外一片升至12V, 此时R1=4.7k,R2=40k。大电流条件下, 电源效率有所下降, 本机工作电流小,3V 单电源供电时, 电流仅为160mA时, 效率在80%以上。具体+3V 升压为+5V和+12V电路如图19所示。图19 电源电路图2.11 电台锁存电路自动搜索并存储电台是本收音机最突出的功能之一, 为了准确存台, 仅仅靠对CXA1019调谐指示(脚)输出作出高低电平识别是不可靠的。在本电路中 , 通过锁
38、相环CD4046将调谐指示端的电压变化变换为频率信号。当接收到强电台信号时, 由CF4046构成的压控振荡器的图20 锁存电路图振荡频率在电台信号最强处输出频率最低, 那么通过单片机跟踪CD4O46的输出频率, 在检测到某调频频率点的CD4046输出频率处于最低, 那么就可以判断该调频频率点即为信号最强点, 单片机即可对该频率点锁存。图20是用CD4046组成的V/F变换器示意图。2.12 实时时钟电路为了实现实时时钟功能, 本电路采用了DS1302芯片, 该芯片具有时钟/日历功能, 电路中配备了两粒纽扣式后备电池, 以保证DS1302在外电源中断后正常计时, 在收音机开机后, 可以通过键盘校
39、准DS1302的时间、日历。时钟电路见图21。DS1302与单片机的连接仅需要3条线：CE引脚、SCLK串行时钟引脚、I/O串行数据引脚，Vcc2为备用电源，外接32.768kHz晶振，为芯片提供计时脉冲。图21 时钟电路图2.13 显示电路为了让用户能够清楚当前的频率波段，实现人机交流，因此采用LCD1602做一个显示电路。字符的显示用LCD显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由68或88点阵组成，既要找到和屏幕上某些位置对应的显示RAM区的8字节，还要使每字节的不同位为“1”，其它的为“0”，为“1”的点亮，为“0”的不亮。这样一来就组成某个字符。但由于内带字符发生器的控制器来说，显示字符
40、就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可。汉字的显示汉字的显示一般采用图形的方式，事先从微机中提取要显示的汉字的点阵码，每个汉字占32B，分左右两半，各占16B，左边为1、3、5等奇数，右边为2、4、6等偶数，根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数可找出显示RAM对应的地址，设立光标，送上要显示的汉字的第一字节，光标位置加1，送第二个字节，换行按列对齐，送第三个字节直到32B显示完就可以LCD上得到一个完整汉字。关于LCD16021602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背
41、光）接口第1脚：VSS为地电源。 第2脚：VDD接5V正电源。 第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。 第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。 第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。 第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 第714脚：D0D7为8
42、位双向数据线。 第15脚：背光源正极。 第16脚：背光源负极。数据读写如下：读状态 输入 RS=L，R/W=H，E=H 输出 D0-D7=状态字写指令 输入 RS=L，R/W=L，D0-D7=指令码，E=高脉冲 输出 无读数据 输入 RS=H，R/W=H，E=H 输出 D0-D7=数据写数据 输入 RS=H，R/W=L，D0-D7=数据，E=高脉冲 输出 无图22 LCD显示电路图2.14矩阵式键盘电路AT89C51单片机的并行口P1接44矩阵键盘，以P1.0-P1.3作为输入口，意P1.4-P1.7作为输入口。P1口输出按键信息，在LCD上显示每个按键的字符序号。显示/键盘部分和系统中的主C
43、PU之间的数据交换可以使用串口,AT89C51作为从器件;工作时,系统的主CPU只需将要显示的数据通过串口,以某种格式发送到AT89C51即可。另外AT89C51使用一根I/O线作为向系统主CPU发送中断申请的信号线,当有按键按下时,AT89C51分析识别后向系统主CPU发出中断申请,系统主CPU响应中断后,向AT89C51发送显示数据,本设计的硬件电路如图18所示。KEY11,KEY12,KEY13,KEY14,KEY21,KEY22,KEY23,KEY24分别对应接AT89C51的P1.0-P1.7口。图23 44矩阵键盘电路25东华理工大学长江学院毕业论文3、软件设计3、软件设计软件设计
44、的关键部分是正确的锁相环BU2614，其他部分软件控制，由于空间有限，不再有一个详细的介绍。 BU2614采用I2C总线控制的标准，它与单片机连接只有CK，DA，CE三线（参见图24）。根据输入的数据序列图，可以使频率的次数N的数目和控制字节输入BU2614。例如，要接收的无线电频率是100MHz，则图24 软件输出频率图N=fosc/fr=(fin=fm)/fr=(108+1.07107)/103=110700实际输入BU2614的数据(分频次数N是实际输入数据的两倍):DA=N/2=110700(D)/2=55350(D)=d836(H)相应的命令字节为 8200(H)。依据先低位后高位的
45、次序将DA和命令字节依次输入BU2614, 即可将接收频率稳定在100MHz。图25是系统软件流程图。26东华理工大学长江学院毕业论文4、测试结果及功能图25 软件流程图4、测试结果及功能分析最大不失真功率和灵敏度电平在108MHz时偏差较大, 这是因为带通滤波器在108MHz附近衰减较大, 这与理论正好相符。为了提高镜像抑制比参数指标, 在调频信号输入端采用特性很好的带通滤波器, 又仔细调整谐振回路的线圈, 使其在可能的情况下。值尽量大, 以提高电路的选择性, 达到提高镜像抑制比的目的。在功能实现方面, 由于使用了V/F变换器, 实现了精确锁存电台,DC-DC电路和LCD实现了低电压、低功耗
46、。可以说系统完成了全部功能, 而数控电位器和立体声解码器则使系统功能进一步完善。28东华理工大学长江学院毕业论文5、致谢5、致谢历时将近两个月的时间终于将这篇论文写完，在论文的写作过程中遇到了无数的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下度过了。尤其要强烈感谢我的论文指导老师高浪琴老师，她对我进行了无私的指导和帮助，不厌其烦的帮助进行论文的修改和改进。另外，在校图书馆查找资料的时候，图书馆的老师也给我提供了很多方面的支持与帮助。在此向帮助和指导过我的各位老师表示最中心的感谢！感谢这篇论文所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作。感谢我的同学和朋友们，感谢你们不计其烦的帮助我，通过你们，我获得了很多宝贵的资料和经验，少走了许多弯路。29东华理工大学长江学院毕业论文6、参考文献6、参考文献1唐继贤，51单片机工程应用实例，航空航天大学出版社，2009-012马忠梅、籍顺心、马凯，单片机的C语言应用程序设计，第4版，航空航天大学出版社， 2007-23P