发布时间 : 星期二 文章基于51系列单片机的调频收音机的设计（5.29修改） - 图文更新完毕开始阅读48e233ed172ded630b1cb629
东华理工大学毕业设计（论文） 第一章 绪论
第一章 绪论
1888年德国科学家赫兹，发现了无线电波的存在。1895年俄罗斯物理学家波波夫在相距600码的两地，成功地收发无线电讯号。1901年马可尼发射无线电横越大西洋，1906年加拿大发明家费森登开始无线电广播。同年，美国人发明了真空电子管，是真空管收音机的始祖。收音机从电路里只有一个半导体元件的矿石收音机，发展到电子管收音机，从一种小型的基于晶体管的无线电接收机发展到集成电路收音机。
随着人类智慧的进步与电子技术的发展，各种家用电器已经变得数字化，集成化。这主要依靠了单片机的发展与应用。单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模集成电路技术，把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。单片机的应用几乎无处不在，当然也包括家电领域。调频收音机一直在人们的生活娱乐中占有非常重要的地位，随着收音机数百年来的发展，从老式的晶体管收音机到今天的网络收音机，说明通过广播享受生活一直以来是人们相对喜欢的生活方式。与采用硬件电路来实现控制功能的传统家电相比，现代家电利用单片机通过软件编程来实现控制，不仅体积小，而且可靠性更高，功能更多，更易于操作。这种以软件结合硬件的电子产品也越来越多的融入了我们的生活。
基于调频收音机的广泛应用，本文主要谈谈数字调频收音机的设计，并对其音频处理方面设计进行探讨。基于51系列单片机的调频收音机是一台通过单片机系统来控制TEA5767调频芯片及LED数码管实现收音并显示频率的收音机。现在人们使用的收音机多为手动调频收台，使用较为麻烦，而且由于接收灵敏度不高，所以能接收到的频段较为较窄。TEA5767芯片内集成了完整的频率选择和鉴频系统，只需要很少的低成本外围元件，就可实现调频收音机的全部功能。另外，该收音机的设计具有电路简单易懂、体积小，易调谐的特点，系统具有抗干扰能力强，频带宽、音质好等优点。
目前提供数字调频收音机解决方案的厂商很多，其中市场反响非常好的就有Philips公司提供的TEA5767及TEA5768数字FM处理芯片，该芯片为低电压、低功耗和低价位的全集成单芯片立体声无线电产品，只需要极少的外部元器件，并且基本上不需要外部对高频信号的手动调准，并且其频带范围宽，可以完全免费调到欧洲、美国和日本的调频波段。
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东华理工大学毕业设计（论文） 第二章 系统总体方案设计
第二章 系统总体方案设计
2.1 设计的主要任务及要求
利用51系列单片机设计、制作一台调频收音机。综合运用所学的各门课程知识，达到对电子产品的分析、制作、调试和维修的能力。
（1）、有一定的实用性、工作稳定、高性能、体积小、易调谐、接收灵敏度高、参考频率选择灵活、可实现自动搜台的调频收音机；
（2）、支持手动输入频率，频率范围88.5MHz~108.5MHz，步进0.1M可调，频段范围尽可能的拓宽；
（3）、支持电台编号功能；
（4）、数控部分要求用51系列单片机完成；有较好的人机界面。
2.2 调频波的特点
2.2.1 调频波的形成
调制是通过用待传送的音频信号（即调制信号）去控制高频载波的振幅、频率或相位来实现。
2.2.2 频偏
调频波是一种等幅疏密波，疏密变化的程度用频偏来表示。频偏是调频广播中的一个重要概念，它表示为某时刻调频波的频率与调制前高频率载波的频率之差，在调频过程中，频偏随音频信号强弱变化，音频信号强，频偏大，音频信号弱，频偏小。为保证高保真广播所需要的贷款和有效的利用有限的频道间隙，国际上规定调频广播所允许的最大频偏为75kHz。
2.3 广播频段和传播特点
调幅广播中的中波段载频范围为525～1605kHz，短波段载频范围一般在2.6～26.1MHz，前者主要靠地波传播，后者应用在短波段靠电离层反射来传播，调频广播工作在超短波段，其范围在30～300MHz，各国采用频率范围大小不一样，我国采用的是国际标准波段，即87～108MHz。由于调频广播工作在超短波段，其工作频率大约为调幅中波广播频率的100倍，因此其传输特性与一般中波、短波的调幅广播有很多不同之处，主要特点有：直线传播，传播距离一般在几十至上百km，易受金属物体、高山、楼房等障碍物的反射。
2.4 调频广播的优点
调频（FM）广播与调幅（AM）广播相比，主要具有以下几个优点 （1）各电台间干扰少
由于调频广播为视距广播，因此各电台间相互干扰大大减少。
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（2）易克服干扰所引起的幅度变化
一般工业、家用电器等外界及本机内部干扰都以幅度调制方式出现，所以，这种干扰对调幅收音机来说很难克服，而调频收音机中因为有限幅器，能够切除这种幅度干扰，使得调频收音机的信噪比较高，不易出现噪声。
调幅广播目前规定中波广播的频道间隔为9kHz，考虑到选择性，中频通频带只能限制在9kHz以内，致使放声的最高频率最多只能在4~7kHz，所以，高音频分量难以重现，不能保证音质。
调频广播电台间隔规定为200kHz，单声道调频收音机通频带为180kHz，立体声收音机通频带为198kHz，因此，放音频率范围可达20~15000kHz，这就可以实现高质量的声音广播。对于同一个调频—调幅收音机，即使在低放及节目相同情况下，调频也比调幅收听效果好很多。
调频段的开发不仅可以增加200个频道。而且由于它是视距传播，所以，数百km外又可重复使用同一频率，这样采用交叉布台的方法，在我国幅员辽阔的情况下，可大大增加可用的频道数目
2.5 调频接收机的主要技术指标有
（1）、工作频率范围
接收机可以接受到的无线电波的频率范围称为接收机的工作频率范围或波段覆盖。接收机的工作频率必须与发射机的工作频率相对应。如调频广播收音机的频率范围为88.5MHz~108.5MHz，是因为调频广播发射机的工作范围也为88.5MHz~108.5MHz。
（2）、灵敏度
接收机接收微弱信号的能力称为灵敏度，通常用输入信号电压的大小来表示，接收的输入信号越小，灵敏度越高。调频广播收音机的灵敏度一般为2μV～30μV。
（3）、选择性
接收机从各种信号和干扰中选出所需信号（或衰减不需要的信号）的能力称为选择性，单位用dB（分贝）表示，dB数越高，选择性越好。调频收音机的中频干扰应大于50dB。
（4）、频率特性
接收机的频率响应范围称为频率特性或通频带。调频机的通频带一般为200KHz。 （5）、输出功率
接收机的负载上获得的最大不失真（或非线性失真系数为给定值时）功率称为输出功率。
2.6 系统各模块方案论证和选择
根据课题的设计任务要求，系统设计可划分为控制模块、调频模块、显示模块、功放模块、电源模块五部分。控制模块和调频模块是本系统的核心部分，主要起频率
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搜索和收音的作用。显示模块用于显示当前播放的频率，有较好的人机界面。功放模块为音频作输出设备。本系统的基本框图如图2.1所示。
图 2.1 系统的基本框图
2.6.1 控制模块
控制模块主要以51系列单片机为核心，结合单片机的最小系统连接调频模块，再通过按键控制，进行频道的搜索并由数码管显示当前接收频率，实现调整收音机的接收频率、工作模式等各项参数的功能。结合作品设计的要求，所以本次设计采用AT89S51单片机作控制模块。
2.6.2 调频模块
方案一：采用Philips公司的TEA5767数字FM处理芯片，该芯片为低电压、低功耗和低价位的全集成单芯片立体声无线电产品，只需要极少的外部元器件，并且基本上不需要外部对高频信号的手动调准，并且其频带范围宽，可以完全免费调到欧洲、美国和日本的调频波段。
方案二：采用相关厂家生产的TEA5767模块来实现，所需的外部元器件以全部焊接在此模块上。外接引脚也只有10个，开发者只需要关注外部引脚而不需要关注模块的内部结构，开发更加方便简单。
综合比较与分析，第一种方案还需要自己设计外围电路，绘制PCB和焊接，而第二种方案使用相关厂家生产的现成模块，不需要再设计焊接电路，制作更为便捷。所以选择方案二。
2.6.3 键盘模块
由于本设计中使用的按键较多，我们采用了功能键与数字键分开识别的方式，即功能键采用查询方式，数字键采用编码动态扫描方式，这样既可以减少扫描占用的时间，又可以简化程序。
2.6.4 显示模块
方案一：采用数码管静态显示。静态显示是指当显示器显示某一字符时，发光二极管的位选始终被选中。在这种显示方式下，每一个LED数码管显示器都需要一个8
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