基于at89s52单片机的调频发射机的设计

基于at89s52单片机的调频发射机的设计内容摘要：

13 导频信号输出端 7 射频放大器输出 12 调制信号输入端 8 射频放大器地 GND 11 基准参考电压 (用于改 变容管电容量 ) 9 射频振荡器网络 10 射频振荡器网络 BA1404 的引脚功能如 表三 所列 ， 它主要由前置音频放大器 (AMP)，立体声调制器 (MPX)，FM调制器及射频放大器组成。 立体声前置级分别为两个声道 的音频放大器。 输入为 时，增益高达 37dB，频带毕业设计（论文） 8 宽度为 19kHz。 如输入信号中存在频率高于 19kHz 的成 分，则必须在输入端加一个低通滤波器，否则两个声道的分离度会下降。 在立体声调制组，振荡器输出的 38kHz 信号于立体声调制。 通常在 1 17 脚接一可调电阻，以获得最佳的通道分离度。 立体声混合信号 (MPX 输出信号 )与导频输出信号 (PILOT OUT)合成后的调制信号通过12 脚进入射频振荡器并对载波进行 FM 调制，经射频放大后输出射频信号，射频信号的典型值在 600mV 左右。 BA1404 内部还提供了一个 参考电压单元 VREF。 设计者可以利用这个电压信号改变外接变容二极管的电容值，继而改变载波的振荡频率。 因此，只要控制一个电阻的分压值就可以达到改变发射频率的目的，这是比较独特的设计。 虽然 BA1404 相对于过去用分立元件设计调频电路有了很大的改进，但它的的高频振荡是电容三点式振荡器，频率的稳定性较差，很容易跑频，无 PLL 锁相环稳频，有频率漂移。 此外， BA1404 所需的 38KHz 的专用晶振很难购买，所以本设计不采用此方案。 方案二：采用 BH1415F 单片数字锁相立体声调制芯片 日本 ROHM 公司生产的单片数字锁 相立体声调制芯片，该芯片性能卓越，失真仅 %，声道分离度高达 40 分贝 ,RF 输出电平为 100dB，是高性价比解决无线连接的首选芯片。 完全消除了交流声，解决了这一其它相关无线产品一直都无法克服的难题，甚至可以直接使用电脑电源。 BH1415F 是一个简单而又实用的集成电路，它集 PLL 锁相环电路、产生立体声复合信号的立体声编码电路、 FM 发射电路，外围加上几个几件就组成了一台高频，定多频点的HIFI 调频立体声发射器；而且它设置了提高 S/N 信噪比的预加重电路、防止信号过调的限幅电路及控制输入信号频率的 LPF 低通 滤波器，可明显地改善音质。 特点： (1)将预加重电路、限幅电路、低通滤波电路（ LPF）一体化，使音频信号的质量比分立元件的电路（如： BA140 NJM2035 等）有很大改进。 (2)导频方式的立体声调制电路。 (3)采用了锁相环锁频并与调频发射电路一体化，使发射的频率非常稳定。 (4)采用了 MCU 单片机数字直接频率设定，可设定 70120MHz 频率， 使用上非常方便。 毕业设计（论文） 9 (5)在外界温度大范围变化影响下，频率也相当稳定。 虽然 BH1415F 的价格较贵，但基于以上诸多优点，本设计采用方案二。 BH1415F 的芯片结构如图 所示。 图 BH1415F 芯片结构 频率 显示 方案的 选择 方案一：采用 LED 数码管显示。 使用传统的 8 段 LED 数码管， 有亮度、刷新率、可视角度高等优点 ，而且使用方便，电路简单，价格便宜。 方案二：采用字符型 LCD1602 液晶显示器 显示。 LCD1602 液晶显示器，显示功能丰富，能够同时显示 16*02 即 32 个字符，内部芯片存储了 160 个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等。 而且具有显示质量高、体积小、重量轻、功 耗低的优点。 考虑到液晶显示屏价格昂贵，且本设计的频率显示比较简单，所以采用 LED 数码管显示。 毕业设计（论文） 10 电源 方案的选择 电源模块中变压器的磁辐射不容忽视。 小功率的变压器素质较 差，磁辐射严重；空载温升过高， 也是产生电器交流声的主要因素之一，并且处理起来也不方便。 【 11】 由于 AT89S52单片机和 BH1415F 均采用 5V 直流电源供电，而且 BH1415F 对电源的要求比较高，所以采用三端稳压器 7805 将 9V直流电转化为比较纯净的 5V 直流电。 音频输入 方案的选择 话筒 MIC 可以采集外界的声音信号，灵敏 度较高。 麦克风通过标准 立体声插座，将声电转换的音频输入调频发射模块。 外接音频 Linein 接线将 计算机 耳机插座或者随身听耳机插座等外部声音信号音源输入标准 立 体声插座。 立体声插座，可以将音源通过专用的连接线引入调频发射机。 天线的选择 天线的选择对发射距离起了致关重要的决定作用。 若正确选择了天线，即使很弱的射频信号也能传送很远，所以制作一副性能良好的天线比单纯提高发射功率有效得多。 制作一副水平极化、全向发射的天线比较麻烦，且一般的调频广播电台也采用水平极化方式。 若制作的天线阻 抗不匹配，会自激反射，烧坏高频管；若不能正常高效极化，辐射杂波带宽很 大，会造成接收效果不好，杂波较多，甚至严重干扰正常广播电台信号。 【 3】为了不对本地广播电台产生干扰，造成不必要的麻烦 ， 本设计采用了阻抗为 50 欧 1/4 波长的 FM 调频广播发射专用天线。 毕业设计（论文） 11 3 系统硬件的设计与实现 系统整体概述及功能框图 系统硬件整 体分为 AT89S52 单片机控制模块、 BH1415F 调频调制发射模块、 LED 数码管显示模块、电源模块、 音频输入模块、 一根专用发射天线组成。 通过单片机实现频率的输入及输出控制。 六 部分的有机结合 ，将单调的调频发射变得更加自动化、合理化、人性化。 控制电路采用 AT89S52 单片机，加 BH1415F 调频调制及高频放大电路、音频输入电路、小键盘、数码管显示电路、立体声指示电路、 1/4 波长天线、 9V 电源，组成一个完整调频调制系统。 9V 电源由 220V 50Hz 工频交流经 220V/9V 交直流适配器（ AC/DC Adapter）整流、稳压、滤波得到， 5V 电源由 9V 直流经 7805 三端稳压 IC稳压得到； 显示电路采用 四位共阳极 数码管，显示工作频率； 键盘为三按键式，上调整键、下调整键、立体声设置键； 整个系统有两 个插座，一个为 9V 电源电源输入插座，一个为标准 立体声插座 整个系统经过测试，单元电路能够很好的协调工作。 系统 功能框图如图 所示。 图 系统功能框图 麦克风 输入信号 CD、 MP计算机 音频 音频 天线 BH1415F 调频发射模块 单片机 AT89S52 滤波处理 控制 频率显示 小键盘 高频调制信号 毕业设计（论文） 12 单片机 外围电路的设计 单片机 的 引脚 功能 说明 P0 口： P0 口是一个 8 位漏极开路的双向 I/O 口。 作为输出口，每位能驱动 8 个 TTL逻 辑电平。 对 P0 端口写 “1” 时，引脚用作高阻抗输入。 当访问外部程序和数据存储器时， P0 口也被作为低 8位地址 /数据复用。 在这种模式下， P0 不具有内部上拉 电阻。 在flash 编程时， P0 口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。 程序校验 时，需要外部上拉电阻。 P1 口： P1 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， p1 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。 对 P1 端口写 “1” 时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。 作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ IIL）。 此外， 和 分别作定时器 /计数器 2 的外部计数输入（ ）和定时器 /计数器 2 的触发输入（ ）。 在 flash 编程和校验时， P1 口接收低 8位地址字节。 引脚号第二功能： T2（定时器 /计数器 T2 的外部计数输入），时钟输出 T2EX（定时器 /计数器 T2的捕捉 /重载触发信号和方向控制） MOSI（在系统编程用） MISO（在系统编程用） SCK（在系统编程用） P2 口： P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。 对 P2 端口写 “1” 时，内部上拉电阻把端口拉高，此 时可以作为输入 口使用。 作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ IIL）。 在访问外部程序存储器或用 16位地址读取外部数据存储器（例如执行 MOVX @DPTR） 时， P2 口送出高八位地址。 在这种应用中， P2 口使用很强的内部上拉发送 1。 在使用 8 位地址（如 MOVX @RI）访问外部数据存储器时， P2 口输出 P2 锁存器的内容。 在 flash 编程和校验时， P2 口也接收高 8 位地址字节和一些控制信号。 P3 口： P3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， p3 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。 对 P3 端口写 “1” 时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。 作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ IIL）。 P3口亦作为 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在 flash 编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。 毕业设计（论文） 13 端口引脚 第二功能： RXD(串行输入口 ) TXD(串行输出口 ) INTO(外中断 0) INT1(外中断 1) TO(定时 /计数器 0) T1(定时 /计数器 1) WR(外部数据存储器写选通 ) RD(外部数据存储器读选通 ) 此外， P3 口还接收一些用于 FLASH 闪存编程和程序校验的控制信号。 RST：复位输入。 当振荡器工作时， RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。 ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时， ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。 一般情况下， ALE 仍以时钟振荡频率的 1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。 要注意的是： 每当访问外部数据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲。 对 FLASH 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（ PROG）。 如有必要，可通过对特殊功能寄存器（ SFR）区中的 8EH 单元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。 该位置位后，只有一条 MOVX 和 MOVC 指令才能将 ALE 激活。 此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置 ALE 禁止位无效。 PSEN：程序储存允许（ PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当 AT89S52 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次 PSEN 有效，即输出两个脉冲，在此期间 ，当访问外部数据存储器，将跳过两次 PSEN 信号。 EA/VPP：外部访问允许，欲使 CPU 仅访问外部程序存储器（地址为 0000HFFFFH）， EA端必须保持低电平（接地）。 需注意的是：如果加密位 LB1 被编程，复位时内部会锁存 EA端状态。 如 EA 端为高电平（接 Vcc 端）， CPU 则执行内部程序存储器的指令。 FLASH 存储器编程时，该引脚加上 +12V 的编程允许电源 Vpp，当然这必须是该器件是使用 12V 编程电压 Vpp。 XTAL1：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。 XTAL2：振荡器反相放大器的输出 端。 毕业设计（论文） 14 单片机的复位电路 当单片机的程序受外界因素干扰陷入死循环或跑飞时，为摆脱困境，可将单片机复位，重新启动。 复位也可使单片机退出低功耗工作方式而进入正常工作状态。 AT89S52 单片机复位方法为：在复位引脚输入端 RST 上加一个维持两个机器周期以上的高电平，则单片机被复位。 复位操作使单片机进入初始化状态， PC初始化为 0000H，使单片机从 0000H 开始执行程序。 各个特殊寄存器也处于一个固定的状态。 片内 RAM 不受复位的影响，上电后 RAM 中的内容随机。 【 1】 在通电瞬间，由于 RC 的充电过程，在 RST 端出现一定宽度的正脉冲，只要该正脉冲保持 10ms 以上，就能使单片机自动复位，在 12MHz 时钟时，通常 CR 取 22μ F， R取 1KΩ，这时能可靠的上电复位和手动复位。 单片机的复位电路如图 所示。 图 单片机上电复位和手动复位电路 单片机的时钟电路 时钟电路用来产生单片机工作时所必需的时钟信号。 在时钟信号的控制下，单片机内部的控制电路按照程序指令进行工作。 而时序是指单片机执行的各个指令在时间上的先后关系。 单片机必须在时钟的驱动下才能 进行工作。 【 1】 在引脚 XTAL1 和引脚 XTAL。