數(shù)碼收音機(jī)的設(shè)計(jì)開題報告

1、<p><b>　　數(shù)碼收音機(jī)的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　課題來源：</b></p><p>　　在電視廣播沒有問世之前，聽廣播大概是多數(shù)中國人不可或缺的一種生活方式。除了能夠聽到新聞、天氣預(yù)報等日常生活信息外，它還是人們娛樂和學(xué)習(xí)的工具，年輕人可通過它聽到美妙動聽的音樂和歌曲。戲迷們可聽到名角的精彩戲曲唱段，學(xué)生們則可

2、用它收聽外教純正的外語教學(xué)課程。記得有一段時間，一到單田芳的評書廣播時間，路上的行人都會停下來聽，所以，廣播對人們生活的影響之大可見一斑?，F(xiàn)在雖然有了電視，電視廣播依然在很多地方繼續(xù)發(fā)揮著不可替代的作用。</p><p>　　無線電音頻廣播系統(tǒng)，按照調(diào)制方式的不同，目前主要有兩種系統(tǒng)，即AM調(diào)幅制和FM調(diào)頻制。FM調(diào)頻廣播系統(tǒng)以其良好的音質(zhì)和接收效果，同時兼容立體聲方式，因而在公眾無線電廣播領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。多

3、數(shù)國家的FM調(diào)頻廣播頻段在88~108MHz的超高頻波段，由于其工作頻率較高，所以相應(yīng)接收設(shè)備的有關(guān)器件的物理尺寸也小，容易實(shí)現(xiàn)小型化和集成化。世界上許多半導(dǎo)體公司都推出了單芯片的FM收音集成電路，例如PHILIPS公司的TEA7088和TEA576x系列，Silicon Laboratories公司的Si470xFM調(diào)諧器系列，日本三洋公司的LV24000/02等，在這些芯片外部只須增加很少的幾個器件，甚至只增加一只濾波電容就可做成一

4、個完整的FM收音調(diào)諧器。目前最小的FM調(diào)頻收音模塊的體積僅有9mm*9mm*2mm，因此，現(xiàn)在許多數(shù)碼電子產(chǎn)品如手機(jī)，MP3等內(nèi)部都帶有FM調(diào)頻收音功能。</p><p>　　我的畢設(shè)題目選用PHILIPS公司的TEA5767HN芯片設(shè)計(jì)數(shù)碼收音機(jī)。</p><p>　　課題研究的目的與意義：</p><p>　　隨著微電子技術(shù)的發(fā)展, 收音機(jī)也在朝著微型化和智能化

5、的方向發(fā)展。2002 年,</p><p>　　PHILIPS 公司推出的FM收音機(jī)集成電路TEA5767HN, 封裝形式為HVQFN40, 外形尺寸只有6×6×0.85mm 大小。它可以實(shí)現(xiàn)手動、自動搜臺和存臺, 帶有I2C 和3-Wire 兩個總線接口, 最小供電電壓為2.5V, 外圍只需要少量元器件即可實(shí)現(xiàn)FM收音機(jī)功能, 具有體積小、功耗低、頻率穩(wěn)定性好、高靈敏度、高保真等特點(diǎn)。這些特

6、點(diǎn)使得該集成電路可以廣泛應(yīng)用于手機(jī)、MP3、PDA、收音機(jī)等便攜式產(chǎn)品中。</p><p>　　EA5767HN芯片是PHILIPS公司推出的針對低電壓應(yīng)用的單芯片數(shù)字諧調(diào)FM立體聲收音機(jī)芯片。它采用創(chuàng)新的收音機(jī)架構(gòu)取代了外部的無源器件與復(fù)雜的線路，芯片內(nèi)集成了完整的IF頻率選擇和鑒頻系統(tǒng)，只需很少的低成本外圍元件，就可實(shí)現(xiàn)FM收音機(jī)的全部功能，硬件系統(tǒng)完全不需要調(diào)試。EA5767HN芯片前端具有高性能的RF A

7、GC電路，其接收靈敏度高，并且兼容歐洲、美國和日本FM頻段；參考頻率選擇靈活，可通過寄存器設(shè)置選擇32.768kHz和13MHz的晶體振蕩器或者6.5MHz的外部時鐘參考頻率；可通過IIC系統(tǒng)總線進(jìn)行各種功能控制并通過IIC總線輸出7位IF計(jì)數(shù)值；立體聲解調(diào)器完全免調(diào)，可用軟件控制SNC、HCC、暫停和靜音功能；具有兩個可編程I/O口，可用于系統(tǒng)的其他相關(guān)功能；由于其軟件設(shè)計(jì)簡單，再加上小尺寸的封裝，使得它非常適合應(yīng)用于電路板空間相當(dāng)有

8、限的設(shè)計(jì)上；可集成到便攜式數(shù)碼消費(fèi)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，如移動電話、MP3播放器、便攜式CD機(jī)、玩具等眾多產(chǎn)品，使它們具有FM收音功能。</p><p><b>　　單片機(jī)的發(fā)展趨勢：</b></p><p>　　單片機(jī)現(xiàn)在可以說是百花齊放，百家爭鳴的時期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機(jī)，從8位、16位到32位，數(shù)不勝數(shù)，應(yīng)有盡有，有與主流C51系列兼容的，也有不

9、兼容的，但它們各具特色，互成互補(bǔ)，為單片機(jī)的應(yīng)用提供了廣闊的天地。</p><p>　　縱觀單片機(jī)的發(fā)展過程，可以預(yù)示單片機(jī)的發(fā)展趨勢，大致有：</p><p><b>　　一、微型單片化</b></p><p>　　現(xiàn)在常規(guī)的單片機(jī)普遍都是將中央處理器（CPU）、隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲（RAM）、只讀程序存儲器（ROM）、并行和串行通信接口，中斷系

10、統(tǒng)、定時電路、時鐘電路集成在一塊單一的芯片上，增強(qiáng)型的單片機(jī)集成了如A/D轉(zhuǎn)換器、PMW（脈寬調(diào)制電路）、WDT（看門狗）、有些單片機(jī)將LCD（液晶）驅(qū)動電路都集成在單一的芯片上，這樣單片機(jī)包含的單元電路就更多，功能就越強(qiáng)大。甚至單片機(jī)廠商還可以根據(jù)用戶的要求量身定做，制造出具有自己特色的單片機(jī)芯片。</p><p>　　此外，現(xiàn)在的產(chǎn)品普遍要求體積小、重量輕，這就要求單片機(jī)除了功能強(qiáng)和功耗低外，還要求其體積要小

11、。現(xiàn)在的許多單片機(jī)都具有多種封裝形式，其中SMD（表面封裝）越來越受歡迎，使得由單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)正朝微型化方向發(fā)展。</p><p>　　二、低功耗CMOS化</p><p>　　MCS-51系列的8031推出時的功耗達(dá)630mW，而現(xiàn)在的單片機(jī)普遍都在100mW左右，隨著對單片機(jī)功耗要求越來越低，現(xiàn)在的各個單片機(jī)制造商基本都采用了CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝）。像80C51就采用了

12、HMOS（即高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝）和CHMOS（互補(bǔ)高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝）。CMOS雖然功耗低，但由于其物理特征決定其工作速度不夠高，而CHMOS則具備了高速和低功耗的特點(diǎn)，這些特征，更適合于要求低功耗像電池供電的應(yīng)用場合。所以這種工藝將是今后一段時期單片機(jī)發(fā)展的主要途徑。</p><p>　　三、主流與多品種共存</p><p>　　現(xiàn)在雖然單片機(jī)的品種繁多，各具特色，但仍以

13、80C51為核心的單片機(jī)占主流，兼容其結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)的有PHILIPS公司的產(chǎn)品，ATMEL公司的產(chǎn)品和中國臺灣的Winbond系列單片機(jī)。所以80C51占據(jù)了半壁江山。而Microchip公司的PIC精簡指令集合（RISC）也有著強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭，中國臺灣的HOLTEX公司近年的單片機(jī)產(chǎn)量與日俱增，與其底價質(zhì)優(yōu)的優(yōu)勢，占據(jù)一定的市場份額。此外還有MOTOROLA公司的產(chǎn)品，日本幾大公司的專用單片機(jī)。在一定的時期內(nèi)，這種情形將得以延續(xù)，將

14、不存在某個單片機(jī)一統(tǒng)天下的壟斷局面，走的是依存互補(bǔ)、相輔相成、共同發(fā)展的道路。</p><p>　　九十年代以后，單片機(jī)在結(jié)構(gòu)上采用雙CPU或內(nèi)部流水線，CPU位數(shù)有8位、16位、32位，時鐘頻率高達(dá)20MHZ，片內(nèi)帶有PWM輸出、監(jiān)視定時器WDT、可編程計(jì)數(shù)器陣列PCA、DMA傳輸、調(diào)制解調(diào)器等。芯片向高度集成化、低功耗方向的發(fā)展，使得單片機(jī)在大量數(shù)據(jù)的實(shí)時處理、高級通信系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、復(fù)雜工業(yè)過程控制、高

15、級機(jī)器人以及局域網(wǎng)等方面得到大量應(yīng)用。這類單片機(jī)有NEC公司的MPD7800，MITSUBISHI公司的M337700，REVKWELL公司的R6500。</p><p><b>　　技術(shù)指標(biāo)：</b></p><p>　　之所以會選擇PHILIPS公司的TEA5767HN芯片是因?yàn)門EA5767HN芯片具有如下優(yōu)異的性能：</p><p>　

16、　·具有集成的高靈敏度低噪聲射頻輸入放大器：</p><p>　　·FM混頻器可轉(zhuǎn)換歐洲、美國（87.5MHz～108 MHz）和日本（76 MHz ～91 MHz）的FM頻段到中頻；</p><p>　　·可預(yù)調(diào)接受日本TV伴音到108 MHz；</p><p>　　·具有射頻自動增益控制電路RF AGC；</p>

17、;<p>　　·LC調(diào)諧振蕩器采用廉價的固定片式電感；</p><p>　　·具有內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的FM中頻選擇性；</p><p>　　·具有完全集成的FM鑒頻器，無需外部解調(diào)；</p><p>　　·可選擇32.768kHz或13MHz的晶體參考頻率振蕩器，也可使用外部6.5MHz的參考頻率；</p>

18、<p>　　·采用PLL合成器調(diào)諧系統(tǒng)；</p><p>　　·引腳BUSMODE可選擇IIC和3-wire總線；</p><p>　　·總線可輸出7位中頻計(jì)數(shù)器；</p><p>　　·總線可輸出4位信號電平信息；</p><p>　　·具有軟件靜音功能；</p>&

19、lt;p>　　·具有立體聲噪聲消除（stereo noise cancelling SNC）功能；</p><p>　　·具有高音頻切割控制（HCC）功能；</p><p>　　·具有總線可控制的軟件靜音、SNC和HCC功能；</p><p>　　·具有免調(diào)整立體聲解調(diào)功能；</p><p>　　

20、·具有電臺自動搜索功能；</p><p><b>　　·具有待機(jī)模式；</b></p><p>　　·具有兩個軟件可編程的I/O口（SWPORT）;</p><p>　　·當(dāng)采用3-wire總線方式時，總線使能線可選擇輸入和輸出；</p><p>　　·具有自適應(yīng)的溫度范

21、圍。</p><p>　　立體聲FM數(shù)字收音機(jī)的實(shí)現(xiàn)：立體聲FM數(shù)字收音機(jī)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是通過MCS-51單片機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)可自動搜索并存儲10個電臺節(jié)目，也可手動搜索并存儲。收到聽電臺的額頻率和臺號可在顯示模塊中的LCD上顯示，音量通過音量加、減按鍵自主控制，并能存儲關(guān)機(jī)時設(shè)定的數(shù)據(jù)，左右聲道音頻信號通過外接的功放輸出。</p><p><b>　　研究內(nèi)容：</b>&

22、lt;/p><p>　　TEA5767HN數(shù)字收音機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)</p><p>　　TEA5767HN數(shù)字調(diào)諧收音機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件模塊主要由MCU(AT89C2051)控制電路、數(shù)字調(diào)諧收音(TEA5767HN)、音頻信號放大(TDA1308)3大部分組成。其中MCU控制電路主要由低功耗MCS-51系列單片機(jī)AT89C2051、鍵盤及狀態(tài)顯示終端構(gòu)成,是該應(yīng)用系統(tǒng)的硬件平臺,鍵盤用于輸

23、入對數(shù)字調(diào)諧收音機(jī)的各種操作,系統(tǒng)的各種工作狀態(tài)由狀態(tài)顯示終端顯示。AT89C2051提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：2k字節(jié)flash閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM,15個I/O口線，兩個16位定時/計(jì)數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，內(nèi)置一個精密比較器，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C2051可降至0HZ的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中

24、斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。MCU控制模塊通過I2C總線完成對數(shù)字調(diào)諧收音機(jī)模塊的所有控制,收音機(jī)模塊輸出的音頻信號經(jīng)由音頻放大模塊放大后輸出到耳機(jī)或揚(yáng)聲器。</p><p>　　軟件設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件架構(gòu)基于AT89C2051單片機(jī)控制平臺的TEA5767HN數(shù)字收音機(jī)的軟件設(shè)計(jì)主要包括3部分: 1. I2C總線通信協(xié)議、鍵盤及顯示終端驅(qū)

25、動程序;2. TEA5767HN底層驅(qū)動,包括寄存器控制字的讀寫操作;3. 應(yīng)用層程序包括數(shù)字調(diào)諧收音機(jī)的各種應(yīng)用功能的實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　整個應(yīng)用層軟件主程序由：系統(tǒng)初始化、鍵盤命令檢測、系統(tǒng)狀態(tài)信息讀寫、頻道調(diào)諧、鍵盤命令處理和系統(tǒng)狀態(tài)顯示6大模塊組成。TEA5767HN數(shù)字調(diào)諧收音機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)軟件主程序

26、系統(tǒng)初始化包括AT89C2051的初始化、I2C通信初始化、系統(tǒng)狀態(tài)信息讀取和TEA5767HN控制寄存器的初始化。 所有的功能由鍵盤輸入開啟,所以鍵盤命令處理程序?qū)⑼瓿稍撓到y(tǒng)的所有功能。以下重點(diǎn)介紹TEA5767HN數(shù)字收音機(jī)的鍵盤命令處理程序。 鍵盤命令處理程序?qū)崿F(xiàn)了暫停、手動搜索、自動搜索、廣播頻道切換、立體聲/單聲道切換、靜音和鍵盤鎖定7個常用功能,每一個功能由一個功能函數(shù)完成。 每個功能就是一個功能模塊

27、函數(shù),鍵盤命令處理程序都是功能模塊函數(shù)的調(diào)用。上述7個功能模塊中,自動搜索和手動搜索是該數(shù)字調(diào)諧收音機(jī)系統(tǒng)程序功能模塊的關(guān)鍵。 自動搜索功能模塊函數(shù) 自動搜索功能模塊函數(shù)主要由：FM廣播頻率設(shè)置、搜索頻率設(shè)定、廣播信號強(qiáng)度讀取、IFC中頻計(jì)數(shù)器讀取、有效廣播頻道的判別、廣播頻道數(shù)據(jù)的存儲和系統(tǒng)工作狀態(tài)顯示等部分組成。</p><p>　　編寫自動搜索功能模塊,將使系統(tǒng)能夠很好地實(shí)現(xiàn)自動搜索功能,手

28、動搜索相當(dāng)于自動搜索的一個步進(jìn)頻率的搜索過程。不難發(fā)現(xiàn),不管是自動搜索還是手動設(shè)定頻率,如何調(diào)諧單個頻率是關(guān)鍵,也是數(shù)字調(diào)諧收音機(jī)調(diào)諧廣播電臺的軟件算法的核心。TEA5767HN數(shù)字調(diào)諧收音機(jī)系統(tǒng)通過調(diào)用一個功能函數(shù)來完成單個頻率的調(diào)諧。 調(diào)諧單個頻率功能模塊函數(shù) 調(diào)諧單個頻率功能模塊函數(shù)包括：頻率和鎖相環(huán)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換(調(diào)諧算法函數(shù))、TEA5767HN調(diào)諧狀態(tài)寄存器的設(shè)置、High/Low Injection 的優(yōu)化選擇

29、以及TEA5767HN控制寄存器寫操作</p><p>　　TEA5767HN數(shù)字調(diào)諧收音機(jī)是一個數(shù)字調(diào)諧系統(tǒng)。除了硬件平臺，完全依靠MCU對其寄存器的控制就可以完成數(shù)字調(diào)諧收音機(jī)的所有功能?；赥EA5767HN的應(yīng)用系統(tǒng)，性能可靠的硬件設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)， 良好的軟件架構(gòu)是關(guān)鍵，而基于軟件控制的High／LowInjection優(yōu)化選擇和鎖相環(huán)數(shù)據(jù)的精確轉(zhuǎn)換則能確保系統(tǒng)更加可靠穩(wěn)定地運(yùn)行。</p>&l

30、t;p><b>　　時間安排：</b></p><p>　　1．第1～2周：調(diào)研階段，到圖書館、科技情報所或國際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等查找國內(nèi)外公開發(fā)表的相關(guān)科研論文、參考資料、文獻(xiàn)等，完成科技英語文獻(xiàn)的檢索工作。</p><p>　　2．第3～4周： 進(jìn)入的畢業(yè)設(shè)計(jì)前期工作（開題報告）。</p><p>　　3．第5周：上交開題報告。</p&

31、gt;<p>　　4．第6～7周：進(jìn)入畢業(yè)設(shè)計(jì)階段。</p><p>　　5．第8周：進(jìn)行畢設(shè)期中檢查。</p><p>　　6．第9～14周：完成畢業(yè)設(shè)計(jì)、結(jié)題、畢業(yè)論文的撰寫。</p><p>　　7．第15周：上交英文文獻(xiàn)的翻譯文稿。</p><p>　　8．第16周：畢業(yè)答辯和畢業(yè)設(shè)計(jì)的成績評定工作。</p>

32、<p><b>　　實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件：</b></p><p>　　仿真機(jī)、示波器、穩(wěn)壓源等等一應(yīng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備</p><p><b>　　課題成果：</b></p><p>　　軟硬件調(diào)試成功，做出由51單片機(jī)控制的數(shù)碼收音機(jī)成品。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn);<

33、/b></p><p>　　1.唐繼賢.51單片機(jī)工程應(yīng)用實(shí)例.北京：航空航天大學(xué)出版社，2009-01</p><p>　　2.馬忠梅、籍順心、馬凱.單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì).第4版.北京:航空航天大學(xué)出版社，2007-2</p><p>　　3.Philips Semiconductors  TEA5768HL Datasheet ,2002