毕业设计（论文）-基于AT89S52单片机的调频发射机的设计.doc

毕业设计毕业设计（ （论论文）文） I 原创性声明原创性声明 本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有 数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研 究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人 和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。 本人签名： 日期： 毕业设计毕业设计（ （论论文）文） II 摘摘 要要 调频发射机是目前应用最为广泛的音频发射设备，而且技术上比较成熟，音质较好， 并且可以实现立体声广播，但大多数调频发射机仍然存在发射频率固定单一的问题。为 了满足不同用户对发射频率的要求，本文设计了一个数字立体声调频发射机，通过 AT89S52 单片机控制频率锁相环，从而实现发射频率在一定范围内灵活可调。 本设计是由 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。控制模块是通过小键盘向 AT89S52 单片机发出信息，经过编译处理把代码发送至 BH1415F 芯片，调频调制发射模 块是用变容二极管直接调频，结合锁相环（PLL）系统，可以得到很高的中心频率稳定度。 该数字化立体声调频发射机，实现了锁相环频率控制，具有较高频率稳定度，发射频率 在 87.5MHz 到 108.0MHz 范围内任意可调。高频信号通过天线向空中发射调频电磁波，供 耳机、收音机等带有调频接收功能的设备接收。本设计适用于学校室内无线广播教学、 电视现场等。 本文主要分为五个部分，从数控调频发射机的概述、方案分析与论证、系统硬件的 设计与实现、系统软件的设计及编程、系统的组装和调试等方面，较全面的介绍了数控 调频发射机频率控制系统的设计。同时，由于本人知识能力有限和设计经验的缺乏，文 中存在一些疏漏和不足之处，还请各位老师和广大读者加以指正。 关键词：关键词：调频发射机 AT89S52 单片机 BH1415F 调频调制 锁相环 毕业设计毕业设计（ （论论文）文） III ABSTRACT FM transmitter is the most widely used audio emission equipment and technology, and the sound quality is comparatively mature, and can realize stereo broadcasting, but most FM transmitter remains fixed single transmit frequency. In order to meet different requirements of users for the transmit frequency, this paper designs an FM transmitter, through digital stereo AT89S52 SCM control frequency and phase lock loop, so as to realize the transmit frequency within the scope of certain and flexible adjustable. This design is by AT89S52 SCM control module, BH1415F FM modulation launch module, LED digital pipe display modules, power module, audio input module, a piece of special antenna. Control module is through the small keyboards to send information, AT89S52 SCM languae sent to deal with the code BH1415F chip, FM modulation launch module is directly with transfiguration diode, combined with FM phase lock loop (PLL) system, can get very high center frequency stability. This digital stereo FM transmitter, realized the lock cirtle frequency control, with high frequency stability, in 87.5 MHz to transmit frequency 108.0 MHz range arbitrary adjustable. The high frequency signal through the antenna to the air launch FM radio waves, for headset, with FM receiver function such as the equipment to receive. This design schools indoor wireless radio for teaching and TV spot, etc. This paper mainly divided into five parts, from nc FM transmitter, plan analysis and summary of the argument, system hardware design and implementation, and system of software design and programming, system assembly and debugging, etc., comprehensively introduced nc FM transmitter frequency control system design. At the same time, because I have knowledge ability is limited and design the absence of experience, this paper has some defects and deficiencies, also please all teachers and readers to correct. Key word: FM transmitter AT89S52 SCM BH1415F FM modulation Phase lock loop 毕业设计毕业设计（ （论论文）文） IV 目目 录录 1 引言.1 1.1 概述.1 1.2 课题来源及研究的目的和意义.1 1.3 国内外在该方向的研究现状及分析.2 1.4 研究的目标与内容.3 1.4.1 研究目标 .3 1.4.2 研究内容 .3 2 方案分析与论证.4 2.1 单片机控制方案的选择.4 2.2 调频调制发射方案的选择.6 2.3 频率显示方案的选择.9 2.4 电源方案的选择.9 2.5 音频输入方案的选择.10 2.6 天线的选择.10 3 系统硬件的设计与实现.11 3.1 系统整体概述及功能框图.11 3.2 单片机外围电路的设计.12 3.2.1 单片机的引脚功能说明 .12 3.2.2 单片机的复位电路 .14 3.2.3 单片机的时钟电路 .14 3.2.4 单片机的工作模式 .15 3.2.5 单片机最小系统 .15 3.3 频率控制模块的设计.16 3.4 频率显示模块的设计.17 3.5 调频调制发射电路的设计.20 3.5.1 BH1415F 的结构和特点.20 3.5.2 BH1415F 引脚功能说明：.21 3.5.3 BH1415F 芯片内部电路说明及外围电路设计.22 3.6 电源模块的设计.28 3.7 音频输入模块的设计.29 3.8 天线模块的设计.30 3.9 系统总电路图.31 4 系统软件设计及编程.33 4.1 BH1415F 的频率控制字及传送格式 .33 4.1.1 数据信号发送方式 .33 4.1.2 数据内容说明 .34 4.2 系统主程序流程图.35 毕业设计毕业设计（ （论论文）文） V 4.3 系统子程序流程图.36 4.3.1 键盘处理子程序流程图 .36 4.3.2 BH1415F 的 16 位频率控制字发送子程序流程图.37 4.3.3 频率显示子程序流程图 .38 5 系统组装与调试.39 5.1 调试所用的基本仪器.39 5.2 系统组装.39 5.3 系统调试.39 5.4 系统整体性能评估.40 结束语.41 致谢.42 参考文献.43 附录.44 毕业设计毕业设计（ （论论文）文） 1 1 1 引言引言 1.11.1 概述概述 调频广播经历了六十多年的发展，技术上已经比较成熟，但大多数调频发射机仍然 存在发射频率固定单一的问题。由于国家对无线广播频段的划分和管理，使得不同地区 有不同频段的发射权，每个单位所分配的发射频率也是不一样的。 【14】因此不同用户对发 射频率的要求各不相同，但是厂商不可能生产频率各异的发射机，这样明显不符合工业 批量生产的要求。那么就需要使发射机按照使用者的意愿，在一定频带范围内灵活地改 变发射频率。这样用户就可以根据具体情况来设定载波频率。本文中设计的数字立体声 调频发射机就可以解决这一问题。在当今的调频广播发送技术中，为了适应对发射机输 出频率稳定度和频率准确度的严格要求，以及方便更换发射机频率的需要，为此设计了 一种具有锁相功能的调频广播发射机，通过 AT89S52 单片机控制 BH1415F 频率锁相环， 可以灵活地改变发射频率。 1.21.2 课题来源及研究的目的和意义课题来源及研究的目的和意义 随着科技的发展与进步，电子产业已在生活和生产中占据着了主导地位，从我们日 常生活中的所用到航天技术的高科技类都是电子科技发展的结晶，可以说现在的生活中 我们几乎是离不开电子产品了。 电子科学的发展也带动着通信的发展，现在的通信可以说到生活和生产起着举足轻 重的作用，手机，无线电视等等，还有卫星通讯都已经成为人类生活的主导。而发射接 收机则是通信行业的基本装置，所以接收发射机的发展和进步直接是通讯的发展，想要 发展通讯行业，就得发展发射和接收机。 数控调频发射机的用途很多，该系统广泛应用于工厂、学校、小区、村镇组建的无 线调频广播电台、无线通讯工程、无线报警、监听、数据传输、车载 DVD、车载 DVB-T、 车载电视盒、车载液晶电视、车载广告机、车载 GPS、车载数字电视、车载硬盘播放器、 车载 MP3、家用数字电视机顶盒、电话无线录音转发、专业远距离无线调频传声器、笔记 本计算机等的无线音频适配器、调频广播发射器前级、FM 发射机、通用型无线耳机、通 用型无线音箱上、数码伴侣、音乐伴侣、小区无线广播上；也可以供学校语音教室、英 语四六级考试或其它场合使用。如果你想播放磁带上的英语听力内容，那么只需用 Line_in 线加上音源:计算机耳机输出、话筒、收录机、VCD、MP3 均可. 只要将音频信号 输入通过一根带插头 Line_in 线连接到发射机的音频输入插孔即可。 毕业设计毕业设计（ （论论文）文） 2 市场上大多数小功率调频广播发射机，采用模拟振荡器，发射频率固定单一，稳定 性较差，在相邻场地使用时经常会因频率相近而产生干扰或串音，影响正常的使用。 【13】 使用数控锁相环技术的调频发射集成电路 BH1415F 制作的小功率调频广播发射机，不但 频率稳定性好，而且能在 87.5MHz 到 108.0MHz 范围内任意设置发射频率，从而能有效地 避免调频台的邻频干扰。使用单片机控制的调频发射机，发射频率可按 01MHz 精度进 行调整，在学校英语听力教学中应用广泛。 目前各大中型学校，普遍利用调频发射机进行英语听力训练和考试。如果在发射听 力信号前，发现在预置发射频道上受到强烈干扰，使用本文所设计的发射机就可以自由 改变载波频率，另外选择一个频道发送信号，操作简单快捷，同时又不会干扰覆盖范围 之外的听众正常收音。而且校园广播覆盖的范围较小，没有必要采用大功率的发射机， 所以本设计非常适用于校园无线调频广播教学。 该发射机采用立体声调频技术和数字化控制技术，听众能感觉到较好的立体声效果， 并且成本不高，对推广这种产品很有利，所以该题目有一定的研究价值。 1.31.3 国内外在该方向的研究现状及分析国内外在该方向的研究现状及分析 近年来我国的调频广播技术得到了迅猛发展，在生活中的每个角落都可以找到它的 踪影。比如，有的校园为了让学生练习英语听力，就装设了小功率调频发射机，每个学 生配备无线收听设备。校园内还可以安装大功率调频广播音箱。 进入 20 世纪 90 年代后，调频广播技术有了长足的进步。调频广播虽然音质好，可 以实现立体声广播，但是覆盖范围有限。从世界范围来看，数字化将是广播技术发展的 必然进程，而其中的数字音频广播（DMB）则将会成为继传统的调幅、调频广播之后的第 三代广播，其原主要因在于：数字压缩技术的成熟及大量推广应用。在不影响主观质量 评价的前提下，其音频码率可以压缩近 10 倍，图像码率可以压缩 100 倍以上；高效的数 字调制技术和纠错编码技术同样得到了高速发展，前者使射频的频谱利用率达到 56bit/Hz 以上，后者则使信号处理和传输更加可靠；微电子技术完善和成熟，随着深 亚微米级大规模集成电路生产工艺及技术的不断进步，使得各种对数字音频信号的处理 手段，像压缩编码、调制、差错控制等技术不仅在方法上已成熟，而且其硬件实现也已 经能够满足广播业发展的实际需要。 【16】 毕业设计毕业设计（ （论论文）文） 3 1.41.4 研究的目标与内容研究的目标与内容 1.4.11.4.1 研究目标研究目标 根据所做设计制定如下研究目标： (1)设计开发的流程 (2)射频电路的知识 (3)单片机的结构、工作原理及应用 (4)51 单片机 C 语言编程 (5)基于单片机的数字式调频发射机的设计与实现 1.4.21.4.2 研究内容研究内容 要完成该系统的设计，需进行如下内容的研究： (1)BH1415F 芯片的工作原理及应用 (2)基于 BH1415F 芯片的射频电路的设计 (3)电源模块(7805 稳压源)设计 (4)LED 数码管显示模块的设计 (5)天线模块的设计 (6)基于 51 单片机控制程序的编写 (7)基于单片机的数字式调频发射机的调试 毕业设计毕业设计（ （论论文）文） 4 2 2 方案分析与论证方案分析与论证 2.12.1 单片机控制方案的选择单片机控制方案的选择 目前，市场上单片机的种类有很多，功能和性能也有很大差别。在此进行分析比较， 根据设计的需要选择合适的单片机作为控制芯片。 方案一：采用凌阳 SPCE061A 作为控制器 采用 SPCE061A 单片机进行控制。SPCE061A 凌阳单片机具有丰富的资源：RAM，ROM 空间大、指令周期短、运算速度快、精度高、低功耗、低电压、可编程音频处理，易于 编写和调试等优点。强大功能的 16 位微控制器，它内部集成 7 路 10 位 ADC 和 2 通道 10 位 DAC，可以直接用于电流电压采集，以及数字控制输出；且其存储空间大，能配合 LCD 液晶显示的字模数据存储及语音的存储。采用 SPCE061A 单片机，能将相当一部分外围器 件结合到一起，使用方便，抗干扰性能提高。 本设计需要使用的软件资源比较简单，只需要完成数控部分、键盘输入及显示输出 功能，无需采用功能强大、价格昂贵的凌阳 SPCE061A 作为控制器。 方案二：采用 AT89C51 作为控制器 AT89C51 是一种带 4K 字节 FLASH 存储器的低电压、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。AT89C 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。 AT89C51 的主要功能特性如表 2.1 所示。 表表 2.12.1 AT89C51AT89C51 的主要功能特性的主要功能特性 与 MCS-51 兼容4K 字节可编程 FLASH 存储器 1000 写/擦循环1288 位内部 RAM 数据保留时间：10 年全静态工作：0Hz-24MHz 三级程序存储器锁定两个 16 位定时器/计数器 32 可编程 I/O 线可编程串行通道 5 个中断源低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路软件设置睡眠和唤醒功能 毕业设计毕业设计（ （论论文）文） 5 AT89C51 价格低廉，结构简单，且资料丰富；但是 51 单片机系统资源有限， RAM、ROM 空间小，数据保存时间短，且内部无看门狗定时器，不便于系统开发。 方案三：采用 AT89S52 作为控制器 AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引 脚完全兼容。片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片 上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得 AT89S52 为众多嵌入式控制应用 系统提 供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52 具有以下标准功能： 8k 字节 Flash，256 字节 RAM， 32 位 I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个 16 位 定 时器/计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。另外， AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工 作。掉电保护方式下，RAM 内 容被保存，振荡器被冻结， 单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。 AT89S52 的主要性能： 1、与 MCS-51 单片机产品兼容； 2、8K 字节在系统可编程 Flash 存储器； 3、1000 次擦写周期； 4、全静态操作：0Hz-33MHz； 5、三级加密程序存储器； 6、32 个可编程 I/O 口线； 7、三个 16 位定时器/计数器； 8、六个中断源； 9、全双工 UART 串行通道； 10、低功耗空闲和掉电模式； 11、掉电后中断可唤醒； 12、看门狗定时器； 13、双数据指针； 14、掉电标识符。 毕业设计毕业设计（ （论论文）文） 6 单片机 AT89S52 引脚结构如图 2.1 所示。 图图 2.12.1 AT89S52AT89S52 单片机引脚结构单片机引脚结构 通过比较可以看出，AT89S52 较 AT89C51 进行了很多改进，新增了很多功能，性能有 了较大提升。FLASH 存储器和 RAM 均增加了一倍，且增加了 ISP 在线编程功能，最高工作 频率提升为 33MHz,具有双工 UART 串行通道，内部集成看门狗定时器等。所以，本设计采 用方案三。 2.22.2 调频调制发射方案的调频调制发射方案的选择选择 采用分立元器件构成调频调制发射模块的方法实现起来比较简单，但外围电路复杂， 调试麻烦，而且可靠性不高，故采用集成的调频调制发射专用芯片。现有如下方案： 方案一：采用 BA1404 立体声调频发射芯片 BA1404 是日本 ROHM 公司出品的一款很经典的立体声调频发射专用芯片，它弥补了过 去用分立元件来设计调频电路的不足，而且具有立体声调制的功能。仅用很少的外围元 件就可得到优美的立体声调频信号。因此在 FM 立体声发射及无线微波方面具有重要的应 用价值。 BA1404 采用低电压、低功耗设计，其工作电压范围 1-3V，该电路是由 FM 立体声混 合器、MPX（Multiplexer）多路转换器、38KHZ 导频振荡器、FM 调制器和高频放大器组 成的单片集成电路。单片立体声调制发射集成芯片 BA1404 和高频功放电路，可以将各种 立体声音源加以处理并调制发射，由立体声 FM 收音机接收。 毕业设计毕业设计（ （论论文）文） 7 BA1404 的内部电路如图 2.2 所示。 图图 2.22.2 BA1404BA1404 内部电路内部电路 BA1404 的引脚功能如表 2.2 所示。 表表 2.22.2 BA1404BA1404 的引脚功能的引脚功能 引脚说明引脚说明 1右声道输入18左声道输入 2音频放大器偏置17声道平衡 3音频放大器地 GND16声道平衡 438K 晶振偏置15VCC 538K 晶振(1)14双声道复合信号输出端 638K 晶振(2)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 GND11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 0.5mV 时，增益高达 37dB，频 毕业设计毕业设计（ （论论文）文） 8 带宽度为 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 16、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 0.5%，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 HI-FI 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：BA1404、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 70-120MHz 频率， 使用上非常方 便。 毕业设计毕业设计（ （论论文）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 2.3 所示。 图图 2.32.3 BH1415FBH1415F 芯片结构芯片结构 2.32.3 频率显示方案的选择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。 毕业设计毕业设计（ （论论文）文） 10 2.42.4 电源方案的选择电源方案的选择 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。 2.52.5 音频输入方案的选择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 3.5mm 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 Line-in 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 3.5mm 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。 2.62.6 天线的选择天线的选择 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。 毕业设计毕业设计（ （论论文）文） 11 3 3 系统硬件的设计与实现系统硬件的设计与实现 3.13.1 系统整体概述及功能框图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 6.5mm 电源电源输入插座，一个为标准 3.5mm 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 3.1 所示。 图图 3.13.1 系统功能框图系统功能框图 麦克风 输入信号 CD、MP3、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 毕业设计毕业设计（ （论论文）文） 12 3.23.2 单片机外围电路的设计单片机外围电路的设计 3.2.13.2.1 单片机的引脚功能说明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，P1.0 和 P1.1 分别作定时器/计数器 2 的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/ 计数器 2 的触发输入（P1.1/T2EX） 。 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： P1.0 T2（定时器/计数器 T2 的外部计数输入） ，时钟输出 P1.1 T2EX（定时器/计数器 T2 的捕捉/重载触发信号和方向控制） P1.5 MOSI（在系统编程用） P1.6 MISO（在系统编程用） P1.7 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） 。 毕业设计毕业设计（ （论论文）文） 13 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。 端口引脚 第二功能： P3.0 RXD(串行输入口) P3.1 TXD(串行输出口) P3.2 INTO(外中断 0) P3.3 INT1(外中断 1) P3.4 TO(定时/计数器 0) P3.5 T1(定时/计数器 1) 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) 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 0000H-FFFFH） ， 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。 毕业设计毕业设计（ （论论文）文） 14 XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。 3.2.23.2.2 单片机的复位电路单片机的复位电路 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 22F，R 取 1K，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 3.2 所示。 图图 3.23.2 单片机上电复位和手动复位电路单片机上电复位和手动复位电路 3.2.33.2.3 单片机的时钟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 之间外接晶体振荡器和微调电容，和单片机内部的一个高 增益的反相放大器一起构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。 毕业设计毕业设计（ （论论文）文） 15 单片机时钟电路如图 3.3 所示。 图图 3.33.3 单片机时钟电路单片机时钟电路 内部振荡方式所得的时钟信号比较稳定，实用电路中使用较多。在这种情况下，晶 振和电容应该尽可能安装的离单片机的时钟引脚近，以减少寄生电容，更好地保证振荡 器稳定可靠地工作。 C1 和 C2 起稳定振荡频率、快速起振的作用，其电容值一般为 30pF。 3.2.43.2.4 单片机的工作模式单片机的工作模式 AT89S52 单片机提供了空闲和掉电两种工作模式。 在空闲模式下，CPU 自己进入睡眠状态而其他的片内功能部件保持工作状态，这种模 式是可以用软件调用的。当 CPU 启动了这个模式，片内所有的数据存储器和特殊功能寄 存器将保持不变。任何的中断信号或硬件复位信号都可以使 CPU 退出空闲模式。在空闲 模式下，单片机的功耗下降 80。 在掉电模式下，单片机片内振荡停止，CPU 执行的最后一条指令就是调用掉电模式 的指令。片内的所有数据存储器和特殊功能存储器将保持不变，一直到掉电模式终止。 可以通过外部的复位信号或者给 INT0 和 INT1 管脚上发出外部中断信号来终止掉电模式。 在这种模式中，VCC 可以降低到 2V，片内 RAM 处于 50A 的供电状态，功耗很低。 【8】 毕业设计毕业设计（ （论论文）文） 16 3.2.53.2.5 单片机最小系统单片机最小系统 所谓的单片机最小系统，是指在尽可能少的外部电路的条件下，形成一个可以独立 工作的单片机系统。 单片机的最小系统如图 3.4 所示。 图图 3.43.4 单片机最小系统单片机最小系统 3.33.3 频率控制模块的设计频率控制模块的设计 调频发射机的发射频率通过小键盘来控制，键盘为三按键式，上调整键、下调整键、 立体声设置键。 通电后，进入正常工作状态，这时通过面板上的两个频率调整键来调整发射机的工 作频率。短按一下频率调整键，发射机将以 0.1MHz 的步进增加或降低工作频率。长按频 率调整键，发射机将进入快速跳变状态，直至松开按键。 进入正常工作状态后，立体声显示灯亮。按下立体声设置键，立体声显示灯灭，表 毕业设计毕业设计（ （论论文）文） 17 明立体声关闭。 控制频率的按键电路如图