数控调频发射器设计

1、摘 要 本设计介绍的是数字控制调频发射器,具有廉价、易制等特点, 它可在80.0109.9MHz的任意范围内设置发射频率，可预置13个频道，发射频率调整最小值为0.1MHz，具有单声道/立体声控制，发射距离在2050m范围内，可应用于学校室内无线广播教学、电视现场导播等场所，同时也发挥了现代化媒体自动控制的巨大作用。同时本文介绍了当今在从模拟向数字转变、从小规模向大规模扩展的过程中, 建造或改造一个调频发射系统需要重视的几项指标。新型数字化调频发射台具有频率稳定、发射频率在88.0 MHZ至110.0MHZ范围内任意可设等特点，本文介绍了采用AT89C52单片机控制的数字化调频发射器的设计方法

2、。调频发射系统影响人身及设备安全的因素涉及人、机(设备) 、环境和管理4 个方面。其中人的因素是核心, 设备是基础, 环境是外部条件, 管理制度是关键。在当今调频发射系统在不断发展的进程中,因此科技的不断更新与创新成为本行业一个永恒不变的主题。 关键词: 单片机数字化控制BH1415F调频发射 AbstractThe major content that this design introduced is digital control frequent varied trasmission,owning the characteristics of cheap and made easily

3、,which can set transmitted frequents at any extent between 80MHz and 109.9MHz,including single or stanging control,the radiated distance is arange from 20m to 50m,and it can be applied in broadcasting instructions of classroom or a living broadcasting places and so on, simutanuously created modern m

4、edia great function in automatically. The system of frequent varied trasmisstion have an impact on physical and the factors of equipment safe humen,machine,enviorment and management tour sides involved.All of them ,humen is center , machine is basic , enviorment is external condition,management is t

5、he key.Nowadays, The system of frequent varied trasmisstion is in the progress of development continciously,so update and creation of science have become a constant topic .Key Words：Digital control, BH1415h, frequent varied trasmisstion . 目 录摘 要1Abstract2目 录31 引 言31.1 单片机C程序设计31.2 单片机C程序简介41.3 单片机C语

6、言的特点51.4 单片机C语言的组成与优点62 数控调频发射器设计72.1 功能概述72.2 系统原理简介72.3 系统原理分析82.4 软件设计182.5 对系统程序的设计212.6 硬件调试262.7 软件调试262.8 发射频率的调试及性能分析263 控制源程序清单27结 论33致 谢34参 考 文 献35 1 引 言目前大多数高校校内用的调频广播发射器，发射频率固定单一，稳定性差。本文设计了可在80.0 MHZ至110.0MHZ范围内任意设置发射频率的数控调频发射器，可预置13个频道，发射频率调整最小值为0.1MHZ，具有单声道/立体声控制，比传统调频台应用更灵活可靠，可广泛应用于学校

7、无线广播、电视现场导播、汽车航行、无线演说等。1.1 单片机C程序设计 单片机C程序设计步骤如下：1 分析设计任务，确定算法，画出编程算法的流程图。2 使用通用的文字编辑软件，如EDIT、写字板、WORD等编写C源程序，也可在支持C语言的仿真器或编辑器上直接编写，如Keil 51C编辑器。3在C编辑器上进行调试和编译，编译后可生成后缀名为HEX的十六进制目标程序文件。4用编辑器将目标程序文件写入单片机。1.2 单片机C程序简介 在没有硬件仿真系统或在线调试器时,如何对系统进行调试或仿真,介绍基于单片机C程序Keil 51环境下的程序调试与软件仿真方法,合理使用这些方法模拟实际运行环境,验证程序

8、设计,可以减少调试时间,提高编程效率。Keil 51C是目前流行的单片机开发工具之一,它具有编译、汇编、链接、实时操作系统、项目管理以及调试的功能,可以完成编辑、编译、链接、调试、仿真等整个单片机开发流程。单片机系统软件的开发总要和片内、片外硬件设备息息相关,比如外部设备、键盘、引脚信号变化、AD转换、液晶、串口等;同时还需根据设备信号输出相应的控制信息。在没有硬件仿真系统或在线调试器,必须使用Keil 51C提供的软件调试、仿真功能,它可以很方便地模拟单片机的运行以及模拟片内和片外的外围器件的工作。将Keil 51C调试器配置成纯软件模式,可以不需要实际的目标硬件就能够模拟、仿真51系列单片

9、机及外围器件的很多功能。1Keil 51C主要界面Keil 51C辅助程序调试的窗口或界面主要有输出窗口、反汇编窗口、Watch窗口、Memory窗口、ToolBox按钮、Serial窗口、性能分析仪等。他们使程序的调试更加方便、直观且功能强大。(1)Command页:通过命令行的形式,向运行中的程序发出调试命令,如显示变量、表达式、寄存器、CPU引脚、加载用户调试函数、信号函数等,然后等待程序返回,以此来验证目标程序的正确性。Keil 51C提供了大量的内部调试命令,如BREAK、DIR、SIGNAL、DISPLAY、INCLUDE等。命令行中输入的命令是C语言的子集,大多数的C语句可以在此

10、运行。另外, Keil 51C还可以将命令行中输入的调试信息,即整个调试过程用log命令记录在文本文件中。使用时再用INCLUDE命令加载该文件,使调试信息与目标程序同时运行,它们一个在前台,另一个在后台运行。(2)Serial窗口:串口输入输出窗口可用于系统调试时的输入和输出窗口。可以通过该窗口输入信息、响应用户的交互操作、输出程序执行中的一些变量值或信息。(3)断点编辑器:充分使用断点,编辑各种断点,使程序在需要时中止运行,以便控制整个目标程序的运行过程,监视相关变量、寄存器或存储区的变化。Keil 51C有丰富的断点编辑功能和三种断点类型:执行断点、条件断点、以及存取断点。(4)CPU片

11、内设备界面:包括I/O口,定时器,串口等,它是具体硬件电路的输入和输出窗口。在程序调试运行时,打开设备界面可以观察到设备各参数值及其动态变化情况。同时,在需要输入开关量的模拟中,可以直接修改界面上的各参数值进行仿真输入。(5)ToolBox按钮:包含用户配置的命令按钮,单击按钮可以调用相关调试命令、信号函数或自定义函数,可以完成命令行中所有的调试功能,提供给用户良好的调试界面。 1.3 单片机C语言的特点单片机C语言是硬件设计人员的一种描述工具，硬件设计本身还是要人来完成的。单片机C语言被设计出来的目的是为了硬件设计，具有硬件的性质。它用于描述电路系统的结构，接口，行为和功能，除了它具有的硬件

12、特征的语句外，它的语言形式和描述风格，以及句法与一般的计算机高级语言相当类似，然而它又与软件语言具有完全不同的性质。单片机C语言主要用于设计数字系统的结构，行为，功能和接口。除了含有许多具有硬件特征的语句外，单片机C语言的语言形式和描述风格与句法是十分类似于一般的计算机高级语言。单片机C语言的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实体（可以是一个元件，一个电路模块或一个系统）分成外部（或称可是部分,及端口）和内部（或称不可视部分），既涉及实体的内部功能和算法完成部分。在对一个设计实体定义了外部界面后，一旦其内部开发完成后，其他的设计就可以直接调用这个实体。这种将设计实体分成内外部分的概念是单片

13、机C语言系统设计的基本点。应用单片机C语言进行工程设计的优点是多方面的。（1）与其他的硬件描述语言相比，单片机C语言具有更强的行为描述能力，从而决定了他成为系统设计领域最佳的硬件描述语言。强大的行为描述能力是避开具体的器件结构，从逻辑行为上描述和设计大规模电子系统的重要保证。（2）单片机C语言丰富的调用函数和库函数，使得在任何大系统的设计早期就能查验设计系统的功能可行性，随时可对设计进行调试验证。（3）单片机C语句的行为描述能力和程序结构决定了他具有支持大规模设计的分解和已有设计的再利用功能。符合市场需求的大规模系统高效，高速的完成必须有多人甚至多个代发组共同并行工作才能实现。（4）对于用单片

14、机C语言完成的一个确定的设计，可以利用单片机工具进行逻辑综合和优化，并自动的把单片机C语言描述设计转变成门级网表。 （5）单片机C语言对设计的描述具有相对独立性，设计者可以不懂硬件的结构，也不必管理最终设计实现的目标器件是什么，而进行独立的设计。（6）单片机C语言的设计不依赖于特定的器件，方便了工艺的转换。（7）单片机C语言是一个标准语言，为众多的单片机厂商支持，移植性好。单片机C语言描述系统时，一般有三种描述层次：行为描述、数据流描述 、结构描述。行为级描述注重描述对象的功能，表示输入与输出之间的转换行为;不包含结构信息；数据流描述用逻辑方程描述对象的关系；结构描述 (门级描述)直接给出实体

15、实现的逻辑网表。1.4 单片机C语言的组成与优点单片机C语言程序大致由函数说明、指针和指针变量、文件包含、及宏定义4 个部分组成。单片机C语言的优点：（1）具有更强的行为描述能力，是系统设计领域最佳的硬件描述语言。（2）具有丰富的自定义函数和库函数，使得在任何大系统的设计早期就能查验设计系统的功能可行性，随时可对设计进行仿真模拟。（3）单片机C语句的行为描述能力和程序结构决定了它具有支持大规模设计的分解和已有设计的再利用功能。该功能能满足市场大规模系统高效、高速的需要，可替代多人甚至多个代发组共同工作。 （4）对于用单片机C语言完成的一个确定的设计，可以利用单片机工具进行逻辑综合和优化，并自动

16、地将单片机C语言描述设计转变成门级网表。（5）单片机C语言对设计的描述具有相对独立性，设计者可以不懂硬件结构，也不必管最终设计实现的目标器件是什么，而进行独立的设计。2 数控调频发射器设计2.1 功能概述 本设计的数控调频发射器是能够在80.0109.9MHz的任意范围内设置发射频率，可预置13个频道，发射频率调整最小值为0.1MHz，具有单声道/立体声控制，发射距离在2050m范围内，预期的目标是希望它能够广泛应用于学校室内无线广播教学、电视现场导播等场所。为了实现调频中心频率的控制，本设计采用ROHM公司生产的调频发射专用集成电路BH1415F，内含立体声信号调制，调频广播信号发射电路。B

17、H1415F内有前置补偿电路、限制器电路、低通滤波器电路等，具有良好的音色，而这些电路是由许多分立的无源元件组成的。BH1415F还内置PLL系统调频发射电路，传输频率非常稳定，并且调频发射频率可用单片机通过串行口进行控制。本设计系统的硬件电路主要由单片机控制电路、调频调制电路、电源电路组成。其中单片机控制器采用ATMEL公司的AT89C52，32个端口可满足4位LED动态显示、16（4X4）个操作按键的设计需要。调频调制电路采用BH1415F芯片。电路电源采用单片机控制的数字调频器功耗小，可用7805三端稳压块分别对单片机和BH1415F电路单独供电，电源变压器功率大于10w即可。实物图如下

18、：2.2 系统原理简介 为了实现调频中心频率的控制，本设计采用ROHM公司生产的调频发射专用集成电路BH1415F，内含立体声信号调制，调频广播信号发射电路。BH1415F内有前置补偿电路、限制器电路、低通滤波器电路等，具有良好的音色，而这些电路是由许多分立的无源元件组成的。BH1415F还内置PLL系统调频发射电路，传输频率非常稳定，并且调频发射频率可用单片机通过串行口进行控制。本设计系统的硬件电路主要由单片机控制电路、调频调制电路、电源电路组成。其中单片机控制器采用ATMEL公司的AT89C52，32个端口可满足4位LED动态显示、16（4X4）个操作按键的设计需要。调频调制电路采用BH1

19、415F芯片。电路电源采用单片机控制的数字调频器功耗小，可用7805三端稳压块分别对单片机和BH1415F电路单独供电，电源变压器功率大于10w即可。2.3 系统原理分析单片机原理控制图如下：单片机采用AT89C52，采用最小化应用系统设计，P0口和P2口作为共阳LED数码管驱动用，P1口作为16键的键盘接口，其中T0T3分别为百位、十位、个位、小数位的频率操作键，T4T14为发射频率预置键，T15为单声道/立体声控制键。 P3.0、P3.1、P3.2作为与HB1415的通讯端口，用于传送发射频率控制数据，P3.3用于立体声发射批示。采用12MHZ晶振，模拟串口通讯。调频调制发射部分原理图如下

20、：BH1415功能表如下：1 右声道输入端：通过电容器与右声道音频信号相连 1/2VCC2 左音源输入端：通过电容器与左声道音频信号相连 2,21 时间常数端：它连接一个电容为时间常数=22.7kC 3,20 LPF 时间常数端：这是15KHz LPF.它连接150P 电容 1/2VCC4 滤波器端：它是声频部份滤波器叁考电压 1/2VCC5 立体声复合信号输出端：它连接到调频调制器 1/2VCC6 接地端 GND7 PLL相位检波器输出端：它连接到PLL LPF电路 8 电源供给端 Vcc9 射频振荡器端：这是振荡器基端，它连接振荡时间常数 4/7Vcc10 射频地端 GND11 射频发送输

21、出端 Vcc-1.912 PLL电源供给端 Vcc13,14 Xtal 振荡器端：它连接一个7.6MHz 晶振 15 芯片授权端：连续输入高电平数据 16 时钟输入端：带数据和同步的时钟在序列数据输入。 17 数据输入端 18 静音端：0.8Vcc Pin18 : Mute ON 0.2VCC Pin18 : Mute OFF 19 控制信号调节端 1/2Vcc采用Rohm公司最新生产的调频发射专用集成电路BH1415F，内含立体声信号调制、调频广播信号发射电路，BH1415F内有前置补偿电路、限制器电路、低通滤波电路等，因此具有良好的音色，内置PLL系统调频发射电路，传输频率非常稳定。调频发

22、射频率可用单片机通过串行口直接控制。BH1415芯片图如下：本芯片供电一定要稳,可以稳压后馈入,单片机控制时的编程可用模拟串行通信的方式,用引脚控制.程序如下：#include#define uchar unsigned char#define uintunsigned int sbit MUTE = P10;sbit DI = P11; sbit CLK= P12; sbit CE = P13;sbit KEY_1= P14;sbit KEY_2= P15;sbit KEY_3= P16;sbit KEY_4= P17;void Send_16(uint ui_Date, uchar uc_

23、MONO ,uchar uc_PD); /发送数据函数void Key_Scan_1(void); /控制静音void Key_Scan_2(void); /频率步进 精度0.1MHZvoid Key_Scan_3(void); /频率步退 精度0.1MHZvoid Key_Scan_4(void); /立体声控制void Delay(void); uchar uc_Count_1;uchar uc_Count_2;uchar uc_Count_3;uchar uc_Count_4;uint ui_TEMP_1; /保存频率数据uint ui_TEMP_2; /保存立体声数据void main

24、(void)char js,kk;for(kk=0;kk10;kk+)/指示单片机工作正常MUTE=0;for(js=0;js50;js+)delay();MUTE=1;for(js=0;js=1;CLK=1;CLK=0;DI=uc_MONO&0x01;CLK=1;CLK=0;DI=uc_PD&0x20;CLK=1;CLK=0;uc_PD0;t-); / /*LED动态扫描函数*/ scan( ) char K ; for (k=0;k0;i-) DA=val&ox01; _nop(); _nop(); _nop(); _nop(); CK=1; _nop();_nop();_nop();_n

25、op(); CK=0; val=val/2; CE=0; /*控制字写入1415函数*/ w_1415( ) write(concomman0); write(concomman1); / /*频率刷新*/ fup( ) turn_bcd( ); command( ); w_1415 ( ); / /*查键程序*/ read_key( ) keyio=0xf0;keytemp=(keyio)oxfo;if(keytemp!=0) keytemp=keyio; keyio=oxof; keytemp=keytemp|keyio; while(keyio)&oxox)!=0); switch(ke

26、ytemp) case238:f_data+;if(f_data1099;fup();break; /加0.1MHZ case222:f_data-;if(f_data800;)fup();break; /减0.1MHZcase190:mono=mono;if(mono)monolamp=1;fup();break; /立体声/单声道切换 case126:f_data=1090;fup();break; /预置109.0MH case237:f_data=1070;fup();break; /预置107.0MHZ case221:f_data=1050;fup();break; /预置105.

27、0MHZ case189:f_data=1030;fup();break; /预置103.0MHZ case125:f_data=1000;fup();break; /预置100.0MHZ case235:f_data=970;fup();break; /预置97.0MHZ case219:f_data=950;fup();break; /预置95.0MHZ case187:f_data=930;fup();break; /预置93.0MHZ case123:f_data=900;fup();break; /预置90.0MHZ case231:f_data=870;fup();break; /

28、预置87.0MHZ case215:f_data=850;fup();break; /预置85.0MHZ case183:f_data=830;fup();break; /预置83.0MHZ case119:f_data=800;fup();break; /预置80.0MHZ default:break; keyio=oxff; / /*主函数*/ Main ( ) disdata=oxff; /初始化端? discan=oxff; keyio=oxff; DA=0; /BH1415禁止 CK=0; CE=0; for(h=o;h4;h+)diplayh=a; /开机显示“8888” for(

29、h=0;h500;h+) scan( ); /预置1000MHZ f_data=1000; /开机立体声灯点亮 monolamp=0; /频率送入BH1415 fup( ); while( ) read_key(); /查键按钮 scan(); /显示4ms / /*/结 论 通过这次数控调频发射器的毕业设计，说明了设计单片机的基本方法和过程。用Keil C51语言实现单片机的设计过程，是一个以软件设计为主，器件配置相结合的过程。这种软件设计与硬件设计的结合，以一片器件代替由多片小规模集成数字电路组成的电路，其优势已经越来越明显。由此可见，在进行系统设计时，如果系统比较复杂，所需器件数目多，并

30、要求体积小、速度快、功耗低时，首先应该考虑用Keil C51语言来进行系统程序设计，然后再进行整体设计。 在这次毕业设计过程中，我从一个对Keil C51语言还不太懂，算是一个入门的新手，到现在可以基本读懂程序，并会用Keil C51编译器对错误程序进行基本修改的层次，这算是一种进步。通过对数控调频发射器这个设计任务进行实际设计和调试，这使我产生了对Keil C51语言乃至单片机应用的浓厚兴趣，相信这种兴趣会在今后的学习工作中起到很大推动作用，我也相信，在今后，我会更深一步的去接触Keil C51及其相关的语言。Keil C51是一种通用的标准硬件描述语言，融合并发展了众多的硬件描述语言的各种优点，支持层次化，能对单片机系统进行从基本到系统的描述。本文介绍Keil C51编译系统的设计和实现技术，Keil C51编译系统是Keil C51高层次综合系统的前端，接受Kei