合成立体声FM发射机设计

1、编号： 毕业设计(论文)说明书题 目： 合成立体声FM发射机设计 院 （系）： 专 业： 电子信息工程 学生姓名： 年 6 月 10 日摘 要发射机的主要任务是完成有用的低频信号对高频载波的调制，并将其变为在某一中心频率上具有一定带宽、适合通过无线发射的电磁波。调频发射机，首先将音频信号和高频载波调制为调频波，使高频载波的频率随音频信号发生变化，再对所产生的高频信号进行放大、激励、功放和一系列阻抗匹配，使信号输出到天线，发送出去的装置。高频信号的产生现在有频率合成。本毕业设计利用所学的电子电路、射频、通信技术等方面的有关知识，实现了一个高品质频率合成立体声FM发射机系统的设计。该系统的发射功率

2、为0.5W，工作频率在88MHz-108MHz可调，带宽为9kHz，灵敏度为200V ，立体声输入方式。电路可靠有效发射距离为20米。用立体声FM收音机把频率调到发射频率上，可收到发射机发射的高保真音频信号。关键字：调频发射机；电子电路；射频；通信技术；高保真音频信号AbstractThe main task is to complete the transmitter useful in the low frequency signal carrier frequency modulation, and turn it into a center frequency at a ce

3、rtain bandwidth for wireless transmission by electromagnetic waves. FM transmitter, audio signal and the first for the FM frequency modulation wave, so that the frequency of the carrier frequency changes with the audio signal, and then on the generation of high-frequency signal amplification, motiva

4、tion, power amplifier and a series of impedance matching, so that signal output to the antenna, sending out the device. High-frequency signal generation now has frequency synthesis.The graduation use their electronic circuits, radio frequency, communications technology, knowledge, to achieve a high

5、quality stereo FM transmitter frequency synthesizer system design, the system transmitting power to 0.5W, the operating frequency in the 88MHz - 108MHz adjustable bandwidth of 9kHz, the sensitivity is 200V, stereo input. Circuit is reliable and effective transmission range of 20 meters. Stereo FM ra

6、dio with frequency transferred to the transmitting frequency, the transmitter can receive high-fidelity audio signals emitted。Keywords: FM transmitter；electronic circuits；RF；communications technology；high-fidelity audio signals目 录引言11 概述11.1 调频发射机研究背景11.2 调频发射机发展趋势12 系统设计22.1 设计要求22.2 方案选择22.3 系统设计3

7、3 主要器件介绍43.1 单片机AT89S5243.1.1 AT89S52简介43.1.2存储器43.1.3定时器/计数器53.1.4 串口73.1.5 中断系统83.1.6编程语言和编程环境的介绍103.2 BH1415集成芯片113.2.1BH1415概要113.2.2电路应用说明123.3 LCD1602液晶123.3.1液晶显示简介123.3.21602字符型LCD134 硬件设计174.1 单片机控制显示模块174.2 发射模块184.2.1音频编码器184.2.2调频调制模块184.2.3功率放大模块194.2.4ALC控制模块195 软件设计205.1 系统程序框图205.2 各

8、部分程序225.2.1初始化主程序225.2.2LCD1062的驱动程序235.2.3按键检测246 硬件制作注意事项256.1 布线注意事项256.2 腐蚀电路板注意事项256.3 电路板检测与调试应注意的问题267 系统实现的功能与系统调试267.1 系统实现的功能267.2 系统功能调试267.2.1系统调试使用的设备267.2.2系统调试步骤277.2.3系统调试遇到的问题288 结论29谢辞31参考文献32 大学毕业设报告用纸 第 31 页 共 32 页引言高频电子技术的研究对象是产生、发射、接受和处理高频信号的有关电路，主要解决无线广播、电视和通信中发射和接收高频信号的有关技术问题

9、。在无线电通信中，声音、图像等基带信号不可能直接通过天线发射到天空中去。根据天线理论，只有当天线的几何长度能与欲发射的电磁波长近似相等时，天线才能有效的辐射电磁波。如声音的频率是400-1000Hz，相应的电磁波长为750-300km，要制作如此大的天线是很难实现的。因此，要进行无线电通信必须利用高频振荡，使其波长与实际天线尺寸相近，同时还要设法使此高频振荡“携带”要传送的基带信号从天线辐射出去。通信系统中的发送设备就是完成上述任务，因此设计一个发射机具有很大的现实意义。调频发射机作为一种简单的通信工具，由于它不需要中转站和地面交换机站支持，就可以进行有效的移动通信，因此深受人们的欢迎。目前它

10、广泛的用于生产、保安、野外工程等领域的小范围移动通信工程中。1 概述1.1 调频发射机研究背景无线电电子学是在早期电磁学和电工学基础上发展起来的，它是利用电磁波作为信息载体加以传播的一门科学技术。在信息时代飞速发展的今天，对信息的获取、传输与处理的方法越来越受到人们的重视，信息科技已成为国际社会和世界经济发展的新的强大推动力。信息作为一种资源，只有通过广泛地传播与交换，促进人们的交流与合作，才能创造和产生巨大的经济效益。信息的传播与交换是依靠各通信系统实现的。人们在日常生活和生产的各个方面彼此之间都要进行信息的交流，现代通信系统为信息及时准确的传递提供了便利条件。1.2 调频发射机发展趋势社会

11、发展到今天，现代化的通信工具在我们生活中显得越来越重要。接收机的功能是恢复用于调制发射机的原始信号，该过程称为解调。实现这一恢复功能的电路称作解调器。由于热、大气和人为干扰及传输和电路失真的影响，已调信号对调制信号来说，通常增加了失真与附加噪声。对于模拟解调器，希望能够使失真和噪声最小，这样输出信号波形就会尽可能地接近原始信号。数字解调的作用是产生或恢复出与发射机输入同样类型的数字输出，且具有尽可能少的误差和正确的信号速率。因此，模拟与数字信号解调器的性能测量方法是相同的。通常，数字解调器可在调制解调器中单独配置，也可与数字解调器一起构成发射机。本次毕业设计主要设计出一个能够处理高频信号的实用

12、电路，本系统发射模块采用调频方式实现音频信号的调制，把普通调频收音机调制到发射频率点即可接收到音频信号。调频发射机只有走一条新路才会有前途，那就是数字音频技术，即把音频信号数字化，并在数字状态下进行传递、记录、重放以及其他的加工处理。数字音频信号具有性噪比S/N高、失真小、动态范围大等模拟音频不可比拟的优势。当今，各种新的数字通信设备不断出现。因此，这种情况下，从战略上考虑，发射机必须全面数字化才能面对挑战。2 系统设计目前各大中型学校，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，则接收端将受到影响。本毕业设计所设计的发射机就可以自由改变载

13、波频率，另外选择一个频道发送信号，该设计操作简单快捷，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，所以本设计非常适合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，听众能感觉到强劲的立体声效果，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。2.1 设计要求（1）发射功率：0.5W,工作频率：88MHz-108MHz可调；（2）带宽：9kHz,灵敏度：200V ,立体声输入方式；（3）电路可靠有效发射距离为20米；（4）用立体声FM收音机把频率调到发射频率上，可收到发射机发射的高保真音频信号。

14、2.2 方案选择实现调频的方法很多，大致可分为两类，一类是直接调频，另一类是间接调频。直接调频是用调制信号电压直接去控制自激振荡器的振荡频率（实质上是改变振荡器的定频元件），变容二极管调频便属于此类。间接调频则是利用频率和相位之间的关系，将调制信号进行适当处理（如积分）后，再对高频振荡进行调相，以达到调频的目的。两种调频法各有优缺点。直接调频的稳定性较差，但得到的频偏大，线路简单，故应用较广；间接调频稳定性较高，但不易获得较大的频偏。考虑到电路的复杂度，故采用直接调频的方案。直接调频最常见的有变频二极管调频，使用VCO实现变容二极管直接调频。许多中小功率的调频发射机都采用变容二极管直接调频技术

15、，即在工作在发射载频的LC振荡回路上直接调频，采用晶体振荡器和锁相环路来稳定中心频率。较之中频调制和倍频调制方法，直接调频这种方法的电路简单、性能良好、副波少、维修方便，是一种较先进的频率调制方案。另外一种更为简单的直接调频方法是用三极管直接调频。原理是三极管组成共基极超高频振荡器，基极与集电极的电压随基极输入的音频信号变化而变化，从而改变高频振荡的频率，最终实现频率的调制。由于采用变容二极管调频，对高频扼流圈的参数要求比较苛刻。这样会使设计电路变得困难。因此采用三极管直接调制的方法，这样不仅能够实现调频，而且使电路变得非常简洁。方案一：以调幅方式形式做成的三级发射机。其性能是比较好的，在实际

16、中做成成品后其频率的稳定性相对不够高，在一般的情况下只能在68M-96M内跳动，而且还是调幅的不能变成调频，不符合本毕业设计的要求，故而不能使用。方案二：以晶体振荡器做成的高精度高稳定度的调频电路。虽然是以晶体振荡器做成的高精度高稳定度的调频电路，基本上能符合本毕业设计的要求，但该方案较复杂，还可以有新思路，通过改进形成更优更简单的电路。方案三：为方案二的改进形式，该方案电路更优更简单。本此设计的调频发射机系统即是采用此种方案。该系统主要由两个基本模块组成，即控制模块和发射模块。发射模块又分为四级：第一级是由音频线进行音频信号输入的声-电转换电路；第二级音频放大电路；第三级超高频振荡调制器；第

17、四级高频功率放大器。每个模块的工作原理及实现的功能将在硬件设计中介绍。2.3 系统设计本FM发射机系统主控芯片为AT89S52，按键选择频率输入单片机，单片机控制发射模块发射音频信号，频率通过液晶屏显示。整体系统框图如图2.1所示。AT89S52PC机BH1415发射模块LCD1602显示发射频率按键图2.1系统框图3 主要器件介绍3.1 单片机AT89S523.1.1AT89S52简介AT89S52是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构。片内含8kBytesISP(In-control programmable)的可反复擦写1000次的Fla

18、sh只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S52具有如下特点：8kBytesFlash片内程序存储器，256bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，6个中断优先级2层中断嵌套中断，3个16位可编程定时计数器,1个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。下面对本课题使用到的相关部分作详细介绍。3.1.2存储器

19、AT89S52把程序存储器和数据存储器分开，各自有寻址系统，控制信号和功能。程序存储器用来存放程序和始终要保留的常数。数据存储器常用来存放程序运行中所需要的常数或变量。其存储器结构如图3.1所示：图3.1AT89S52存储器（1）程序存储器AT89S52具有8KBytesFlash片内程序存储器，可以外接达到64K字节的外部程序存储器。AT89S52单片机复位后程序计数器PC的内容为0000H，系统从0000H单元开始取指令，并执行程序。程序存储器是只读的。（2）数据存储器AT89S52数据存储器根据不同的寻址方式和不同的功能分成以下四个部分：DATA区：AT89S52的前128字节内部RAM

20、这部分主要是作为数据段称为DATA区,指令用一个或两个周期来访问。通常我们把使用比较频繁的变量或局部变量存储在DATA段中。在数据段中也可通过R0和R1采用间接寻址。数据段中有两个小段，第一个子段包含四组寄存器组，每组寄存器组包含八9第二章基于AT89S52的多软串口通信系统的整体设计个寄存器共32个寄存器。另外一个子段叫做位寻址段BDATA，包括16个字节共128位，每一位都可单独寻址。这16个字节也可进行字节寻址。特殊功能寄存器区(SFR)：中断系统和外部功能控制寄存器位于从地址80H开始的内部RAM中。这些寄存器被称作特殊功能寄存器，简称SFR。其中很多寄存器都可位寻址，可通过名字进行引

21、用。地址可被8整除的寄存器可以位寻址。IDATA区：AT89S52有附加的128字节的内部RAM。位于从80H开始的地址空间中被称为IDATA。因为IDATA区的地址和SFR的地址是重叠的。通过区分所访问的存储区来解决地址重叠问题。因为IDATA区只能通过间接寻址来访问。XDATA区：AT89S52的XDATA存储空间为64K，采用16位地址寻址。称作外部数据，区简称XDATA区。处理XDATA中的数据至少要花3个指令周期。3.1.3定时器/计数器AT89S52有3个16位可编程定时计数器，其中定时器/计数器2工作方式特殊一些，由于在本论文中未使用，故不作介绍。定时器方式寄存器TMOD：每位的

22、定义如图3.2所示：图3.2 TMOD特殊功能寄存器M1M0：定时器/计数器四种工作方式的选择。工作方式选择如表3.1所示：表3.1定时器/计数器工作方式选择表M1 M0方式说明00013位定时器/计数器01116位定时器/计数器102自动装入时间常数的8位13位定时器/计数器113对T0分两个8位计数器，对T1置方式3时停止工作C/T：定时器或计数器方式选择位。C/T=1时，为计数器方式；C/T=0时，为定时器方式。GATE：定时器/计数器运行控制位，用来确定对应的外部中断请求引脚INT0，INT1是否参与T0，T1的操作控制。当GATE=0时，只要定时器控制寄存器TCON中的TR0或TR1

23、置1时，T0或T1允许开始计数；当GATE=1时，不仅要定时器控制寄存器TCON中的TR0或TR1被置1时，还需要P3口的INT0或INT1引脚为高电平，T0或T1才被允许开始计数。定时器控制寄存器TCON：用于定时器操作及对定时器中断控制。其各位定义如图3.3所示，其中的D0D3位与外部中断有关。图3.3TCON特殊功能寄存器TR0：T1的运行控制位，给该位置1或清0，用来实现启动计数或停止计数。TF0：T0的溢出中断标志位。当计数器溢出时由硬件自动置1，在CPU中断处理时由硬件清为0。TR1：T1的运行控制位，功能同TR0。TF1：T1的中断标志位，功能同TF0。TMOD和TCON寄存器在

24、复位时每一位均清0。方式2可以避免在程序中因重新装入初值而对定时精度产生影响，适用于需要产生相当精度的定时时间的应用场合，也常用作串口波特率发生器。3.1.4 串口AT89S52有1个全双工串行口，串行口的寄存器有：一个发送SBUF，一个接收SBUF，一个移位寄存器。发送和接收的SBUF对应同一地址（99H），但在物理上是两个分开的寄存器。串行口为全双工工作方式，而且还有缓冲的作用。特殊功能寄存器PCON，没有位寻址能力，字节地址87H。其中的D7位（称为SMOD）为波特率的选择位，其他无意义。如图3.4所示：图3.4 PCONTCON的控制字格式复位时SMOD为0。当SMOD=1时，在串行口

25、方式1，2或3的情况下，波特率提高一倍。特殊功能寄存器SCON，用于串口操作方式选择和对它进行控制，其字节地址为98H，寄存器各位内容如图3.5所示：图3.5 SCON特殊功能寄存器SM0，SM1：串行口操作方式选择位。两个选择位对应于四种状态，所以串口能以四种工作方式工作，如表3.2所示：表3.2串口方式选择SM0 SM1方式功能说明波特率000移位寄存器方式fosc/120118位UART可变1029位UARTFosc/64或fosc/321139位UART可变SM2：允许方式2和方式3进行多机通信，本文未用到，不予赘述。REN：允许串行接收位，由软件置位或清零，使允许接收或禁止接收。TB

26、8：是在方式2和3中要发送的第9位数据，可由软件置位或清零。RB8：是在方式2和3中已接收到的第9位数据。在方式1中，若SM2=0，RB8装载接收到的停止位。在方式0中RB8不被使用。TI：发送中断标志。在方式0中，串行发送完第8位数据时由硬件置位，在其他方式中，发送停止位的开始由硬件置位。当TI=1时，申请中断，CPU响应后，发送下一帧数据。任何方式下必须由软件清零。RI：接收中断标志。在方式0中，当串行接收到第8位结束时由硬件置位，在其他方式中，在接收到停止位的中间时刻由硬件置位。当RI=1时，申请中断，要求CPU取走数据。但在方式1中，SM2=1，若未收到有效的停止位，则不会RI置位，在

27、任何方式下必须由软件清零。系统复位时，SCON中的所有位都被清零。3.1.5 中断系统当CPU正在处理某件事情的时候，外部发生的某一事件如电平变化，一个脉冲沿的发生或定时器的溢出等请求CPU迅速去处理，于是CPU暂时中止当前12第二章基于AT89S52的多软串口通信系统的整体设计的工作，转去处理所发生的事件。处理完该事件之后，再回到原来被中止的地方，继续原来的工作，这样的过程称为中断。（1）中断源AT89S52共有6个中断源，2个外部中断（INT0和INT1），三个定时器/计数器中断（定时器/计数器T0，T1和T2），和一个串口中断（TXD和RXD）。外部中断信号的触发形式有两种形式，一种电平

28、触发；另一种边沿触发（下降沿）。这两种方式由特殊功能存储器TCON的IT0及IT1控制。TCON的控制字格式如图3.6所示：图3.6 TCON特殊功能寄存器IT0为INT0触发形式选择位：IT00，INT0低电平有效；IT01时，INT0边沿触发有效。IE0位是INT0中断请求标志，当IT00，INT0为低电平，由硬件置IE01，当IT01，INT0端负跳变，由硬件置IE01，IE01表示正在向CPU申请中断，转中断服务程序后由硬件将IE清零。IT1，IE1两位对于INT1的作用与IT0，IE0对INT0作用相同。定时器/计数器的核心为加法器，当定时器/计数器TO或者T1发生定时或者计数溢出时

29、，由硬件置位TF0或TF1，向CPU申请中断，CPU响应中断后，会自动使TF0或者TF1清“0”。串口的中断请求标记由可寻址串口控制寄存器SCON的TI和RI来设置。SCON字节地址是98H，如图3.7所示：图3.7SCON特殊功能寄存器RI为接收中断标记位，TI为发送中断标记位。工作过程如下：发送：当CPU将一个数据写入发送缓冲器SBUF时，就启动发送，发送完一帧数据由硬件自动将TI置位。TI=1表示串口发送器正在向CPU申请中断。用户应在中断服务程序中将TI位清“0”。接收：在串口允许接收数据时，即可串口接收数据，当一帧数据接收完成后，由硬件自动将RI置位。同样，CPU响应中断时，用户要将

30、RI位清“0”。（2）中断允许控制中断使能寄存器IE的各位如图3.8所示：图3.8IE特殊功能寄存器EA：使能标志位置位则所有中断使能复位则禁止所有中断；-：保留；ET2：定时器2中断使能；ES：串行通信中断使能；ET1：定时器1中断使能；EX1：外部中断1使能；ET0：定时器0中断使能；EX0：外部中断0使能。（3）中断优先级每个中断源都可通过设置中断优先级寄存器IP来单独设置中断优先级。如果每个中断源的相应位被置位，则该中断源的优先级为高。如果相应的位被复位，则该中断源的优先级为低。图3.9示出了IP寄存器的各位，此寄存器可位寻址。图3.9IP特殊功能寄存器-：保留；PT2：定时器2中断优

31、先级；PS：串行通信中断优先级；PT1：定时器1中断优先级；PX1：外部中断1优先级；PT0：定时器0中断优先级；PX0：外部中断0优先级。AT89S52在每一个优先级内又设置了一个辅助优先结构，如图3.10所示：图3.10辅助优先级结构图AT89S52中断系统遵循一下两条原则：低中断优先级的中断可以被高中断优先级的中断所中断，反之不能；一种中断一旦得到响应，它同级的中断不能再中断它。（4）中断执行和中断响应CPU一旦响应某一中断，立即按查询中得到的中断优先级置位“中断优先级状态触发器”优先级别，供下一查询周期进行判别，然后执行一条硬件的长调用指令。在执行长调用指令时，首先把当前程序计数器PC

32、值压栈，然后清中断14第二章基于AT89S52的多软串口通信系统的整体设计申请标志。最后把中断源相应的中断矢量压入程序计数器PC，程序转到中断服务程序执行。中断源的中断矢量规定如下外部中断00003H；定时器0溢出0000BH；外部中断10013H；定时器1溢出001BH；串行口0023H；定时器2溢出/T2EX跳变002BH。在用户编写的中断服务程序中，最后一条指令一般是RETI（中断返回）指令。执行该指令时CPU首先清除中断优先级状态触发器，然后把栈顶上得两个字节内容弹入程序计数器PC，程序由此继续执行。3.1.6编程语言和编程环境的介绍本文实现的无线通信系统的数据是在AT89S52上处理

33、的，因此既可以采用汇编语言来编写程序，也可以采用C语言来编写程序。当设计一个小的嵌入式系统时一般我们经常采用汇编语言，在很多工程中这是一个很好的方法，因为代码一般都比较小，而且都比较简单。但是使用汇编的麻烦在于它的可读性和易维护性比较差。因此本设计采用c语言来设计程序。实现过程尽量考虑通用性和可移植性，比如尽量采用模块化设计。本次项目开发采用uVision3集成开发环境。随着单片机开发技术的不断发展，单片机的开发软件也在不断发展，Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的开发软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管

34、理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部份组合在一起，非常方便好用。3.2 BH1415集成芯片3.2.1BH1415概要BH1415是一种无线音频传输集成电路，它可以将计算机声卡、游戏机、CD、DVD、MP3、调音台等立体声音频信号进行立体声调制发射传输，配合普通的调频立体声接收机就可实现无线调频立体声传送。适合用于生产立体声的无线音箱、无线耳机、CD、MP3、DVD、PAD、笔记本计算机等的无线音频适配器开发生产。这个集成电路是由提高信噪比（S/N）的预加重电路、防止信号过调的限幅、控制输入信号频率的低通滤波电路（LPF）、产生立体声

35、复合信号的立体声调制电路、调频发射的锁相环电路（PLL）组成。其特点如下：（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，合发射的频率非常稳定。（4）采用了MCU数据直接频率设定，可设定70-120MHz频率，使用上非常方便。BH1415允许的最大值见表3.3，工作范围见表3.4.表3.3 BH1415允许的最大值项目符号范围单位条件电源电压VCC+7vVPin8、12输入电压VIN-D-0.3Vcc+0.3VPin15、1

36、6、17、18相位比较器输出电压VOUT-D-0.3Vcc+0.3VPin7功率Pd450mW工作温度范围Tstg-55+125表3.4 BH1415工作范围项目符号数值单位条件工作电源电压VCC4.06.0VPin8、12工作温度Topr-4085C音频输入电平VIN-D-10dBVPin1、22音频输入频率fIN-A2015KHzPin1、22预加重延时PRE155secPin2、21发射频率fTX87.7107.9MHzPin9、11高电平电压标准（H）VIH0.8VccVccVPin15、16、17、18（1）预加重电路预加重电路是一个非线性音频放大器，它的内部工作点为1/2 Vcc，

37、因为它是非线性放大器，所以输入阻抗取决为内部电阻R3=43K，预加重时间取决于内部电阻R2=22.7K和外部电容C1=2200p。（2）限幅电路限幅电路是由二极管限幅的反相放大器组成，它的内部工作点为1/2 Vcc。（3）低通滤波电路低通滤波电路是由二阶低通反馈放大电路组成，它的分频点为15KHz。（4）立体声调制电路音频信号从第1脚和第22脚输入后通过预加重电路、限幅电路和低通滤波电路后送到混合器（MPX）中，另外，由第13、14脚接入7.6MHz晶体的振荡电路通过200分频后产生的38KHz副载波信号，同时38KHz副载波信号通2分频产生的19KHz导频信号。音频信号和38KHz的副载波信

38、号被多路复合器进行了平衡调制，产生了一个主信号（L+R）和一个通过DSB调制的38KHz副载波信号（L-R），并与19KHz导频信号组成复合信号从第5脚输出。（5）FM发射电路FM发射电路采用稳定频率的锁相环系统。这一部分由高频振荡器、高频放大器及锁相环频率合成器组成。调频调制由变容二极管组成的高频振荡器实现，高频振荡器是一个锁相环的VCO，立体声复合信号通过它直接进行调频调制。高频振荡器是由第9脚外部的LC回路与内部电路组成，振荡信号经过高频放大器从11脚输出，同时输送到锁相环电路进行比较后从第7脚输出一个信号对高频振荡器的值进行修正，确保频率稳定。一旦频率超过锁相环设定的频率，第7脚将输出

39、的电平变高；如果是低于设定频率，它将输出的电平变低；相同的时候，它的电平将不变。3.3 LCD1602液晶3.3.1液晶显示简介（1）液晶显示原理液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。（2）液晶显示器的分类液晶显示的分类方法有很多种，通常可按其显示方式分为段式、字符式、点阵式等。除了黑白显示外，液晶显示器还有多灰度有彩色显示等。如果根据驱动方式来分，可以分为静态驱动（Static）

40、、单纯矩阵驱动（Simple Matrix）和主动矩阵驱动（Active Matrix）三种。（3）液晶显示器各种图形的显示原理线段的显示点阵图形式液晶由M×N个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共16×8=128个点组成，屏上64×16个显示单元与显示RAM区1024字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。例如屏的第一行的亮暗由RAM区的000H00FH的16字节的内容决定，当（000H）=FFH时，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为8个点；当（3FFH）=FFH时，则屏幕的右下角

41、显示一条短亮线；当（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，（00EH）=00H，（00FH）=00H时，则在屏幕的顶部显示一条由8段亮线和8条暗线组成的虚线。这就是LCD显示的基本原理。字符的显示用LCD显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由6×8或8×8点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节，还要使每字节的不同位为“1”，其它的为“0”，为“1”的点亮，为“0”的不亮。这样一来就组成某个字符。但由于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找

42、出显示RAM对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可。汉字的显示汉字的显示一般采用图形的方式，事先从微机中提取要显示的汉字的点阵码（一般用字模提取软件），每个汉字占32B，分左右两半，各占16B，左边为1、3、5右边为2、4、6根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数可找出显示RAM对应的地址，设立光标，送上要显示的汉字的第一字节，光标位置加1，送第二个字节，换行按列对齐，送第三个字节直到32B显示完就可以LCD上得到一个完整汉字。3.3.21602字符型LCD（1）1602字符型LCD简介字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*

43、2，20*2和40*2行等的模块。下面以长沙太阳人电子有限公司的1602字符型液晶显示器为例，介绍其用法。（2）1602LCD的基本参数及引脚功能1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，两者尺寸差别如下图3.11所示。图3.11 1602LCD尺寸图1602LCD主要技术参数：显示容量:16×2个字符；芯片工作电压:4.55.5V；工作电流:2.0mA(5.0V)；模块最佳工作电压:5.0V；字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm。（3）引脚功能说明1602LCD采用标准的14

44、脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如下：第1脚：VSS为地电源；第2脚：VDD接5V正电源；第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度；第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器；第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据；第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模

45、块执行命令；第714脚：D0D7为8位双向数据线；第15脚：背光源正极；第16脚：背光源负极。（4）1602LCD的指令说明及时序1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如表3.5所示。表3.51602LCD的指令说明序号指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清显示00000000012光标返回000000001*3置输入模式00000001I/DS4显示开/关控制0000001DCB5光标或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符发生存贮器地址0001字符发生存贮器地址8置数据存贮器地址001显示数据存贮器地址9读忙标志或地址01BF计数器地址

46、10写数到CGRAM或DDRAM）10要写的数据内容11从CGRAM或DDRAM读数11读出的数据内容1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。（说明：1为高电平、0为低电平）指令1：清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置。指令2：光标复位，光标返回到地址00H。指令3：光标和显示模式设置I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效。指令4：显示开关控制。D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标B：控制光标是否闪烁，高电

47、平闪烁，低电平不闪烁。指令5：光标或显示移位S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。指令6：功能设置命令DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示F:低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符。指令7：字符发生器RAM地址设置。指令8：DDRAM地址设置。指令9：读忙信号和光标地址BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。指令10：写数据。指令11：读数据。（5）LCD1602的RAM地址映射及标准字库表液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电

48、平，表示不忙，否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符，图3.12是1602的内部显示地址。图3.12 LCD1602内部显示地址例如第二行第一个字符的地址是40H，那么是否直接写入40H就可以将光标定位在第二行第一个字符的位置呢？这样不行，因为写入显示地址时要求最高位D7恒定为高电平1所以实际写入的数据应该是01000000B（40H）+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。在对液晶模块的初始化中要先设置其显示模式，在液晶模块显示字符时光标是自动右移的，无需人工干预。每次输入指令前都要判断液晶模块是否处于忙的状态。1602液晶模块内

49、部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了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，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”。（6）1602LCD的一般初始化过程：延时15mS；写指令38H（不检测忙信号）；延时5mS；写指令38H（不检测忙信号）；延时5mS；写指令38H（不检测忙信号）；以后每次写指令、读/写数据操作均需要检测忙信号：写指令38H：显示模式设置；写指令08H：显示关闭；写指令01H：显示清屏；写指令0

50、6H：显示光标移动设置；写指令0CH：显示开及光标设置。4 硬件设计合成立体声FM发射机系统的信号流程方框图如图4.1所示。音频编码调频调制器前级功放后级功放滤波器信号发射电源板+12V监控板液晶显示LR功放电路板图4.1信号流程方框图整个系统分为两个模块，即单片机控制显示模块和发射模块。单片机控制显示模块包括AT89S52、液晶屏和按键。发射模块包括音频编码器、调频调制器、功放模块、ALC控制、电源模块、散热系统和控制显示模块等。4.1 单片机控制显示模块单片机控制显示模块包括主控芯片AT89S52、液晶屏LCD1602和三个按键。主控芯片AT89S52读按键的值，控制液晶显示频率，将来至于

51、音频信号口的信号送入发射模块。液晶屏显示的是发射的频率。按键的作用分别为对频率的增加和减少、复位功能，复位后的频率为最低发射频率，即88MHz。电路原理图如图4.2所示。图4.2单片机控制显示模块原理图4.2 发射模块发射模块包括音频编码器、调频调制器、功放模块、ALC控制模块、电源模块、散热系统和控制显示模块等。4.2.1音频编码器接受外部来的两路双声道音频信号并进行放大、滤除杂波信号，将R/L两路音频信号按照一定方式进行编码，变成复合信号，将复合信号放大到一定电平送到调制器，采用16级软开关编码方式及6阶有源低通滤波器。音频编码器主要包括左右路输入预处理、预加重、低通滤波器、导频产生、软开

52、关编码和MPX信号合成等环节。立体声编码器采用16级软开关方式，对调理后的左右音频信号进行编码，其复合信号与19kHz导频信号合成后得到立体声基带信号（MPX），经限幅处理并送入调频调制模块。4.2.2调频调制模块调频调制器采用变容二极管直接调频方式，将送入的音频基带信号转变为电容的变化，以产生适当的载频频偏。为获得稳定的载频，调制器采用锁相环频率合成技术，压控振荡器（VCO）产生的RF信号经预分频器分频后送入频率合成器，并与鉴相频率（由晶体振荡频率经分频后得到）比较，输出一个与频率（相位）差成正比的差拍控制信号，作用于VCO的振荡频率不断接近所需频率并锁定。调频调制器原理框图如图4.3所示。

53、VCO基带信号电平调理环路滤波器锁相环频率合成器晶体停振控制锁定状态判断输出级供电输出控制调制预分频器电压衰减器放大输出级低通滤波器RF信号图4.3调制解调器原理框图4.2.3功率放大模块本功率为宽带放大器，在88-108MHz内改变频率无须对放大器做任何调整。实现300W射频功率输出。放大器内部包括温度补偿电路，保证放大器输出功率稳定，温漂低。（1）前级功率放大器FM 0.5W前级功放电路主要包括：偏置电路、功率放大通路和低通滤波电路。偏置电路主要是设置功率放大管的栅极电压，由栅极电压来设定功率放大管的工作状态，栅极电压为1.5V使功率管静态电流在1A；功率放大通路：功放通路即传输需要被放大

54、的信号所流经的电路，在通路上由功率放大管来对信号进行放大；有电容、电感等元器件和功率放大管来进行电路匹配，来提高功率管工作效率；低通滤波电路：先用的是最不平坦度滤波电路，以对频率在120MHz以上的信号进行有效滤除。（2）末级功率放大器FM 0.5W后级功放电路组成及偏置电路的作用等与上述前级功放一样。4.2.4ALC控制模块（1）过热保护功放单元温度传感器的输出电压送到DET-ALC1，与最高温度设定电压比较，当温度高过70时，比较器输出由低电位变为高压，实现保护。（2）反射功率过大保护或驻波比过大保护发射功率取样信号送到DET-ALC1，经检波放大送到比较器的“+”端，如果比较器的“-”端通过跳线接最大允许反射功率设定电压，当反射功率超过最大允许反射功率时，实现反射功率过大保护；如果保护器的“-”端通过跳线接输出功率取样信号检波放大电压，则当负载驻波比大于最大允许负载驻波比时，实现驻波比过大保护。（3）故障显示与复位当出现过热保护或反射功率过大保护或驻波比过大保护时，输出一个低电位，使前面板上的故障指示灯亮。当故障排除以后，保护状态自动取消，必须按前面板上的复位键才能使发射机恢