实测简化版TEA5767调频收音模块

实测简化版TEA5767调频收音模块

图1 完整版模块图2 简化版模块放暑假了，终于有时间和心爱的单片机结伴而行啦。这次用单片机来执行什么任务呢？笔者正在思考这个问题时，无意中看到了妻子正在用手机一边发短信一边听广播。我的眼前一亮，早就有资料介绍过，现在的数码产品（如手机、MP3、MP4、PDA等）中，接收调频广播大都是由TEA5767调频收音模块来完成的。TEA5767调频收音模块是通过I2C总线或3线总线通信方式来控制的，我何不用单片机来驾驭它，制作一个数控调频收音机呢？说干就干，马上上淘宝网搜寻出售TEA5767调频收音模块的商家信息，一下子搜索出了140多个出售TEA5767模块的商家。这些商家标出的信息引起了我的注意，“完整版TEA5767模块7元，简化版（又称简版、简体版）4.5元”、“简化版和完整版相比，非立体声而且频段和接收能力有弱化，完整版可稳定接收12个台，简化版只能接收4、5个台”。完整版和简化版的TEA5767调频收音模块实物照片如图1、图2所示。从实物照片可以看出，简化版模块上的元件数量比完整版模块上的元件数量有所减少，即电路作了适当的精简，我想这也是简化版称呼的由来吧；元件减少了，成本自然降低了，简化版模块自然比完整版模块便宜啦。简化版称呼的由来与价格便宜我们从实物对比可以分析出来，那么简化版与完整版相比是不是性能也被“简化”了？真的像商家所说的那样“简化版和完整版相比，非立体声而且频段和接收能力有弱化，简化版只能接收4、5个台”？商家的这句话表达出了简化版模块的三个问题：不是立体声音频输出、收音接收频段变窄、灵敏度降低了。真的如此吗？如果真的存在上述三个问题，厂家为什么还要生产简化版模块？他还有市场生存空间吗？这一连串的问题激发了我的探究欲望，我决定同时购买简化版模块、完整版模块，进行对比测试，一探究竟，揭开这些“谜团”。测试环境北京市区，钢筋水泥浇筑楼房的8层。80cm软导线作为接收天线。模块输出的音频信号送入立体声有源音箱放大。控制电路如图3所示，在万能板上搭焊的电路实物照片如图4所示，数码管用来显示接收电台的频率。控制软件用C语言编写，编译环境为KeilμVision3。单片机与模块之间采用I2C总线通信方式。简化版模块、完整版模块各一块，iAUDIOU2MP3播放器一台（其内部也是采用TEA5767调频收音模块来接收调频广播），三者进行对比测试。TEA5767调频收音模块的各控制字节的含义及基本控制方法可参看TEA5767HN芯片技术文档。这里不再赘述。初步测试——效果令人满意测试方法：笔者居住的地区有14个调频广播电台，将这些电台的频率逐一通过单片机写入模块进行接收，即人工指定接收频率。这14个调频广播电台的频率分布如表1所列。测试结果让笔者很惊喜，简化版模块14个电台全部顺利接收到了，除了接收中央人民广播电台音乐之声90.0MHz背景噪声大些外，其他台声音干净清晰，尤其是收听音乐类节目时，立体感很强，音质优美动听，TEA5767调频收音模块完全可以作为音响系统中的优质节目源。完整版模块接收这14个电台自然不在话下了，接收中央人民广播电台音乐之声90.0MHz也有背景噪声。iAUDIOU2MP3播放器接收中央人民广播电台音乐之声90.0MHz、北京音乐台97.4MHz有背景噪声。测试结论：在接收电台的同时，用单片机读取TEA5767HN的立体声指示位，此位指示为1，表明是立体声接收状态，实际收听效果也证明了简化版模块是立体声音频输出。波段低端的北京文艺台87.6MHz与波段高端的北京城市管理广播107.3MHz都顺利接收到了，可以证明简化版模块接收频段范围符合我国的调频广播频率范围87～108MHz。主观感觉简化版模块的工作效果令人满意。灵敏度检测——确有降低测试方法：人工设定接收频率，每接收一个电台，都用单片机读取一次TEA5767HN内部的ADC电平值，并通过数码管显示（原来数码管是用来显示电台频率的）。测试结果如表2所列。测试结论：从TEA5767HN的内部组成电路方框图可知，ADC电平值反映了接收电台的信号强度，但是这个信号强度也和模块的灵敏度有关，在测试环境和测试条件都相同的情况下，接收相同的电台，灵敏度高则ADC电平值也相应提高，灵敏度低则ADC电平值也相应降低。从表2的测试结果可以看出，简化版模块确实比完整版模块灵敏度降低了。自动搜台检测程序的编写探讨上面的测试都是人工设定接收频率，在实际应用当中要通过单片机的控制实现自动搜索电台，这样才具有实际应用价值。自动搜台的检测与判断要由软件来实现。1.传统自动搜台的软件操作流程（以向上搜索为例）这种搜索方式是技术文档推荐的操作流程。流程图如图5所示。从流程图中可以看到，判断是否搜索到有效电台要经过两个判断过程。第一步，中频判断。读取TEA5767内中频计数器计数值，此计数值代表了中频频率，判断中频频率是否符合要求，即中频频率是否在0x31至0x3e范围内，如果符合要求则进行第二步判断。0x31至0x3e的范围是技术文档中给出的中频范围。第二步，电平判断。读取TEA5767内ADC电平值，此值代表了接收电台的信号强度，如果电平值大于设定的阈值，则证明搜索到了一个有效电台，此时可以停止搜索，收听这个电台的广播了。如果想继续搜索其他电台，则从流程图中的S点重复这些判断步骤就可以了。ADC电平值的范围是0～15，设定的阈值要在这个范围之内，阈值太小会出现假台，阈值太大会漏台。在上面两步的判断过程中，只要有一步不符合要求，就返回S点，增加步进值后继续搜索，直至两步判断都通过为止。当频率增加到频段上限值（即BLF=1）时，退出自动搜索状态。之所以要作两步判断，是为了排除假台（电台的镜像频率）及干扰信号引起的误动作。按照上面的流程图笔者编写了自动搜索程序，用此程序控制简化版模块时，将电平判断中的阈值根据实际情况进行了合理的设置后，实现了自动搜索，但是效果不理想。14个电台都搜索到了，也搜索到了4个假台。将电平判断中的阈值调高后，搜索到假台的问题虽然消失了，又出现了漏台的问题，有3个信号较弱的电台在自动搜索中漏掉了。不管怎样调整阈值，出现假台和漏台的问题都无法兼顾解决，总是顾此失彼。完整版模块用此程序控制时同样存在相同的问题。2.问题的分析漏台的问题容易理解，由于阈值设置偏高，弱台的ADC值低于此阈值，就被判断程序排除掉了，引起了漏台。

在出现假台的时候，笔者发现了如下规律：假台都是出现在有效电台的两侧，可以收听，但效果很差；有效电台左侧的假台频率为f假=f－100kHz，有效电台右侧的假台频率为f假=f＋100kHz，f为有效台的频率。之所以可以搜索到假台，是因为假台的频率和有效台的频率很接近，假台的信号频率经过混频后也可以得到225kHz左右的中频信号，从而进入中频放大器得到放大，放大后可以由ADC电路转换出ADC电平值，当ADC电平值大于或等于程序中的检测阈值时，就被认为是“有效台”了。因为假台处于有效台的两侧，是有效台的镜像频率，所以假台的信号强度要比有效台弱，ADC值自然也比有效台低了，既然ADC电平值存在区别，就可以利用这个差异排除假台，选出有效台了。笔者根据上述分析思路设计出了下面的自动搜台判断方法。3.两次ADC电平阈值判断，逐次逼近搜台法这种自动搜台方法的流程图如图6所示。仍以向上搜索为例。

在此方法中，笔者去掉了中频判断环节，因为假台的信号频率经过混频后也可以得到225kHz左右的中频信号，因此中频判断环节不能够把假台排查出来。工作流程分析第一次ADC电平阈值判断，这是对电台的初筛。这时的阈值1设置得比较低（低于阈值2），这样的设置是为了避免漏掉信号弱的弱台。如果ADC值小于阈值1，则认为无台，返回S点增加步进值后继续搜索。如果ADC值大于等于阈值1，则认为搜索到一个电台，此时将f增加100kHz，并写入模块，之后进行第二次ADC电平阈值判断。第二次ADC电平阈值判断，如果f增加100kHz后检测到的ADC值大于等于阈值2（阈值2大于阈值1），则f增加100kHz后接收的电台是有效台，在第一次ADC电平阈值判断中用频率f搜索到的是假台，因为假台的信号强度要比有效台弱（阈值1<阈值2）。这样通过第二次ADC电平阈值判断，将有效台左侧的假台排除掉了。如果f增加100kHz后检测到的ADC值小于阈值2，则在第一次ADC电平阈值判断中用频率f搜索到的是有效台，此时要将先前增加的100kHz减掉，并写入模块。在第二次ADC电平阈值判断结束后，如果想继续搜索，则在当前的频率基础上增加100kHz，之后返回S点继续搜索。在当前的频率基础上增加100kHz的目的是消除有效台右侧的假台。向下搜索的流程与向上搜索的流程相同，只是要将f加步进值改为f减步进值，读者可参照图6画出流程图。笔者用这种搜索判断方法编写了自动搜台程序。在合理的设置阈值1与阈值2后，在自动搜台时既无假台出现，也没有漏掉弱台，在两个版本的收音模块上应用效果都比较理想。至于商家所说的“简化版只能接收4、5个台”，应当是自动搜索程序没有编写好产生