合成立体声FM发射机设计

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。该系统的发射功率为0.5W，工作频率在88MHz--108MHz可调，带宽为9kHz，灵敏度为200μV ，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

Abstract

The 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 certain 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, motivation, 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 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 200μV, stereo input. Circuit is reliable and effective transmission range of 20 meters. Stereo FM radio with frequency transferred to the transmitting frequency, the transmitter can receive high-fidelity audio signals emitted。

electronic circuits；RF；communications technology；high-fidelity Keywords: FM transmitter；audio signals

目 录

引言 ..................................................................... 1 1 概述 .................................................................. 1

1.1 调频发射机研究背景 .................................................... 1 1.2 调频发射机发展趋势 .................................................... 1

2 系统设计 ............................................................. 2

2.1 设计要求 .............................................................. 2 2.2 方案选择 .............................................................. 2 2.3 系统设计 .............................................................. 3

3 主要器件介绍 ........................................................ 4

3.1 单片机AT89S52 ........................................................ 4 3.1.1 AT89S52简介 ........................................................ 4 3.1.2存储器 .............................................................. 4 3.1.3定时器/计数器 ....................................................... 6 3.1.4 串口 ................................................................ 7 3.1.5 中断系统 ............................................................ 8 3.1.6编程语言和编程环境的介绍 ........................................... 10 3.2 BH1415集成芯片 ...................................................... 11 3.2.1BH1415概要 ......................................................... 11 3.2.2电路应用说明 ....................................... 错误！未定义书签。 3.3 LCD1602液晶 ......................................................... 12 3.3.1液晶显示简介 ....................................................... 12 3.3.21602字符型LCD ...................................................... 13

4 硬件设计 ............................................................ 17

4.1 单片机控制显示模块 ................................................... 17 4.2 发射模块 ............................................................. 18 4.2.1音频编码器 ......................................................... 18 4.2.2调频调制模块 ....................................................... 18 4.2.3功率放大模块 ....................................................... 19 4.2.4ALC控制模块 ........................................................ 19

5 软件设计 ............................................................ 20

5.1 系统程序框图 ......................................................... 20 5.2 各部分程序 ........................................................... 22

5.2.1初始化主程序 ....................................................... 22 5.2.2LCD1062的驱动程序 .................................................. 23 5.2.3按键检测 ........................................................... 24

6 硬件制作注意事项................................................... 25

6.1 布线注意事项 ......................................................... 25 6.2 腐蚀电路板注意事项 ................................................... 25 6.3 电路板检测与调试应注意的问题 ......................................... 26

7 系统实现的功能与系统调试 ......................................... 26

7.1 系统实现的功能 ....................................................... 26 7.2 系统功能调试 ......................................................... 26 7.2.1系统调试使用的设备 ................................................. 27 7.2.2系统调试步骤 ....................................................... 27 7.2.3系统调试遇到的问题 ................................................. 28

8 结论 ................................................................. 29 谢辞 .................................................................... 31 参考文献 ............................................................... 32

大学毕业设报告用纸 第 1 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。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

大学毕业设报告用纸 第 2 页 共 32 页

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：200μV ,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。 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

大学毕业设报告用纸 第 3 页 共 32 页

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，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。

大学毕业设报告用纸 第 4 页 共 32 页

LCD1602 显示发射频率 PC机 AT89S52 BH1415 按键

发射模块 图2.1系统框图

3 主要器件介绍

3.1 单片机AT89S52 3.1.1AT89S52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Flash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

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：

大学毕业设报告用纸 第 5 页 共 32 页

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。

大学毕业设报告用纸 第 6 页 共 32 页

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 00 01 10 11 方式。

方式 0 1 2 3 说明 13位定时器/计数器 16位定时器/计数器 自动装入时间常数的8位13位定时器/计数器 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D0~D3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

大学毕业设报告用纸 第 7 页 共 32 页

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 00 01 10 11 方式 0 1 2 3 功能说明 移位寄存器方式 8位UART 9位UART 9位UART 波特率 fosc/12 可变 Fosc/64或fosc/32 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。 TB8：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。

大学毕业设报告用纸 第 8 页 共 32 页

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：IT0＝0，INT0低电平有效；IT0＝1时，INT0边沿触发有效。IE0位是INT0中断请求标志，当IT0＝0，INT0为低电平，由硬件置IE0＝1，当IT0＝1，INT0端负跳变，由硬件置IE0＝1，IE0＝1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，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：

大学毕业设报告用纸 第 9 页 共 32 页

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：

大学毕业设报告用纸 第 10 页 共 32 页

图3.10辅助优先级结构图

AT89S52中断系统遵循一下两条原则：

①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； ②一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

①外部中断00003H； ②定时器0溢出0000BH； ③外部中断10013H； ④定时器1溢出001BH； ⑤串行口0023H；

⑥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。

大学毕业设报告用纸 第 11 页 共 32 页

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 电源电压 输入电压 相位比较器输出电压 功率 工作温度范围 符号 VCC VIN-D VOUT-D Pd Tstg 范围 +7v -0.3~Vcc+0.3 -0.3~Vcc+0.3 450 -55~+125 单位 V V V mW ℃ 条件 Pin8、12 Pin15、16、17、18 Pin7 表3.4 BH1415工作范围

项目 工作电源电压 工作温度 音频输入电平 音频输入频率 预加重延时 发射频率 高电平电压标准（H）

符号 VCC Topr VIN-D fIN-A τPRE fTX VIH 数值 4.0~6.0 -40~85 ~-10 20~15K ~155 87.7~107.9 0.8Vcc~Vcc 单位 V C dBV Hz μsec MHz V 条件 Pin8、12 Pin1、22 Pin1、22 Pin2、21 Pin9、11 Pin15、16、17、18 大学毕业设报告用纸 第 12 页 共 32 页

（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，因为它是非线性放大器，所以输入阻抗取决为内部电阻R3=43KΩ，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

大学毕业设报告用纸 第 13 页 共 32 页

分为静态驱动（Static）、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 ①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000H——00FH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。

②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。

③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*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。

大学毕业设报告用纸 第 14 页 共 32 页

图3.11 1602LCD尺寸图

1602LCD主要技术参数： ①显示容量:16×2个字符； ②芯片工作电压:4.5—5.5V； ③工作电流:2.0mA(5.0V)； ④模块最佳工作电压:5.0V； ⑤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脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如下：

①第1脚：VSS为地电源； ②第2脚：VDD接5V正电源；

③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；

④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； ⑤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；

⑥第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令； ⑦第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线； ⑧第15脚：背光源正极； ⑨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。

大学毕业设报告用纸 第 15 页 共 32 页

表3.51602LCD的指令说明

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 指令 清显示 光标返回 置输入模式 显示开/关控制 光标或字符移位 置功能 置字符发生存贮器地址 置数据存贮器地址 读忙标志或地址 写数到CGRAM或DDRAM） 从CGRAM或DDRAM读数 RS 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 R/W 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 D7 0 0 0 0 0 0 0 1 BF D6 0 0 0 0 0 0 1 D5 0 0 0 0 0 1 D4 0 0 0 0 1 DL D3 0 0 0 1 D2 0 0 1 D D1 0 1 I/D C * * D0 1 * S B * * S/C R/L N F 字符发生存贮器地址 显示数据存贮器地址 计数器地址 要写的数据内容 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

大学毕业设报告用纸 第 16 页 共 32 页

志为低电平，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： ①延时15mS；

②写指令38H（不检测忙信号）； ③延时5mS；

④写指令38H（不检测忙信号）； ⑤延时5mS；

⑥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： ①写指令38H：显示模式设置； ②写指令08H：显示关闭； ③写指令01H：显示清屏；

④写指令06H：显示光标移动设置； ⑤写指令0CH：显示开及光标设置。

大学毕业设报告用纸 第 17 页 共 32 页

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。 L

监控板

图4.1信号流程方框图

信号发射 音频编码 调频 调制器 前级功放 后级功放 滤波器 R 功放电路板 电源板 +12V 液晶显示 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。

大学毕业设报告用纸 第 18 页 共 32 页

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，

大学毕业设报告用纸 第 19 页 共 32 页

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。 基带 停振控制 VCO 电压 衰减器 信号 电平调理 环路 滤波器 晶体 锁相环频率合成器 锁定状态判断 预分频器 输出级供电 调制 放大 输出级 低通 滤波器 RF信号 输出控制 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

大学毕业设报告用纸 第 20 页 共 32 页

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复正常工作。

（4）ALC或MLC

通过DET-ALC1上的跳线可以使发射机工作在手动电平（MLC）状态。在发射机调试期间或当自动电平控制（ALC）环路出现故障是，都可以工作在MLC状态。在此状态下可以调节电位器，改变发射机的输出电平。通过跳线使发射机工作在ALC状态时，发射机的输出功率自动稳定在预设的输出功率电平。

（5）输出功率电平本地设定或远端设定

要使发射机工作在ALC状态，必须预设其输出功率电平。通过跳线可以改变设定方式。本地设定时，调节电位器；远端设定时，按前面板上的功率设定上下键。

（6）锁定控制

调制器的LCO锁定指示信号输入到DET-ALC，用以控制发射机输出功率的开与关。当LCO锁定之后，才会打开ALC或MLC的输出电压，使发射机工作在设定输出功率。这样可以防止发射机输出功率开机过冲。

5 软件设计

本设计用的控制芯片是AT89S52,属于51系列的单片机，编程就是对AT89S52进行编程。本系统程序设计过程中主要完成按键的检查、液晶的显示及频率的检测。 5.1 系统程序框图

系统程序框图包括两大块，一个为主函数，一个为key函数。

主函数完成对主程序的初始化、对LCD的初始化等功能。初始化后开始调频变量d赋值，并在LCD上显示字符“FM”，表示调频；此后，将一个16位的数据发送到BH1415芯片；接下来查key函数对加减变量d的改变，将d值赋给一个数组；最后在LCD上显示d的值，即为当前发送的频率值。主程序流程图如图5.1所示。key函数流程图如图5.2所示。

key函数为按键查询函数，主要完成对按键的检查功能，并将最终的调频变量d值送BH1415芯片。定义两个按键变量key_a、key_b并赋初值0，分别对应加频按键A、减频率按键B；程序一直检查按键是否按下，如果没有键按下则一直循环检查；若检测到有键按下，分两种情况：

（1）若键A按下，此时表明需要增大频率。首先等待30个程序周期，key_a值不

大学毕业设报告用纸 第 21 页 共 32 页

变，将d值加一，直到A键放开，将key_a赋值1，如果key_a=1则等待结束；将d值送到BH1415芯片。D的最大值为1080，若高于此数值，则给d赋值为1080送BH1415。

（2）若键B按下，此时表明需要减小频率。首先等待30个程序周期，key_b值不变，将d值减一，直到B键放开，将key_b赋值1，如果key_b=1则等待结束；将d值送到BH1415芯片。D的最小值为880，若低于此数值，则给d赋值为880送BH1415。

查按键函数key()； 加减赋值变量 将send d赋值给dish[]数组 显示send d调频变量值 图5.1主程序流程图

发生一个16位数据到BH1415芯片（其中前11位为频率设定值） 从第一行第三列开始 显示字符“FM:” 调频变量赋值 send d=880 初始化LCD 初始化主程序 开始

大学毕业设报告用纸 第 22 页 共 32 页

如果键B按下，key_b=0。等待30个程序周期；仍然key_b =0，send d减一。等待B键放开；key_b =1。如果key_b =1；等待结束。如果send d小于880，那么send d=880。发送send d值到BH1415芯片 顺序执行完key（）

图5.2 key（）函数流程图

如果键A按下，key_a =0。等待30个程序周期；仍然key_a =0，send d加一。等待A键放开；key_a =1。如果key_a =1；等待结束。如果send d大于1080，那么send d=1080。发送send d值到BH1415芯片 进行key（）函数 5.2 各部分程序 5.2.1初始化主程序

主要是对单片机管脚的定义和对变量的定义及赋初值。变量key_a是对应于按键A的变量，用来记录按键A按下的次数以便计算增加的频率值，用单片机的P1.2口进行位定义；变量key_b是对应于按键B的变量，用来记录按键B按下的次数以便计算减少的频率值，用单片机的P1.3口进行位定义。另外还定义了变量d，用来对调频变量赋值，最终d的值送给BH1415芯片。初始化程序如下：

sbit key_a = P1^2; sbit key_d = P1^3; sbit DI=P3^2; sbit CLK=P3^1; sbit CE=P3^0; uint send_d;

unsigned char fm[]=\

大学毕业设报告用纸 第 23 页 共 32 页 unsigned char disp[]={0,0,0,0,0,0,0}; sbit RS=P2^5; sbit RW=P2^6; sbit E=P2^7; sbit busy=P0^7; unsigned char *s;

5.2.2LCD1602的驱动程序

主要包括对LCD的检测、读并显示、写控制字及初始化。每个功能定义一个函数。 （1）对LCD的检测程序如下：

void delay(uchar i) {

for(;i>0;i--); }

该函数的作用是对LCD进行检测,看LCD是否处于忙的状态。当busy=1时表示忙,此时不可以向LCD进行读写操作；而当busy=0时,表示可以向它读写数据。

（2）对LCD写数据程序如下：

void wait() { P0=0xff;

RW=1; RS=0; do{E=0;E=1;}while(busy==1); }

该函数的作用是向LCD写入数据并显示出来。 （3）向LCD写控制字程序如下：

void dispone(dat) { P0=dat;

RW=0; RS=1; E=0; E=1; wait(); }

该函数的作用是向LCD写入控制字。

void wrcom(com) {

大学毕业设报告用纸 第 24 页 共 32 页 P0=com;

RW=0; RS=0; E=0; E=1; wait(); }

该函数的作用是向LCD写入一串数据，并把数据串显示出来。 （4）LCD初始化程序如下：

void disporm(line,row,unsigned char dat[],i) {

unsigned char com; s=dat; if(line==1){

com=0x80+row-1;

wrcom(com);

while((i--)!=0&&com<=0x8f){

dispone(*s);

com++; s++;

} } else{

com=0xc0+row-1; wrcom(com);

while((i--)!=0&&com<=0xcf){

dispone(*s);

com++; s++;

} } }

5.2.3按键检测 按键检测程序如下：

void key() {

大学毕业设报告用纸 第 25 页 共 32 页 }

if(key_a==0) { }

if(key_d==0) { }

delay(30); if(key_d==0) { }

if(send_d<880)send_d=880; send_16data(send_d);

send_d--; while(key_d==0); delay(30); if(key_a==0) { }

if(send_d>1080)send_d=1080; send_16data(send_d);

send_d++; while(key_a==0);

6 硬件制作注意事项

6.1 布线注意事项

在排板布线的过程中要注意以下问题：

（1）器件的摆放位置要恰到好处，这样可以使作品看起来美观又方便。

（2）在布线的过程中要设置比较合适的间距，这样在印制电路的时候会方便很多。 （3）在走线的时候要注意一些技巧，在没有影响到电路的前提下可以让线从两个管脚间穿过。

（4）需要绕很远的线可以使用跳线来简化布线过程。 6.2 腐蚀电路板注意事项

大学毕业设报告用纸 第 26 页 共 32 页

（1）在配制腐蚀液时要按照比例。水：双氧水：浓盐酸=3：1：2。 （2）腐蚀时间不要过长，以免把电路过度腐蚀。

（3）在腐蚀完以后要对电路进行检测，看有没有断路和短路的，要是有，需要对电路进行修改。

（4）需要给电路板涂上松香，其作用是防止电路被氧化和在焊接的时候但到助焊剂的作用。

（5）焊接的时候要注意不要把不相连的点挂接。

（6）焊接的时候烙铁的温度不要太高，焊接的时间不要太长，以免焊盘脱落和在焊接的时候就把器件烧坏。

（7）焊接完后要对电路进行检测，看是否所有器件都是好的，看是否有挂接和虚焊的。

（8）焊接工具的摆放要合理：

①烙铁要放在架上，以免烫到人或其他器件；

②需要用到的器件应该准备好，方在左手边，以便随时可以拿到进行焊接。 6.3 电路板检测与调试应注意的问题

（1）在接电之前应该先测供电系统是否短路。 （2）检测是否有断线。

（3）接上电后应该检测各个器件的的电源跟地脚的电平是否正确。 （4）接上电后要触摸芯片查看是否有发烫现象，若有则应立即关掉电源。 （5）硬件没有问题后结合软件调试。

7 系统实现的功能与系统调试

7.1 系统实现的功能

本毕设利用所学的电子电路、射频、通信技术方面的有关知识，实现了一个高品质频率合成立体声FM发射机系统。该系统的发射功率为0.5W，工作频率为88MHz--108MHz可调，带宽9kHz,灵敏度200μV ,以立体声方式输入，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，即可收到发射机发射的高保真音频信号。发射信号频率显示在液晶屏上，通过按键调整发射频率。 7.2 系统功能调试

在一个课题制作成功之前要经过多次细心和耐心的调试，只有这样才能完成设计并取得更加理想的效果，每一个细节的检查都是十分必要的，因为一个细节问题的疏漏很可能就会导致整个系统的不能工作，因此我们要明白调试过程中要使用的仪器设备和调

大学毕业设报告用纸 第 27 页 共 32 页

试的步骤。

7.2.1系统调试使用的设备

（1）指针万用表；（2）立体声收音机（最好带频率显示）；（3）50欧姆假负载；（4）简易场强仪；（5）50欧姆同轴电缆至少5米；（6）50欧姆天线；（7）12V/2A稳压电源；（8）音源（如MP3）；（9）散热片。 7.2.2系统调试步骤

（1）焊接完成后，不能激动，慢慢来，从头到尾再检查一遍，确保没有错误。 （2）确保没有问题之后，首先将BH1415的11脚的输出处找一个焊点焊接一根大约30cm的软导线，用作BH1415的射频输出天线。

（3）将控制板上的排线插在发射板上，注意电源的正负，不要插错。准备好电源（最好先通9V的电源），通电，此时控制板上的LCD会显示一个发射频率，用准备好的收音机在该频率上接收，测试是否能接收到所发射的频率，一般情况下，只要焊接正确，100%是没有问题的。如果能正常接收到，再将音源输入，此时再用收音机接收，就可以接收到音源所放的音乐和声音。

（4）完成第（3）步调试之后，断开电源，将导线拆下，焊接上C30和C1971，同时将散热器安装到C1971上，并在1971的天线输出端接上假50欧姆的负载。

（5）完成第（4）步骤之后，准备好电源，最好还是通9V的电压，确保不烧毁三极管。通电，如果焊接正常，此时假负载上的灯泡会发出亮光，依次微调可调电容C50，C49使小灯泡的亮度最大。然后再依次微调C51和C48使灯泡的亮度最大。

（6）以上调节OK之后，接上音源，打开收音机，微调可调电容C47，使收音机的声音最清晰，灯泡亮度最大。调试好之后，这个电容就不需要再调试了。

（7）调试可调电感L1和L2，该步骤中调试的重要性不是很大，（我默认的调试的结果是L1的铜螺柱出来，L2的铜螺柱拧进去最深处），最好是对自己的具体情况做具体的调节，调节的标准始终是：声音最清晰，灯泡的亮度最大。

（8）完成以上调试后，如果想效率更高的话，就再微调一下C48和C51，标准始终是：声音最清晰，灯泡的亮度最大。

（9）完成以上调试后表明C1971前面的部分已经100％的调试结束，所以在以下的调试过程中不管出现什么状况，以上所调试过的器件均不需要再去调试，调试乱了很有可能后面的调试调不出来。

（10）取下假负载，接上电缆和天线，发射机和天线距离尽量拉远些。准备好简易的场强仪，检查天线的连接良好后，通电，打开收音机，依次调试C50，C49，同时注意三个参数：①场强仪的场强指示。②收音机接收到的音质。③整机的电流强度。再调节C49和C50使满足：①场强仪的指示的场强最大。②收音机的音质不受影响。③整机的

大学毕业设报告用纸 第 28 页 共 32 页

电流最小。

（11）以上调试OK后所有的可调器件均不需要再调节了。现在需要一台调试OK的发射机就OK了。

（12）调试中的注意事项：①音源输入和耳机输入线必须是屏蔽线，否则可能会有噪声。②2SC1971的输出天线的阻抗必须是50欧姆的，绝对不能用导线和拉杆天线代替发射天线，可以选择GP或者J天线。③天线和发射板之间的电缆选择必须是50欧姆的，不可用屏蔽线或者75欧姆的电视用同轴电缆代替。④电源的输入一定要大于2A，否则会出现交流声。⑤严格按照调试步骤进行调试和使用。 7.2.3系统调试遇到的问题

（1）硬件

在设计原理图的时候，对于振荡电路要考虑到电路能否起振，振荡频率为多少，对于放大电路考虑能否放大等问题，此时需要我选择合适的参数及元器件的类型。在画PCB板图时，同一级元器件的摆放距离太大，会直接影响了电路的工作，对于高频电路最好在电路板图上敷铜。在焊接元器件的时候，有极性的要注意正负，对于晶体管要先检测一下基极、集电极和发射极，尽量缩短高频部分元件引线；电阻电容尽可能卧式安装，并无虚焊、脱焊现象。调试中我遇到了下列问题:

①在刚开始的调试中，电路不起振，此时检查晶体管的极间电压发现Vbc=0.8V，处于饱和区，此时要增大Rs，减少基极电流，从而减少Vbc使管子处于正常工作状态。

②在系统功能调试时，液晶显示器无频率显示，刚开始以为是单片机的问题，用外用表测量单片机的各脚电压发现都正常，于是检测BH1415芯片，发现是该芯片无频率输出，这又可能是因为排线连接不够良好，变容二极管的焊接错误等原因造成，对发射模块进行检查，最好发现是7.5T的电感焊接不够良好，用烙铁对该元件重新进行焊接，这个问题就解决了。

③BH1415有频率输出，但所输出的频率不准确，故障原因与②相似，解决办法很简单，与②一样。

④在进行到调试步骤（5）时，通上9V电源后，发现灯泡不亮，此时只要稍微调整下C1971的输出匹配电容。

⑤在调试时出现了左右声道失真，首先，将音源的输入电平降低再测试，故障仍没有解除，其次检查两个声道的耦合电容是否接反了，检查发现两个电容接法正确，于是将两个电容换掉，故障很轻易就解除了。

⑥调试中还遇到一个问题，就是发射的频率与用收音机接收到的频率相差太远，原因是程序中的延时不够，增大程序中的延时时间，不断调整直到误差达到设计所要求的范围内。

（2）软件

大学毕业设报告用纸 第 29 页 共 32 页

虽然本系统的编程量不是很大，但是其思路有点复杂，因为，在本系统中，单片机不但要测频率，还要控制BH1415发射音频信号，还要实现键盘扫描。因此他们的关系非常复杂，所以在编程调试过程中一定要保持思路清晰，要冷静。在本次功能调试中，软件上存在的问题主要有两个，一个是现实频率的动态扫描时间间隔不合理，另一个是幅度控制时单片机给DAC0832的D值的计算。

对于现实频率的动态扫描时间间隔不合理问题，我查看了一些资料，知道动态扫描显示的原理，其主要是利用人眼的暂态效应来实现的。人眼暂态效应就是人眼能够分辨出事物的最高频率，这个频率为24HZ，即人眼反应一次要0.042秒，意思说两个事物之间切换的时间间隔如果大于0.042秒，人眼就能看出他们之间的切换，如果是小于0.042秒的话，人眼就看不出他们之间的切换，看上去他们就是连在一起的事物。因此我判断是我的扫面时间间隔过长了。回到软件程序上看，果然是如此，因为我的扫描时间间隔 高达125ms。因此我就修改软件上相关的定时器设计，将动态扫描时间间隔改为0.125ms，将程序烧到单片机内运行，频率可以稳定地显示出来，从而解决了液晶的显示一闪一闪的问题。

对于音频输入时单片机给DAC0832的D值的计算问题，由于DAC0832是8位的数模转换器，最大的D值为256，但在本系统中我要从0到3.5伏的范围内以0.1伏的幅度步进，因此就要有35个阶级，由256/35=7.314，可见，D的最大值是7，在这里我就选择D值是7，只要将电流转电压电路的放大倍数A的值设计为3.66就可以实现音频无失真的输入。

8 结论

通过这个学期的学习和努力，我终于完成了我的毕业课题合成立体声调频发射机系统的设计。在本设计中我用单片机作为主控芯片，控制发射模块发射信号，并且在液晶屏上将频率显示出来，按键实现了对频率的选择，能在要求的范围内对频率实行加减操作。本设计的合成立体声调频发射机系统基本上实现了老师和课题要求的条件，实现了对音频信号的发射，发射功率为0.5W，工作频率为88MHz--108MHz可调，带宽9kHz,灵敏度200μV ,以立体声方式输入，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，即可收到发射机发射的高保真音频信号。

高频电路由于受分布参数及各种耦合与干扰的影响，其稳定性比起低频电路来要差些，因此调试工作比较复杂，需要细致耐心，前后级多次反复调整，知道满足技术指标要求。调试过程中一定不能急躁，更不能盲目更改参数，否则事败功半，达不到预期效果。

本系统设计存在缺点，那就是我采用的是别人设计好的发射模块。之前有自己设计过发射模块，但我所设计的发射模块存在问题，信号的接收有时接收得到有时接收不了，

大学毕业设报告用纸 第 30 页 共 32 页

为此我调试了将近两个星期，从硬件到软件，元器件的替换与程序的修改，但调试的结果不是很理想，系统始终不够稳定。后来我改用了别人设计好的发射模块，现成的发射模块因为做的比较细故发射信号比较稳定，修改程序控制发射模块，系统基本上没问题了。这是我在做毕设过程中遇到的最大的困难，最终解决了却是本次毕设做大的遗憾。希望在以后的设计中可以解决这个问题。

通过本次的毕业设计，我对调频发射机的工作原理有了进一步的了解，同时也使我对高频电路理论的理解和认识，以前学高频这门课的时候学得不是很好，为做毕设翻看了以前的书籍，这也算是对以前课程的一次补习吧。在调试过程中，我遇到了很多困难，具体情况及解决办法在上一节中已经描述过了，这些困难对于当时调试中的我感到特别崩溃，但后来想想，没有困难就没有解决困难后那一刻的喜悦，也是因为困难让我有了进步，使我意识到整个设计过程没有什么简易之分，没一个环节都至关重要，不能忽视任何一个环节。比如在画电路图分析设计、PCB制作过程以及焊接，任何一个环节的忽视或者疏忽大意，都可能给后续过程造成麻烦。所以，在整个设计过程中，必须时刻保持着认真的态度，不可太随意。当调试遇到麻烦时，应保持冷静，既然出现了问题，就一定是有原因的，只有保持冷静仔细去思考，才能尽快找出问题所在，然后加以克服解决，急躁是不能解决问题的。

同时通过本次的毕业设计，也加强了对理论基础知识的运用，熟悉了Protel软件的操作，提高了自己的实践动手能力，而且还能增长自己的见识，补充了最新的专业知识。电路板的制作过程十分复杂，每一步都要做好，有一步做不好就直接影响后面功能的实现，使我认识到以后做什么事情都要有认真严谨的态度，懂就是懂，不懂就是不懂，做人要实事求是，投机取巧是不行的，想把一件事情做好，就得花时间去认真做。本次毕业设计也算是对大学四年的一个总结，接近尾声的时候，我好好反思了自己大学四年的学习态度，大学这美好的时光应该好好去珍惜，不能以一种“混”的态度去面对，庆幸自己没有浪费这四年的光阴，也算是对得住我的大学了。但无论如何，今后的生活工作中，还是以反思为鉴，少荒废时光，多做点对自己将来有意义的事。

大学毕业设报告用纸 第 31 页 共 32 页

谢 辞

大学毕业设报告用纸 第 32 页 共 32 页

参考文献

[1] 阎石.数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，1998年.

[2] 孙肖子.模拟电子技术基础 [M].西安：西安电子科技大学出版社，2001年. [3] 查振光.数字系统设计与开发[M].武汉：华中理工大学出版社，1995年. [4] 戴伏生.基础电子电路设计与实践[M].北京：国防工业出版社，2002年. [5] 曾峰.protel 99电路设计实用指南[M].北京：人民邮电出版社，2000年.

[6] 谢自美.电子线路设计、试验、测试(第二版)[M]. 武汉:华中理工大学出版社，2000年. [7]王守中.《51单片机开发入门与典型实例》[M].北京:人民邮电出版社,2006/08 [8]郭天祥.《新概念-51单片机C语言教程》[M], 北京:电子工业出版社,2006/02 [9] 孙江宏.李良玉.《PROTEL99电路设计与应用》[M]北京：机械工业出版社.2003年 [10]李群芳.张士军.《单片微型计算机与接口技术》[M]北京.电子工业出版社.2005

[11] HAN Jian-Guo , Liu Chun Bi 《Microcontroller Theory and Applications》[M] Beijing: Higher Education Press.2005.

[12] 王兴亮.数字通信原理与技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2000.2. [13] 曹志刚.现代通信原理[M].北京：清华大学出版社，1992.8.

[14] Theoless.S.Rappatort.Wireless Communications Principles and Practice.Prentice Hall Inc，1996.

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/5f2g.html