基于STM32的FM收发器的设计 - 图文

毕业设计说明书

2015届

基于STM32的FM收发器的设计

学生姓名 xxxxxx 学 号 xxxxxx 院 系 数理信息学院 专 业 电子信息工程 指导教师 xxxxxx 完成日期 2015年5月25日

基于STM32的FM收发器的设计

摘 要

现今多媒体技术和通信技术高速发展，无线收发技术在现代的通信技术占据了越来越重要的位置，而无线通信技术依赖的是有效可靠的调制解调方式和稳定的收发系统。FM调制方式成本不高，技术成熟，可靠性强，因此FM收发器在通讯技术中得到了广泛的使用。

本文提出了一种基于STM32微控制器的FM收发系统，其中包括STM32F103C8T6单片机控制、NOKIA5110液晶显示、4*4矩阵键盘、FM收发模块、音频输入模块、音频滤波器、音频功率放大器。本文对设计开发全数字式控制的FM收发器的各个模块作了详细的硬件原理分析，软件控制以及调试分析，实现了全数字式控制FM接收和发射的频道选择、音量控制、信号强度检测的功能。本文实现的基于STM32的FM收发器为简易的音频收发器，可实现收音机、小功率电台以及半双工对讲机的功能。本系统实现的硬件功耗小，体积小，携带方便，稳定性强，操作方便，是一个实用的多功能FM收发器。

关键词 通信技术；FM收发器；STM32微控制器；音频

I

THE DESIGN OF FM TRANSCEIVER BASED

ON STM32

ABSTRACT

With the rapid growth of modern multimedia and communication technology, wireless transceiver technology plays a rising significant role in the modern communication technology, wireless communications transceiver system is dependent on a modulation, demodulation measure efficacious, credible and stable. FM modulation technology is mature, with low cost and strong reliability, thus the FM transceiver has been proverbially applied in radio communication technology.

This paper presents a FM transceiver system based on STM32 MCU, including STM32F103C8T6 MCU control module, NOKIA5110 LCD, 4*4 matrix keyboard, FM transceiver module, audio input module, audio filter and power amplifier. In this paper, design and development of each module of the digital control FM transceiver is analyzed with the principle of hardware, program domination and debug, actualizes the channel selection, volume control and signal strength detection function of digital control FM receiving and transmitting. The implementation of FM transceiver based on STM32 is a simple audio transceiver, which can realize radiogram, small power radio set and half duplex intercom function. The hardware implementation of the system is of low power consumption, tiny bulk, handy, high steadiness and easy manipulation, which is a practical multifunctional FM transceiver.

KEY WORDS Communication Technology; FM Transceiver; STM32 MCU; Audio

II

目 录

摘 要 .......................................................................................................................................... I ABSTRACT ................................................................................................................................... II 目 录 ........................................................................................................................................... III 引 言 ............................................................................................................................................. 1 1．基于STM32的FM收发器系统总体设计方案及论证 ......................................................... 2

1.1 FM收发器的工作原理 .................................................................................................... 2 1.2 基于STM32的FM收发器的总体结构图 .................................................................... 2

1.2.1 基于STM32的FM收发器硬件模块划分 ......................................................... 2

2. 基于STM32的FM收发器硬件电路设计 .............................................................................. 2

2.1 电源模块 .......................................................................................................................... 4 2.2 STM32F103C8T6单片机控制模块 ................................................................................ 4 2.3 液晶显示模块 .................................................................................................................. 5 2.4 矩阵键盘模块 .................................................................................................................. 6 2.5 音频输入模块 .................................................................................................................. 7 2.6 音频功放、输出模块 ...................................................................................................... 7 2.7 FM收发模块 .................................................................................................................... 8 2.8 音频滤波模块 .................................................................................................................. 9 3. 基于STM32的FM收发器软件设计 .................................................................................... 11

3.1 LCD液晶显示屏的软件开发 ........................................................................................ 11

3.1.1 FM接收模式下LCD的显示模式 ..................................................................... 11 3.1.2 FM发射模式下LCD的显示模式 ..................................................................... 11 3.2 矩阵薄膜键盘的软件开发 ............................................................................................ 11 3.3 FM收发模块的软件开发 .............................................................................................. 13

3.3.1 I2C总线控制 ........................................................................................................ 13 3.3.2 RDA5820收发芯片的驱动 ................................................................................ 14 3.4 信号指示灯的软件开发 ................................................................................................ 15 4. 基于STM32的FM收发器系统调试及结果分析 ................................................................ 16

4.1 FM收发器的接收模式调试及结果分析 ...................................................................... 16 4.2 FM收发器的发射模式调试及结果分析 ...................................................................... 16 结论 ............................................................................................................................................... 17 参考文献 ....................................................................................................................................... 18 附录1 实物图 .............................................................................................................................. 19 附录2 系统原理图 ...................................................................................................................... 20 附录3 各模块程序 ...................................................................................................................... 21 致 谢 ........................................................................................................................................... 31

III

引 言

随着电子技术和通信技术的高速发展，无线电技术在如今的社会和工作中处于不可或缺的地位。FM调频技术具有其他调幅广播所不能及的优点：调频广播方式的频带较宽，可做高保真广播，且抗干扰能力较强，系统的信噪比较高[1]。调频技术的投资和运行维护的成本较低且容易实现立体声的调频广播，因此很多发达国家很早就开始了调频广播的服务。目前调频广播技术已发展到调频多工广播，即除了传输立体声节目外，还传输道路交通信息、气象信息、新闻等。FM广播技术为生活信息的传输和交换提供了极大便利。FM收发一体机缩小了FM系统的体积，提高了FM系统的便携性，降低了FM系统的维护成本，故需要利用电子技术设计一套功耗较低、稳定性较强、功能较为完善的FM收发器系统。

我国的FM广播起步于五十年代，当时调频广播只作为节目传输手段使用。八十年代中期，广播电影电视部根据我国四化建设的需要，确定将调频广播作为播送高质量节目的主要方式。这一决定立即有力推动了我国调频技术的飞速进展。到1985年底许多厂家从国外引进了高端调频技术和高效率生产线。这些发射机采用直接调频数字频率合成调制、动态瞬时响应滤波、自动导频相位控制技术和频率合成技术等。除了引进技术和生产线进行调频广播发射机的研制生产外，国内还有些厂家采用大量国产化元器件，生产出具有国际水平的立体声调频技术产品。现今国内外FM调频技术已经非常成熟稳定[2]。

本系统就是围绕稳定可靠的FM收发系统进行研究的，通过将音频处理技术和FM收发技术结合，开发出一套低功耗、稳定性强、人机接口友好的FM收发器系统。该FM收发器通过人机接口控制FM收发功能，完成对FM收发频道、音量等的控制以及信号强度的检测。FM音频信号的发射通过麦克风输入语音信号或通过3.5mm耳机接口输入音频信号，然后由带通滤波器滤去多余频段的信号，最后经FM调制芯片调制，由天线将调制完成的信号发射。由天线接收到的FM音频信号同样通过带通滤波器滤去杂波，由音频功率放大器放大音频信号的功率，通过喇叭播放音频信号。本设计最终实现了FM信号的接收，即收音机和FM信号的发射功能，若利用未被占用的频道则可实现半双工对讲机的功能。本系统功耗低、实时性强，对于FM收发系统设计的多样化和数字化具有重要意义。

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