基于单片机的数字式调频收音机系统(设计报告+程序).zip

数字式调频收音机设计

内容摘要：本文利用数字锁相频率合成技术构成收音机的电调谐部分，

完成收音机的调台、选台、搜索与存储等功能。本文着重介绍了 SONY 公

司生产的收音机集成芯片 CXA1019S 构成的 FM 调频电路、频率合成器芯

片 BU2614 构成的锁相环电路和 MCS-51 系列单片机及其外围电路组成的

键盘、显示和存储电路。

关键词：调频 本振频率 锁相环 频率合成器 单片机

frequency modulation tuner. This tuner owns the functions of tuning

and selecting channels, searching, storing and so on. In my paper, I

emphasized on the FM frequency tuning circuit that consists of the

ICs CXA1019S from Sony corp., the phase locking loop circuit

formed by BU2614 PLL frequency synthesizer, MCS51 monolithic

processor and the other circuits of keyboards, screen and storage.

Keyword:

Frequency tuning, oscillating frequency by itself, phase locking

loop, frequency synthesizer, monolithic processor.

电路的调谐频率和本振频率，则可以实现数字化收音。利用单片机控制锁相

环路中的分频数就可以改变振荡信号源的输出频率，以达到调台的目的。本

设计的要求主要包括以下几个方面：

1 接收 FM 信号频率范围 88MHZ~108MHZ。

2 调制信号频率范围 100HZ~15000HZ，最大频偏 75KHZ。

3 最大不失真输出功率≥100mW（负载阻抗 8Ω）。

4 接收机灵敏度≤1mW。

5 镜像抑制性能优于 20Db。

6 能实现数字化的自动搜台、手动调台、存台和频率显示等功能。

低。

2.1 整机电路方案的设计

本设计是利用频率合成技术来完成收音机的电调谐，通过 BU2614 的串

行口与单片机通信来改变分频比，用 BU2614 内部的分频器和鉴频鉴相器，

与 CXA1019S 的本振 VCO 构成数控锁相环，通过改变分频比来改变接收的

频点。选台和频率显示、存台等由单片机 AT89C52 和 MAX7219、93C46 芯

片配合完成。系统框图如图-1：

2.2 各部分电路方案的设计

1）、收音单元 目前市场上收音机的集成芯片很多，但为了满足本

设计的各项性能要求，我们采用了索尼公司生产的集成芯片 CXA1019S，这

MC145157、MC145158 等，但它们工作的最高频率只能达到 30MHZ，如果

要 用 这 些 芯 片 来 构 成 100MHZ 左右 的 锁 相 频 率 合 成 器 ， 则 必 须 配 合

MC12009、MC12013 分频器来完成，由于高频经过的线路越多越容易受到

干扰。因此应尽量选用一个芯片来完成锁相频率合成功能，ROHM 公司生

产的锁相频率合成调谐集成芯片 BU2614 最高频率可达到 130MHZ 完全满

足要求，另外该芯片内带有高灵敏度 RF 放大器，支持 IF 计数功能。

4）、键盘电路 由于本设计中使用的按键较多，我们采用了功能键

与数字键分开识别的方式，即功能键采用查询方式，数字键采用编码动态扫

描方式，这样既可以减少扫描占用的时间，又可以简化程序。

5）关机数据存储单元 根据本设计的要求，该机具有掉电后能够保

存所存储电台的功能。目前市场上 EEPROM 类型很多如 2764A、2864A 等，

的运行状况进行监视，以防止程序弹飞到一个临时构成的死循环中，导致整

个系统完全瘫痪。因此有必要在电路中设置看门狗电路（WATCHDOG 电

路）监视系统的运行。现在常用的看门狗电路既有硬件构成的 WATCHDOG，

也有纯软件构成的 WATCHDOG，但纯软件的 WATCHDOG 系统需要设置

高级中断子程序占用较多的单片机内部资源，必将影响整机的运行速度。如

果采用带有硬件构成的 WATCHDOG 系统，它的硬件部分完全独立于 CPU

之外，将大大地提高它的可靠性。

7）、电源单元 由于 BU2614、CXA1019S 以及单片机系统需要 5V

电源电压，而变容二极管需要 9V 以上的电压，若采用单电源+5V 供电，则

必须采用 DC—DC 模块升压得到+12V 电压。

变容二极管的电容量，以达到频率调谐的目的；接在 8 脚的 L2、C7、C8

和 VD2 组成 FM 本振选频网络，同样是通过调节变容二极管 VD2 的反向偏

置电压来改变本振频率的；选频后的调频电台信号在芯片内部混频，混频后

的 10.7MHZ 调 谐 信 号 在 15 脚 输 出 ， 通 过 R1 （ 330 ） 电 阻 送 到 CF

（10.7MHZ 陶瓷滤波器），经其选频后送到芯片的 18 脚进行 FM 中频放大。

放大后的 FM 信号在其内部进行鉴频，鉴频网络接在 3 脚的 DICF 两端的陶

瓷带通滤波器（10.7MHZ）上，鉴频后的音频信号由 24 脚输出，经电容 E4

直接耦合到 25 脚。通过内部的音频功率放大最后由 28 脚送出给扬声器。对

于音量的控制是通过音量电位器的滑动来控制的，当电位器滑动端改变时，

直流电压随之改变，从而达到控制音量的目的。相关的理论计算如下：