基于單片機的FM收音機設計

許可嘉 楊曉軍

摘要：該設計是單片機控制電路與TEA5767模塊電路及音頻功率放大電路共同組成的FM收音機電路，用來實現頻道接收、保存、播放等功能。系統采用STC89C52為主控，TEA5767作為數字信號處理器，I2C總線協議為主控與數字信號處理器之間的通信協議，可以實現頻道自動搜索、接收、保存、播放等功能。通過LCD顯示器實時顯示當下操作及相應頻道所在頻率。最終測試結果表明：該設計可以實現頻率在87.5 MHz～108 MHz調頻廣播的接收，本設計能夠達到了既定的設計目標。

關鍵詞：單片機;FM收音機;TEA5767;I2C總線

隨著現代科學技術的不斷發展，電子產品也不斷更新換代，單片機的廣泛應用使用使現在的電子產品設計越來越方便、功能越來越好，而單片機是所有微處理器中性價比最高的一種，它的功能不斷完善，種類不斷增加，因此它的應用領域也不斷擴大，本文我們將單片機與FM收音機芯片綜合運用起來，設計了一款可以實現調頻、存臺的FM收音機系統。

1系統方案

1.1系統總體設計

該系統設計采用模塊化設計，主要由存儲模塊，主控制器，數字處理芯片和音頻功率放大器組成。系統工作原理框圖如圖1所示，由主控制器接收按鍵信號進行人機交互，通過I2C總線，主控制器作為主機， TEA5767為從機，雙機通信，TEA5767芯片輸出音頻信號經LM386放大后通過耳機或揚聲器播放，系統運行時，收聽電臺的頻率可在LCD顯示器上實時顯示，通過按鍵手動控制頻率搜臺，或切換至自動搜臺模式，音頻輸出設備音量可由電位器調節⑻。

2系統硬件設計

該系統的硬件設計部分分為TEA5767數字處理電路、主控制器電路和音頻功放電路。TEA5767數字處理電路模塊部分為該系統工作部分，主控制器為控制部分。

2.1 TEA5767數字處理電路模塊

TEA5767數字處理電路圖為本系統主要電路圖，是本系統的核心部分，該部分由TEA5767芯片及外圍電路組成，如圖2所示。系統采用了 TEA5767芯片，它的RF接收頻率范圍是（76～108） MHz，其音頻輸出電壓約為60～90 mV，帶寬為22.5 kHz，具有高靈敏的低噪聲放大器、自動增益控制的性能[2]。由于TEA5767音頻輸出信號微弱，因此音頻輸出信號還需由后續音頻功放電路進行放大處理。因為TEA5767的串行接口支持I2C總線協議，所以主控制器與該模塊采用I2C通信方式，DATA和CLK為I2C總線的SDA和CLK信號線[10]。

2.2主控制器電路模塊

該系統以STC89C52為主控制器的電路設計如圖3所示。用P0口作為LCD顯示器的數據線，P10與P11兩個單片機的IO 口連接I2C總線的CLK與SDA信號線。 P2口用作LCD顯示器的控制線和按鍵模塊的接口[9]。

2.3音頻功放電路模塊

在該設計中，用LM386作為音頻輸出信號的放大器，它具有自身功耗低（6 v，24 mW）、更新內鏈增益可調整（20～200）、電源電壓范圍大（4～12 V或5～18 V）、外接元件少和總諧波THD失真小等優點，LM386音頻功放電路如圖4所示。

3系統軟件設計

3.1主控制器主程序工作流程及設計

本系統是由STC89C52作為主控制器，系統的主程序工作流程如圖5所示。主控制器接收按鍵模塊的控制信號進行人機交互，當系統開機后，主控制器先對 TEA5767， I2C，LCD進行初始化，再進入循環程序中檢測并判斷有無按鍵被按下，識別按鍵信號并執行預定程序。當LCD顯示器顯示程序主菜單頁面時，在該頁面下可實現手動切換電臺，實現電臺的加減[7]。按下菜單鍵后進入電臺編輯界面，在電臺編輯界面，可以對電臺的頻率進行加減調節，并可實現保存。另外通過手動換臺時可以將電臺信息實時顯示在LCD1602上。

3.2 I2C程序設計

該系統設計采用的TEA5767和AT24C02都為I2C接口的芯片，I2C總線可以實現多主雙向同步數據傳送，也就是說在一個主機IIC總線下可以掛多個IIC叢機。本設計當中TEA5767和AT24C02都作為叢機，但是不同的是叢機地址不同，從而才可區分其元件的數據讀寫[6]。 AT24C02芯片的讀寫器件地址為0XA0和0XA1， TEA5767芯片的讀寫器件地址為0XC0和0XC1， I2C 接口讀寫數據算法流程圖如圖6所示。在I2C器件中指定地址寫入一個數據，與讀數據類似，首先發送開始信號，寫數據地址等待相應，然后發送數據，等待相應，結束信號[3， 4]。即可寫入數據。

4結束語

該系統是基于單片機的數字FM調頻收音機的設計， 也是基于單片機及其接口技術、計算機技術、微電子技術綜合應用的設計，該設計其控制系統主要由主控制電路模塊及TEA5767模塊構成，控制電路負責FM收音機的工作過程，整個系統主要由STC89C52單片機、 LCD液晶顯示器、按鍵模塊電路、調頻收音TEA5767模塊、音頻功率放大電路組成。它實現了 FM收音機的諸多功能，包括能夠實現FM收音機的自動搜臺、頻率手動調節、保存，并將頻率值及頻道號顯示在LCD液晶顯示器上。

參考文獻：

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