毕业设计论文基于单片机的数控调频发射台的设计.doc

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1、毕业设计说明书（论文）数控调频发射台的设计 摘要：数控调频发射台的核心是采用按键控制单片机的四个引脚来发送触发脉冲去控制BH1417F，从而来选择发射频率，同时加装了1602液晶实时显示发射的频率。并且独立设计该产品的显示部分和发射部分，有效的实现了调频发射台的功能。该设计能将音频信号通过麦克风输入，并由单片机控制输出频率使得输入的音频信号经过预加重部分、限幅部分、低通滤波等部分电路，转换成高保真的FM调频信号再通过天线发射出去，让所有在有效距离内的FM接收设备能够在指定频段内接收到发射器所发射的信号。同时该发射台输出信号的频率通过单片机来调节，可以发射7个调频波段。该设计具备小型化、抗干扰能

2、力强、调试方便与低功耗等特点。关键词：STC89C51;BH1417F芯片; LCD1602；变容二极管；高频功率放大器The design of digital control frequency modulation the launch padAbstract: The digital control frequency modulation launcher controls the four pins of the microcontroller by buttons,and controls BH1417F by send pulse triggering through micr

3、ocontroller to choose the transmitting frequency.It also add the 1602 LCD to display the emit frequencies at the real time,in addition,it designs the display portion and the emit portion independently to realize the function of the frequency modulation launcher.The design can input the sound signal

4、by microphone,and control output frequency through microcontroller to change the sound signal into highfidelity frequency modulation signal by pre-emphasis part、limiting part、low-pass filter part and so on to send frequency modulation radio signals,in order to make all the frequency modulation recei

5、ving equipment in the effective distance can receive the sign sended by emitter in the designated frequency. At the same time, The output signal frequency of the launcher can be adjusted by the microcontroller,it can send 7 frequency modulation band.This design has these advantages,such as miniaturi

6、zation、strong anti-interference ability、convenient debug and low power consumption.朗读显示对应的拉丁字符的拼音字典Keywords: STC89C51; BH1417F chip; LCD1602；Varactor; High frequency power amplifier目录第1章 绪论11.1调频广播发射技术现状11.2调频发射技术的发展11.3课题研究的意义2第2章 硬件设计32.1硬件电路设计32.2设计要求32.3系统基本方案32.4控制电路选择和设计42.4.1控制器的选择42.4.2控制器的设

7、计52.5 键盘设计62.6显示部分选择和设计62.6.1 显示方案的选择62.6.2 液晶LCD1602与单片机连接的设计72.7 电源模块设计92.8调频发射模块选择和外围电路设计102.8.1调频发射模块的选择102.8.2调频发射模块外围的设计11第3章 系统软件设计223.1软件主程序部分223.2软件子程序部分233.2.1 10ms延时子程序243.2.2键盘扫描子程序简易流程图253.2.3单片机对BH1417F模块控制软件26第4章 系统调试284.1键盘的调试284.2 电源部分调试284.3液晶显示模块的调试284.4 BH1417F调频板焊接与调试294.4.1调频部分

8、调试334.5软件调试334.6系统整体性能评估34第5章 总结与展望36参考文献38致谢39附录1系统电路图40附录2元器件明细表41附录3 系统软件程序42附录4 设计实物图49第1章 绪论1.1调频广播发射技术现状随着科技的发展与进步，电子产业已在生活和生产中占据着了主导地位。从我们日常生活中所用到航天技术中的高科技类都是电子科技发展的结晶，可以说现在生活中我们几乎是离不开电子产品了。电子科学的发展也带动着通信的发展，现在的通信可以说在生活和生产起着举足轻重的作用，手机、无线电视、卫星通讯都已经成为人类生活的主导。而发射接收机则是通信行业的基本装置，所以接收发射机的发展和进步直接关系到通

9、讯的发展，想要发展通讯行业，就得发展发射和接收机。调频发射: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、功放和一系列的阻抗匹配,使信号输出到天线,然后发送出去的装置.高频信号的产生现在有频率合成,PLL等方式.现在我国调频广播的频率范围为88108MHz,校园为7687MHz,西方国家为7090MHz 1。1.2调频发射技术的发展 调频发射技术发展经过：1调频广播发射机数字化技术。数字化的广播机构具有节约频谱、节约功率的优势。由于数字压缩技术持续革新,促使人们提高了频谱利用率。数字化技术是个长期的发展过程,对于替代模拟广播,这还

10、要很长的时间。在欧洲,即将用DAB/DMB完全取代模拟调频广播。在我国广电主管部门的倡导下:各地区要充分利用高新技术,加快传统媒体的改造,加快新兴媒体的发展。我国广播影视由模拟向数字全面过渡取得重大进展,基本形成技术先进、功能多样的广播影视数字化新体系。2多媒体单纯的声音广播被市场所淘汰,如果把DAB变成数字多媒体广播（DMB),就能够满足社会中不同消费人群的差异化需要。生产厂家研发的产品所使用的技术不会影响消费者的使用习惯,消费者对广播内容更为感兴趣。3广播形式逐渐走向了多样化发展方向,听众可以通过各种的途径收听广播获取数据服务,广播形式包括了卫星广播、互联网广播、各种形式数字电视广播中的声

11、音广播和数据广播。4接收设备趋向小型化,可以移动性,并且采用多制式数字化,促使接收设备实现了小型化。生产厂家开发出只有MP3体积的卫星广播随身听,这样就增加了MP3的功能,可使听众随时随地接收卫星广播。随着听众收听广播服务的变化,相关部门就需要研发技术,满足听众移动接收的质量,并且丰富广播的节目内容。现阶段数字广播形式发展更为多样化,与之同时运行的模拟广播共同存在于市场中,于是厂商研发的新数字接收设备最好能够是多制式,这样就方便听众接收不同系统的数字广播和模拟广播。同时,广播服务由单向式转向交互式,在广播网络与通信网络相结合的条件下,促进了这个趋势的实现,并且能够满足不同听众的个性化需求。1.

12、3课题研究的意义无线电发射设备是现代化通信系统、广播与电视系统、雷达系统、无线遥控和遥测系统等必不可少的设备 2。在校园里，它还可以作为大学老师在教室授课的辅助设备，学生可以利用调频耳机来更清晰地收听老师的授课内容；或者如果当你想练习英语听力，也能通过调频收音机或者其他接收设备来收听由校园内的调频发射台所发出的广播信号。设计该调频发射台涉及到很多高频和模电的知识。高频电子线路本是一门较为复杂的电路，其中更有精髓的知识值的我们去学习。同时随着计算机技术与高频电子技术的发展，模拟电子技术得到广泛应用。尤其在模拟电子电路中得到广泛应用，成为现代电子电器必不可少的电子技术。能广泛地将这些技术应用在小功

13、率调频发射机中，将会使得发射机控制方法更加科学、简单、明了，控制电路及连线更简单、易行，工作稳定性更好3。以调频发射机为代表的无线发射设备是人们平常生活中经常接触到的，它具备小型化、抗干扰能力强、调试方便与低功耗等特点。在此，我们就调频发射机的应用作较完整和系统的研究，促进调频发射机的正确使用。第2章 硬件设计2.1硬件电路设计由于该设计大体属于硬件内容，所以能否设计好合适的硬件部分，在整个设计中将会起到一个决定性作用。系统硬件整体分为控制部分、键盘部分、显示部分、电源部分及调频发射模块部分，通过单片机实现频率的输入及输出控制。将这五部分的有机结合，将单调的调频发射变得更加自动化、合理化、人性

14、化。2.2设计要求1. 设计好的数控调频发射台可在88.0107.9MHz范围内。2. 能够发送7个高频的信号点，并能正确显示发射的频率。3. 发射距离预期在10米至500米范围内；4. 设计电路美观，控制可靠。2.3系统基本方案根据题目要求，如图2-1为数控调频发射台的总体框图。可将其系统分为单片机控制模块，矩阵键盘模块、调频发射板、显示模块、射频输出模块等。图2-1 数控调频发射台框图语音信号通过MIC转换为电信号，然后送入一个共射级放大器来对该信号进行放大。放大后的音频信号送至一个滑动变阻器用来调节音量，最后送入BH1417F的左声道输入口。另一个MIC采集右声道信号与左声道信号做同样处

15、理送入BH1417F的右声道输入端。音频信号进入BH1417F后，左右声道信号都进行预加重和限幅处理。然后通过合成器将左右声道信号作合成处理，同时进行合成的还有晶振经分频传来的信号。信号进入高频放大回路处理，接下来通过晶体振荡器提供的本地振荡器进行混频产生一个新的频率的信号，即通过差频产生的中频。中频只改变了载波的频率，原来的音频包络线并没有改变，中频信号可以更好的放大。中频信号经检波电路并滤除高频信号，再经高频放大电路。功率放大后通过一个滤波电容信号至发射天线，就可以将信号发送出去了。2.4控制电路选择和设计2.4.1控制器的选择由于该部分采用单片机来控制，首先我考虑到了对单片机的选用问题方

16、案一：采用AT89C51作为控制器采用AT89C51单片机进行控制。AT89C51结构简单，且资料丰富。但是51单片机系统编程需要价格昂贵的编程器及仿真器，在线仿真和程序下载较为繁琐，不便于系统开发而且相对价格来说高些。方案二：采用STC89C51系列单片机控制图2-2 STC89C51RC / RD+单片机引脚图如图2-2所示。STC89C51RC/RD+系列单片机出厂时一般都固化有ISP引导码程序，如只烧录普通的用户程序，则只需将P3.0/P3.1经过RS-232转换器连到电脑的RS-232串口，通过STC-ISP下载软件打开用户程序下载就可以了。STC89C51单片机，其性能跟AT89C

17、51来说，毫不逊色。它基本概括了AT8951的所有功能，而且写入与擦除的速度非常快。在编程烧写上STC89C51使用232接口芯片便可以直接烧写而不是用紫外线擦除，不需要特殊的擦除设备使用串口对单片机进行烧写的，用户可自己写入，并根据需要灵活修改程序，较为方便。又因STC89C51RC/RD+系列单片机为国产(台湾宏晶)，相对来说价格便宜，性价比更高。故本设计选用方案二的PDIP封装STC89C51作为控制器。2.4.2控制器的设计单片机的复位有两种形式，分别是手动复位和上电复位4。在此设计中我采用的是上电复位。上电复位是在单片机接通电源时，通过对电容充电来实现的，上电瞬间RST引脚的电位与V

18、CC相同，随着充电电流的减小，RST引脚的电位逐渐下降，只要在RST引脚上能足够长时间（一般为10ms以上）地保持阈值电压，单片机就可以自动复位。系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路。51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。引脚XTALl和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。外接晶体谐振器以及电容Cl和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。因此，此系统电路的晶体振荡器

19、的值为12MHz，电容应尽可能的选择陶瓷电容，故选择约为22pF的电容。在焊接电路板时，晶体振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好地保证震荡器稳定和可靠地工作。在该设计中利用单片机的P0口通过10K的上拉电阻来对液晶1602进行数据的传输；P1端口是用来控制矩阵键盘的行扫描和场扫描；P3口用来对调频板进行一个选择频率控制的；P2口是用来对显示程序的一个控制端口。单片机设计电路如图2-3所示。图2-3单片机设计电路2.5 键盘设计矩阵式键盘采用行列式结构，按键设置在行列式的交点上。当口线数量为8时，可以将4根口线定义为行线，另4根口线定义为列线，形成4X4键盘，可以配置

20、16个按键如下图2-4所示。矩阵式键盘的按键识别方法 行扫描法 ：1、判断键盘中有无键按下 将全部行线Y0-Y3置低电平，然后检测列线的状态。只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键位于低电平线与4根行线相交叉的4个按键之中。若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下。 2、判断闭合键所在的位置 在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程。其方法是：依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平时，其它线为高电平。在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。若某列为低，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。图2-4 4X4矩阵键盘2.6显示部分选择

21、和设计2.6.1 显示方案的选择方案一：传统的7段LED数码管使用传统的7段LED数码管，虽然有亮度、刷新率、可视角度高等优点，但实际上本设计对此方面的要求并不高，而且数码管显示数据单一，只能显示阿拉伯数字及部分英文字母，显示数据位数越多，数码管数量越多，即越占用单片机IO口资源。加上其功耗较大，故不采用7段LED数码管。数码管如图2-5所示.图2-6 LCD液晶显示图2-5 数码管方案二：LCD1602液晶显示器LCD1602液晶显示器，显示功能丰富，能够同时显示16x02即32个字符，内部芯片存储了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

22、等。显示质量高:由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显小器(CRT)那样需要不断刷新新亮点。因此，液晶显示器画质高且不会闪烁。数字式接口: 液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。体积小、重量轻：液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。功耗低：相对而言，液晶显小器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上，因而耗电量比其它显示器要少得多。LCD液晶如2-6图所示。基于以上优点，本设计采用方案二。2.6.2 液晶LCD1602与单片机连接的设计采用蓝屏L

23、CD1602液晶显示器，由于单片机的P0口内部无上拉电阻，所以将LCD数据端7-14脚得通过一个10K排阻连单片机的P0口；液晶的3引脚连10K可调电阻接地，用来调节显示字符的对比度；RS是数据/命令选择端；RW是读/写选择端；E 是使能信号。具体电路如图2-7所示。图2-7 LCD1602电路表2-1 1602引脚定义其中LCD1602 的引脚定义如表2-1所示5引脚号引脚名电平输入/输出作用1Vss电源地2Vcc电源（+5V）3Vee输入对比调整电压4RS0/1输入0=输入指令1=输入数据5R/W0/1输入0=向LCD写入指令或数据1=从LCD读取信息6E1,10输入/输出使能信号，1时读

24、取信息，10（下降沿）执行指令7DB00/1输入/输出数据总线line0（最低位）8DB10/1输入/输出数据总线line19DB20/1输入/输出数据总线line210DB30/1输入/输出数据总线line311DB40/1输入/输出数据总线line412DB50/1输入/输出数据总线line513DB60/1输入/输出数据总线line614DB70/1输入/输出数据总线line（最高位）15A+VccLCD背光电源正级16K接地LCD背光电源负极2.7 电源模块设计使用单片机控制的数字调频台功率很小，其中调频发射部分采用9V供电，单片机和BH1417F芯片都是采用5V供电。所以可以采用78

25、L05设计一个整流滤波电路，作为该设计的电源部分，并且利用发光二极管来确认整流电源部分是否在工作。78L05是常用的三端稳压器件，顾名思义05就是输出电压为5V，还可以微调，78L05输出波纹很小。78L05外形图如2-8所示图2-8 78L05外形由于高频功率放大部分需要12V供电，故采用一个电源适配器直接接入，保证了电源电压的稳定性。12V输入后经过78L05整流电路后送入单片机和芯片使其整个电路正常供电。电源整体框图如图2-9所示。图2-9 电源整体框图在电源的输入输出端并联上不同容值的电容，可以滤除不同频率谐波分量，大大减少了杂波。为了减少高频噪声，设计中在12V正极串联一大小为10u

26、H电感，可以优化电源质量，效果十分明显。并且在78L05输出端并上一个发光二极管，可以用来观察电源部分是否正常工作。如下图2-10所示图2-10 电源电路大模块设计图78L05系列为3端正稳压电路，TO-92 封装，能提供多种固定的输出电压，应用范围广。内含过流、过热和过载保护电路，输出电流最大可达70mA。 虽然是固定稳压电路，但使用外接元件，可获得不同的电压和电流。2.8调频发射模块选择和外围电路设计2.8.1调频发射模块的选择方案一：三极管实现调频发射发射机采用专用发射三极管9018来实现，见图2-11所示图2-11 三极管发射图大模块设计图表2-1 1602引脚定义该电路采用专用发射芯

27、片C9018完成了一个调频发射机，它的频率覆盖范围在88MHz108MHz之间，可以用收音机接收。这种发射机设计电路比较简单，只须用少量的元器件就可以制作。元器件的选用：图中的电阻电容按数值领取，电感用0.4mm的漆包线在4mm的圆棒上绕制，管脚不宜过长6。调试过程：整体电路可以分为三部分，即三个三极管。先对每部分进行测试，确认输出的频率和波形无误后，再做整体调试。加入音频信号后，用示波器在输出端观察频率和波形，如果无误，可以通过改L1、L2、L3、L4电感的匝数和匝数间距使其正确。这个过程比较复杂。输出波形和频率正确后，就可以用收音机接收了，接收时可以通过移动收音机，测量发射机的发射距离，发

28、射距离比较近，只有100米左右。结果：当加入音频信号后，输出端的频率和波形（频率为89.039MHz）7。虽然此方案有很多优点，但是也有它自身的缺点：一、 输出频率稳定性不高。二、 频率调节不方便。三、 发射距离近，只有100米左右7。方案二：用BH1417F集成调频发射本方案的核心采用的是BH1417F锁相环调频立体声发射专用集成电路。BH1417F的频率特性非常出色，它能达到40dB的分离度，传送的音质可与本地调频电台媲美。由于高频振荡部分采用了频率合成电路，因此振荡频率十分稳定，并可以方便地改变发射频率，而且它设置了预加重电路、限幅电路及低通滤波器，可明显地改善音质，其总谐波失真可达到0

29、.3%，RF输出电平为100dB。是高性价比解决无线连接的首选芯片。完全消除了交流声，解决了这一其它相关无线产品一直都无法克服的难题，甚至可以直接使用电脑电源。特点：BH1417F典型射频输出电压为5V左右。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，使发射的频率非常稳定。 4）采用了单片机数字直接频率设定，可设定 87.7107.9MHz频率， 使用上非常方便。5）发射距离远，可达方圆500米左右8。基于以上诸多优点，本

30、设计采用方案二。2.8.2调频发射模块外围的设计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。调频由变容二极管组成的高频振荡器实现，高频振荡器是锁相环的VCO，立体声复合信号通过它直接进行调频8。 图2-12 BH1417F内部结构及引脚图BH1417F的内部结构如图2-12所示。BHl417F由5部分组成：音频预处理电路(加重、限幅和低通滤波)；基频产生电路(晶振、分频)；锁相环电路(相位检测、锁频)；频率设定电路(高低电平转换)；调频发射电路。外围电路主要有频率控制电路、压控振荡器组成的载波产生电路，定时器以及一些耦合电容。适合87108MH

31、z调频广播频段，可由并行数据设置端改变发射频率，频点分为低段和高段两部分，每部分均可设置7个频点， 一共14个频点。本设计频点属于高段部分，分别是106.7 MHz、106.9 MHz、107.1 MHz、107.3 MHz、107.5 MHz、107.7 MHz、107.9MHz9。BH1417F引脚功能说明见表2-2所示：表2-2 BH1417F各引脚功能表脚脚描述直流（V）1右声道输入端：通过电容器与右声道音频信号相连1/2VCC2左音源输入端：通过电容器与左声道音频信号相连2,21时间常数端：它连接一个电容为时间常数=22.7kF3,20LPF 时间常数端：这是15KHz LPF.它连

32、接150P 电容1/2VCC4滤波器端：它是声频部份滤波器叁考电压1/2VCC5立体声复合信号输出端：它连接到调频调制器1/2VCC6接地端GND7PLL相位检波器输出端：它连接到PLL 、LPF电路8电源供给端Vcc9射频振荡器端：这是振荡器基端，它连接振荡时间常数4/7Vcc10射频地端GND11射频发送输出端Vcc-1.912PLL电源供给端Vcc13,14Xtal 振荡器端：它连接一个7.6MHz 晶振15芯片授权端：连续输入高电平数据16时钟输入端：带数据和同步的时钟在序列数据输入。17数据输入端18静音端：0.8Vcc Pin18 : Mute ON 0.2VCC Pin18 :

33、Mute OFF19控制信号调节端1/2Vcc本设计中使立体声信号通过1、22引脚输入，配合2、3、20、21这几个引脚外部的阻容组合，完成立体声信号的低通滤波、预加重和调制，调制后的复合信号通过5脚输出。15、16、17、18引脚输入的频率代码经过解码和鉴相后，由7脚输出PLL振荡器的控制信号VCO。此VCO控制外部由分立元件组成的高频振荡电路，产生FM调制的载波信号，并通过一个达林三极管2SD2142对5脚输出的复合立体声信号进行FM频率调制。调制后的信号通过9脚输入到BH1417F，经过内部的射频放大器放大后发射，以扩大发射距离。13、14脚需要外接7.6MHz的晶振，提供给BH1417

34、F内部的鉴相、立体声信号调制等部分所需要的稳定时钟。硬件电路原理图如图2-13所示图2-13 硬件电路原理图首先对于音频输入：话筒MIC可以采集外界的声音信号，这里我们选用驻极体小话筒，灵敏度较高，可以采集声音信号。驻极体麦克风通过标准3.5mm立体声插座，将声电转换的音频输入调频发射模块。外接音频Line-in接线将电视机耳机插座或者随身听耳机插座等外部声音信号音源输入标准3.5mm立体声插座。立体声插座，可以将音源通过专用的连接线引入调频发射机。针对外接麦克风输入信号微弱的情况，加入了音频放大器,设计中参照资料 10 ，选择该设计电路。使用放大倍数约80的9014三极管放大，并且加入了电位

35、器对声音大小进行控制，虽然9014放大器的音质一般，但是对于人声而言已经足够了。R5、R12分别通过电源提供工作电压，这里选择4.7K；R7、R14选择2K大小电阻作为放大电路的限流电阻；R6、R13为放大管提供偏置电压，选择200K电阻；C3、C21对输入电信号加以耦合， C5、C22对放大管信号输出进行耦合，这里都选择0.1uf电容。最后由于过大输入电平可能会损坏芯片，所以要经过可调电阻RP1、RP2来控制调节输入的电平信号大小，对输入信号进行限幅并且通过电容C6、C24耦合，最终将其送入芯片1脚和22脚。麦克风电路设计如图2-14所示图2-14麦克风输入放大模块设计在语言和音乐这类声频中

36、，频率高的一端的频谱分量的振幅很小。越到声频的高频端，输出噪声越大，调频信噪比改善系数越小。这样，接收机输出端所得到的信噪比，在高频端很小。若在接收机输出端接上衰减高频成分的滤波器，则可以减少噪声，改善信噪比，但这将是调制信号中的高频成分同时被衰减，以致不能得到调制信号的保真复原。为了克服这一缺点，改芯片内部采用了预加重的方法，其中心思想是利用信号特性和噪声特性的差别来有效地对信号进行处理。即在噪声引入之前采用适当的网络（预加重网络），人为地加重（提升）发射机输入调制信号的高频分量。预加重特性公式：预加重电平（db）=，F是音频频率，是预加重时间常数，一般选50us。预加重滤波幅频特性如图2-

37、15所示。图2-15 50us预加重滤波器的幅频特性信号进入芯片的1脚和22脚后就送入BH1417F中的预加重电路进行预加重。这个电路是一个非线性音频放大器，它的内部工作点为1/2Vcc。因为它是非线性放大器，预加重时间取决于内部电阻和外部电容。由芯片资料11得知其内部电阻R=22.7K，其时间系数为50s。所以根据公式时间常数=C1R2 ,可以算出C1=2200pF ,故BH1417F第2、21管脚还需要接2200pF电容来构成这个预加重电路。预加重外围电路如图2-16所示 图2-16 预加重外围电路低通滤波是一种过滤方式，规则为低频信号能正常通过，而超过设定临界值的高频信号则被阻隔、减弱。

38、但是阻隔、减弱的幅度则会依据不同的频率以及不同的滤波程序（目的）而改变。常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。在本设计中芯片的3脚和20脚内部采用的是有源低通滤波器，该低通滤波器由RC网络和集成运放组成，在外围电路上接上一个适合大小的电容，来完善低通滤波电路。信号经过预加重电路后就送至低通滤波电路，芯片中低通滤波电路设定一个分频点为15KHz11，一般将低通滤波器上增益为3dB处的频率称为截止频率，RC电路的频率-增益特性曲线如图2-17所示。图2-17 频率-增益特性曲线当信号频率高于这个15KHz时，则全部赋值为0，即无法通过。经查阅芯片资料可知Q=0.577、o=1.274 、fc=

39、15KHz R1=R2=R3=Rf=100K；即可通过Cf=1/（ocRf）得Cf为83.28pF，再通过C1=3QCf即可算出外部所需C1电容约为150pF，所以在芯片的3脚和20脚得再接上150pf的电容来完善电路。低通滤波外围电路见图2-18所示。图2-18低通滤波外围电路音频信号从第 1 脚和第 22 脚输入后通过限幅电路、预加重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

40、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。立体声调制电路原理框图如图2-19所示，主载频调制信号的频谱图12如图2-20所示。图2-19立体声调制电路原理框图图2-20 主载频调制信号的频谱图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，压控振荡器就是在振荡电路中采用压控元件作为频率控制

41、器件。压控元件一般都是用变容二极管，它的电容量受到输入电压vc(t)的控制。在本设计中采用的变容二极管为KV1417，根据该变容二极管的特性参数，它的典型特性曲线如图2-21所示。图2-21 KV1417特性曲线图图2-22压控振荡特性曲线vc变化时，即引起振荡频率v的变化。因此，压控振荡器事实上就是一种电压频率变换器，它的特性可用瞬时振荡频率v，与控制电压vc之间的关系曲线来表示，如图2-22所示。图上的中心点频率0是在没有外加控制电压时的固有振荡频率。在一定范围内，v与vc之间是线性关系。在线性范围内，这一线性曲线可用下列方程表示：式中，Kv是特性曲线的斜率，称为VCO的增益或灵敏度，单位

42、为rad/（s.v）,它表示单位控制电压所引起的振荡角频率变化的大小。压控振荡器参数设计结合BH1417F频点可知，压控振荡器产生的载频信号频率变化范围必须覆盖芯片的所有频点,，频点落在80120MHz内11，并完成频率感量即可改变发射频率。考虑到通用元器件的精度和加工工艺水平，这里适当放宽频段，以保证芯片能正常地锁住频点。设计电路如图 2-23所示。变容二极管采用变容值较高KV1471，其电容随偏置电压的变化而改变，其极限范围为(5p F50pF)。为了保证电路的稳定性，C1与C2值不能相差太大，这里C1取82p F，C2范围取为5pF50pF。下面确定L值。由式(2-1)、式(2-2)可知

43、电感L、电容C2均取最小值时，压控振荡器取得最大振荡频率，反之取得最小频率。合并式(2-1)、(2-2) ，得(2-3) ：（2-2）（2-1） （2-3）其中，C1，C2串接后总电容C范围为：4.71pF31.06pF，将C的极限值带入式(2-3),整理后有：（2-4）上式中C的单位是pf。计算得：127.43nHL373.47nH，故决定用170nH左右的电感。经资料13查阅，于是L可以用线径0.5mm,线圈直径5mm，7T（圈）的线圈电感。 图2-23压控振荡器图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

44、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。发射电路外围设计见图2-24所示。图2-24 发射电路外围设计图芯片7脚为相位检波器输出，输出PLL信号，首先对该信号进行限流，所以选择了个20K的大电阻，然后接上由无源比例积分滤波器和简单的RC滤波器相结合作为环路滤波器，并采用高的达林顿管2SD2142进行放大送入VCO。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

45、频率，它将输出的电平变低；相同的时候，它的电平将不变。调制后的信号再通过9脚输入，经过芯片内部射频放大后再次从11脚输出。然后通过一个射频功率放大器放大后，再经过天线进行对外界发射。射频放大部分电路图如图2-25所示。在电源正极接入一个10uH电感可以减少高频噪声，优化电源质量。然后连上并联谐振回路作为选频网络，能有效的滤除噪声干扰。经查阅资料11，该谐振网络L3可选用3T，电容选用27pf。C36和C38都是滤波电容，放大管采用9018来组成共发射级电路，来对高频信号进行放大，放大后的信号通过天线发送出去。图2-25 射频放大部分电路第3章 系统软件设计软件设计主要是使用C语言编译，然后烧写

46、进51单片机进行控制。程序包含着4X4矩阵键盘输入、LCD1602液晶显示、BH1417F的数据发送等功能。3.1软件主程序部分首先是上电后单片机复位初始化程序，液晶初始化完成之后就调用扫描程序，扫描程序在不停然后对矩阵键盘进行扫描。通过确认有按键按下，同时将按键预置选择的频率数送至液晶显示器显示，并且使对应的控制信号经过单片机，控制单片机对应的输出端口处理送至BH1417F模块，令硬件电路得以控制来发送相应的频率信号。主程序流程图如图3-1所示。3-1主程序流程图对应的主程序设计代码int main()SelPort = 0xff;Delay1ms(800);LCD_Initial(); /液晶初始化GotoXY(0,0);/将液晶第一行清空Print(clear); GotoXY(0,1);/将液晶第二行清空Print(clear);while(1)Getch ();/扫描按键;14