数控调频台控制器.doc

数控调频发射器的设计一、功能要求：目前大多数高校校内用的调频广播发射器，发射频率固定单一，稳定性差数控调频发射器可在80.0----109.9MHz范围内任意设置发射频率，可预置11个频道，发射频率调整最少值为0.1MHz，具有单声道/立体声控制，比传统调频台应用更灵活可靠，可广泛应用于学校无线广播，电视现场导播，无线演说等场所二、方案论证：当前，在学校外语语言听说教学中经常使用小功率的调频广播器，这种调频广播器在老师上课时可以携带到教室随时使用，学生可以用调频收音机带耳机收听，大大地缓解了语言实验室使用紧张的状况但是这种调频广播器出厂时频率是固定的，当使用的教室较多时，相邻教室采用的发射频率较接近时，会产生串音现象，影响使用效果 R公司生产的调频发射专用集成电路BH1415F，内含立体声信号调制、调频广播信号发射电路，可以0.1MHz的步距精确控制发射的调频频率 BH1415F内有前置补偿电路、限制器电路、低通滤波电路等，因此具有良好的音色；内置的PLL系统调频发射电路，使传输频率非常稳定，并且调频发射频率可用单片机通过串口直接控制如图1所示，采用单片机控制的、频率可连续调整的调频发射器组成框图。

操作控制键单片机BH1415FLED显示器图 1 调频发射器组成框图三、系统硬件电路的设计1、单片机控制部分单片机采用AT89C52，采用最小化应用系统设计P0口和P2口用作共阳LED数码管驱动，P1口用作16键的键盘接口其中S00----S03分别为百位、十位、个位、小数位的频率操作键，频率值的百位数只能是0或1；当百位数为0时，十位数为8或9；当百位数为1时，十位数只能为0，个位及小数位为0——9之中任意数S10----S32 (T4—T14)为发射频率预制键，S33(T15)为单声道或者立体声控制键P3.0、P3.1、P3.2作为与BH1415F的通信端口，用于传送发射频率控制数据；P3.3用于立体声发射指示采用12MHz晶振，模拟串口通信单片机控制部分电路图所以2、调频调制发射部分调频调制发射部分采用ROHM公司最新生产的调频发射专用集成电路BH1415F，内含立体声信号调制、调频广播信号发射电路，BH1415F内有前置补偿电路、限制器电路、低通滤波电路等，因此具有良好的音色，内置PLL系统调频发射电路，传输频率非常稳定调频发射频率可用单片机通过串行口直接控制BH1415F各引脚的功能如表1所示，应用图3所示。

从BH1415F的第十一脚输出的调频调制信号经高频放大后由天线发射输出，后级高频放大器的功率根据接收的距离范围考虑表 1 BH1415F引脚功能表引脚功能描述直流电压/V1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τ=22.7kΩC 3，20LPF 时间常数端：这是15KHz LPF.它连接150PF电容1/2VCC 4滤波器端：它是声频部份滤波器叁考电压滤波器1/2VCC 5立体声复合信号输出端：它连接到调频调制器1/2VCC 6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4/7Vcc 10射频地端 GND11射频发送输出端 Vcc-1.912PLL电源供给端 Vcc13，14X’tal 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 ：串行数据输入口18静音端：大于0.8Vcc时，静音开；小于0.2VCC时，静音关 19控制信号调节端 ：接电容1/2Vcc3、电源系统采用单片机控制的数字调频器功耗很小，可用LM7805三端稳压块分别对单片机和BH1415F电路单独供电，电源变压器功率大于10W即可。

电源引脚应就接近0.1uF的瓷片电容四、系统主要程序的设计1、内存单元的使用说明26H——29H用来存放显示个、十、百、千位的BCD码数据，24H——25H用来存放频率控制数据(十六进制)，21H用来存放频率控制字节低8位数据，22H用来存放频率控制字节高8位数据，23H用来存放键扫描时P1端口的值2、主程序主程序先对系统初始化，开机时先显示一下“8888”，以检查LED的段码好坏，然后将默认的发射频率送入BH1415F，最后进入查键和显示子程序的循环主程序流程图如图4所示端口初始化，BH1415F禁止开 机查键子程序显示子程序显示“8888”2S预置默认的发射频率取显示数据的段码至输出口开 始下一数据选中对应列显示1ms4次到？结束图4 主程序流程图 图5动态扫描主程序流程图 3、LED动态扫描子程序扫描程序使用单片机的两个端口，其中一个端口输出段码，另一个端口进行扫描，以实现LED的动态显示扫描函数执行一次约为4ms，在第二位LED显示时点亮小数点其程序流程图如图5所示4、频率数据转十进制BCD码子程序频率数据转十进制BCD码子程序用于将4位十进制数换算成4个十进制BCD码，分别用于显示。

当最高位为0时放入“熄灭”代码0x0a，这样当频率在99.9MHz以下时最高位不会显示“0”5、控制命令合成子程序BH1415F的频率控制字为2字节，如图6所示2字节中，低11位（D0----D10）为频率数据，其值乘以0.1即为BH1415F的输出频率（单位为MHz）高5位（D11----D15）为控制位，其中D11（MONO）位为单声道（立体声）控制位，当为0时表示单声道发射模式，当为1时表示立体声发射模式；D12（PD0）和D13(PD1)位用于相位控制，通常为0，当分别为01和10时可使发射频率在最低和最高处；D14（T0）和D15(T1)为测试模式控制用，通常为00，当为10时表示测试模式合成时，将控制命令（5位）与频率数据的最高3位合成一字节以下是单片机与BH1415F通讯用的控制字节发送源程序： PUT: MOV R3,#8 ;发送8位控制 CLR C ;清C PUT1: RRC A ;带进位位右移（先发低位） MOV P3.0,C ;低位送至P3.0口 NOP ;延时4微秒 NOP ; NOP ; NOP ; SETB P3.1 ;锁存数据（上升沿时锁存数据） NOP ;延时4微秒 NOP ; NOP ; NOP ; CLR P3.1 ; DJNZ R3,PUT1 ;8位未发完转PUT1再发 RET ; 8位发完结束 6、BH1415F字节写入子程序按照BH1415F字节传送要求，按低位先送、低字节先送的原则。

传送的延时应精确，在延时中用了—nop—()库函数其程序流程图如图7所示7、查键子程序系统采用4 X 4行列式查询法扫描键盘程序查键方法是将键盘口的低4位置0，读入键盘口高4位，看是否全为1，若全为1，说明无按键按下；否则说明有键按下，应进行键码的查询查询的方法是依次对键盘口的低4位和高4位置0，再将二次读入的高4位和低4位合成一字节，该字节与每个按键有着唯一的对应关系，通过查对确定键号再执行每一个按键的功能采用动态扫描法显示4位频率数字值显示程序由十进制BCD码转二进制程序、16位频率控制字节合成程序、模拟异步串行发送程序组成BH1415F串行通讯格式串行通讯程序BH1415F的频率控制码为16位，其传送格式要求如图3，其中 D0—D10为频率控制数据，其值乘0.1即为BH1415F的输出频率（单位MHZ）查键子程序流程图如图8所示BH1415F选中锁存数据（CK=1），延时4 us，CK=0最低位移至端口（DA），延时4us8位移完？BH1415F选中发送开始发送结束等待键释放保存高4位，再将键口高4位置0，读入低4位结束读入高4位，是否全为1？将两次读入的字节合成一个键值按键值执行相应的功能键口低4位置0查键开始图7 16位数据发送主程序流程图 图8 4X4行列式查键子程序流程图五、调试及性能分析硬件调试时可先检查印制板及焊接的质量情况，在检查无误后可通电检查。

实验室制作时可结合示波器测试晶振及P0、P1、P2端口的波形情况进行综合硬件测试分析 软件调试用Wave3.2或者KeilC51编译器，源程序编译及仿真调试应分段或以子程序为单位xxxxxx个进行，最后可结合硬件实时运行调试在调试程序及硬件的情况下，调频发射器应基本能工作，在BH1415F的第11脚接上一段电线作发射天线，在室内应能接收到调频广播当发现频率的最高端上不去时（达不到109.9MHz），应将振荡电感减少（减少匝数）；而在低端的频率达不到时（达不到80.0MHz），应增加振荡电感的匝数当电感调整后还是没有达到频率覆盖范围时，应考虑更换变容二极管（换变容范围更大的）振荡电感调整后应用高频蜡封好，以防止发射器工作时因振动而产生频率范围漂移用BH1415F设计的小功率调频发射器不仅设计简单方便，而且体积小，可靠性高，频率设定灵活，可有效地避免当地或者邻近的调频台干扰，并且非常合适与磁带放音机、CD、电脑等媒体播放机集成，可广泛应用于学校室内小范围的音频无线调频转播因为该设计要求工作频率变法范围较宽，所以其功率放大级的选频回路带通应较宽，与市场上的单点频率发射器相比，发射效率不是很高。

覆盖频率范围测试 输入一个最高和最低频率（对BH1415而言最低频率为87.7M，最高频率为107.9M）用频率计测试频率是否和LCD和我们输入的频率一致，如果不一致，则需通过L1调整 具体理论计算值： 因KV1471的变容值为5PF-50PF，当频率为最高107.9M时，电容取最小值5PF，加上垫枕电容C0（80PF）因此电容变化值为85PF-130PF，此时可算得电感L1的大小： L1=[1/(f H *C L ^ 0.5 *2*PI)]^ 2 ={1/[107.9*10^ 6 *(85*10^ -12 ) ^ 0.5 *2*3.14]}^ 2  ≈2.57*10^ -8 = 25.7nH     由L1的大小和变容管的最大值CH可计算出最低频率值： f L =1/[2*PI*（L1*C H ）^ 0.5 ] = 1/[2*3.14*(2.57*10^ -8 *130*10^ -12 ) ^ 0.5 ] ≈87.1M 由理论计算可算得最低理论频率可达到87M，但根据实际情况，因KV1471很难买到，所以采用替代管FV1043，FV1043的变容是从5PF-20PF，加上垫枕电容C0（80PF），变化值为85PF-100PF所以它的最低频率为： f L0 = 1/[2*3.14*(2.57*10^ -8 *100*10^ -12 ) ^ 0.5 ] ≈99.5 经软件计算，可用0.8mm的漆包线以4mm空心线圈直径绕3圈制作电感为25。

7nH的L1 R/L音频平衡测试 本系统中R1和R2为左右声道输入调节电位器，为了使左右声道平衡，可以把R1，R2的阻值调整一致 单片机控制功能测试 根据各个按键的功能逐一测试，看系统是否能完成相应的功能.。