数控校园调频发射机 商祥禄 2008全国大学生电子设计竞赛设计报告.doc
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1、数控校园调频发射机全国大学生电子设计竞赛设计报告数控校园调频发射机 (BH1415F数控锁相环全频段校园调频立体声发射机)题 目 数控校园调频发射机学 院 航空工程学院专 业 电子信息工程姓 名 商祥禄、庞晨光、董明指导教师 包 勇2019年3月目录绪 论. .3摘要和关键词. .3一、设计任务及要求.4 1.1设计任务.4 1.2设计要求.4 1.3系统应用扩展.5二、方案分析与论证.62.1单片机控制方案的选择.72.2调频调制发射方案的论证.92.3电源模块方案的选择.92.4天线的选择.92.5音频输入模块.9三、系统硬件设计与实现.93.1系统整体概述及功能框图.113.2系统各部分
2、电路设计.113.2.1单片机概述及控制模块设计. 113.2.2调频调制发射和功率放大电路设计.123.2.3 电源模块设计.173.2.4 天线模块设计. .193.2.5 音频输入模块设计. .20四、系统软件设计及编程.204.1系统主流程图.204.2子程序流程图.214.3输入信号调频调制发射流程图.22五、系统组装、调试与测试. .225.1调试所用的基本仪器清单. .225.2组装、调试. . .225.3数据分析及系统整体性能评估.23六、总结. .25七、感谢. . . . . .26八、参考文献. .26九、附录. . . . . .28绪论:数控校园调频发射机的用途很多
3、,该系统广泛应用于工厂、学校、小区、村镇组建的无线调频广播电台、无线通讯工程、无线报警、监听、数据传输、车载DVD、车载DVB-T、车载电视盒、车载液晶电视、车载广告机、车载GPS、车载数字电视、车载硬盘播放器、车载MP3、家用数字电视机顶盒、电话无线录音转发、专业远距离无线调频传声器、笔记本计算机等的无线音频适配器、调频广播发射器前级、FM发射机、推广代码:http:/ 只要将音频信号输入通过一根带插头Line_in线连接到发射机的音频输入插孔即可。摘要:数控校园调频发射机是由STC89C51单片机控制模块、BH1415F调频调制发射模块、驻极体麦克风音频输入模块、电源模块、一根馈线、一根专
4、用发射天线组成。调频调制发射模块,通过馈线向空中发射调频电磁信号,供耳机、收音机等带有调频接收功能的设备接收。 关键词:STC89C51单片机、BH1415F、调频调制、驻极体麦克风、50欧姆发射天线、高频元器件、变容二极管、滤波磁环、PLL频率合成、信噪比输入阻抗、噪声、增益自动控制、失真度、频偏、信噪比、极化方式、预加重时间【Abstract】Digital Controlled Campus Radio FM Transmitter is composed of a STC89C51 MCU control module, a BH1415F FM modulation transmit
5、 module, an electret microphone audio input module, a power module, a feeder, a special transmitting antenna. The FM modulation transmit module transmits FM electromagnetic signal into the air for the reception of headset, the radio receiver, which have FM receiving functions.【Keyword】STC89C51 MCU,
6、BH1415F, FM modulation, Electret microphone, 50-ohm transmit antenna, high-frequency components, varactor diodes, magnetic ring filter, PLL synthesizer, the input impedance to-noise ratio, noise, automatic gain, Distortion, frequency offset, signal to noise ratio, the polarization mode, time of pre-
7、emphasis.推广代码:http:/ 图1.1 系统总体框图1.2.1基本要求:1. 系统核心是一种无线音频传输集成芯片,它可以将计算机声卡、游戏机、CD、DVD、MP3、调音台等立体声音频信号进行立体声调制发射传输;2. 配合普通的调频立体声接收机可实现无线调频立体声传送;3. 集成电路是由提高信噪比(S/N)的预加重电路、防止信号过调的限幅电路、控制输入信号频率的低通滤波电路(LPF)、产生立体声复合信号的立体声导频调制电路、调频发射的锁相环电路(PLL)组成;4. 选择优质电源,电流 2A 以上为佳,并处理好滤波。在电源输入端的滤波去耦电路中串接一个1H(或10-20H)电感,以优化
8、电源质量;5. 音频模块远离内部电源,可推广代码:http:/ 6. 在音频输入端,串接10-20H电感,以减少干扰;7. 天线处加接50欧姆匹配电路;射频输出阻抗50,将发射板天线通过50欧电缆接至“RFOUT”位置,并且发射天线应至少远离发射机5 米以上;8本发射机电源使用DC12V3A,6.5mm电源输入插座;9通电后,进入正常工作状态,这时通过面板上的两个频率调整键来调整发射机的工作频率。10短按一下频率调整键,发射机将以0.1MHz的步进增加或降低工作频率。11长按频率调整键,发射机将快进入快速跳变状态,直至松开按键。 12外接麦克风通过推广代码:http:/ 确保散热可靠。14通电
9、后,锁相环电路开始工作,大约 1-5 秒,频率会锁死,此时可通过收音机接收。 15具有外接音源输入插座,频率输入指示。 16电源线:输入电压:220V50Hz1.2.2主要技术参数:1、发射频率:76Mhz-108Mhz (中心发射频率为100Mhz),用户可在此范围内自行任意设定,无须任何调整;2、工作电压:DC 9V-15V,建议使用12V;3、工作电流:2.0A;4、发射功率:0.5W,100Mhz中心发射频率5Mhz内,使用12V电压可保证0.5W输出,超出中心发射频率范围外的发射功率会略有下降;5、预加重延时:50us;6、低通频率:15Khz;7、分离度:40dB;8、失真度:0.
10、1%;9、调制度:15%;10、输入电平:-13dBV; 11、调制方式:调频(FM)12、最大频偏:土75KHz13、发射功率:0.5W(中心频率)14、输出阻抗:50欧15、频率步进:0.1MHz 表一、系统关键性能指标项目指标项目指标输入电压715V(12V)音频输入电压(建议值)1.0V消耗电流20mA左右频率输出范围87.7 MHz 107.9 MHz调频发射功率0.5W左右发射距离1km左右音频频率输入范围2015KHz工作温度-1550(据BH1415确定)1.3系统应用扩展:1、电源开关:用于开关机,开机时开关LED亮。2、射频指示:用来指示输出功率的大小。3、频偏指示(音量指
11、示):用来指示频率调制深度频偏,反映音量大小。4、线路音量控制扭:用来调节频偏大小,以实现音量的控制。5、话筒音量控制扭:用来调节讲话时的音量, 当信号太小可以进行放大。6、0.5W调频发射器可与调频无线耳机配套使用7、在国外,这类集成电路多用于多媒体音频无线传输,低速的数模同步传输等;在国内,暂时还没有大量进行开发应用。8、本设计应用电路的发射范围可以达到方圆800米,如果再想加大其发射距离,可以在射频输出端再加一射频放大器,可以用分立元件,也可以直接选用MAXIM公司的RF功率放大电路MAX2611或MAX2650,它们都适合与BH1415F匹配。9、本设计应用电路的发射范围可以达到方圆8
12、00米,如果想加大其发射距离,可以在射频输出端再加一射频放大器,可以用分立元件,也可以直接选用MAXIM公司的RF功率放大电路MAX2611或MAX2650,它们都适合与BH1415F匹配。10、模块的监听灵敏度决定于话筒的偏置电阻,模块上用3.3K(332)灵敏度最高,因为模块内部有声音限幅电路,所以可以避免一定程度的强音源下出现的声音阻塞、失真的现象。如果需要监听灵敏度低一点,如:老师用无线话筒,可以将模块的话筒偏置电阻微型贴片电阻332拆下,换上200K以内的电阻,偏置电阻的阻值可以在3.3K200K之间选择,阻值越大,话筒的灵敏度越低。11、采用红外线遥控调整频率。推广代码:http:
13、/ 兼容标准MCS-51指令系统的AT89C52高性能8位单片机是一个低电压,高性能CMOS 8位单片机,片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存储技术生产。片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。AT89C52有40个引脚,32个外部双向输入/输出(I/O)端口,同时内含2个外中断口,3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,2个读写口线,AT89C52可以按照常规方法进行编程,也可以在线编程。其将
14、通用的微处理器和Flash存储器结合在一起,特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。主要功能特性如表二: 表二、主要功能特性表 图2.1 AT89C52单片机 兼容MCS51指令系统 8k可反复擦写(1000次)Flash ROM 32个双向I/O口 256x8bit内部RAM 3个16位可编程定时/计数器中断 时钟频率0-24MHz 2个串行中断 可编程UART串行通道 2个外部中断源推广代码:http:/ 共6个中断源 2个读写中断口线 3级加密位 低功耗空闲和掉电模式 软件设置睡眠和唤醒功能采用AT89C52单片机进行控制。AT89C52价格低廉,结构简单,且资料丰富;但
15、是51单片机系统资源有限,RAM、ROM空间小,8位控制器,运算能力有限,需要外接大量外围电路,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。方案三:采用STC89C51 RC系列单片机控制超低功耗1. 掉电模式:典型功耗 0.5uA, 可由外部中断唤醒,中断返回后,继续执行原程序2. 空闲模式:典型功耗 2mA3.正常工作模式:典型功耗 4mA - 7mA超强抗干扰1. I/O 口输入/ 输出口经过特殊处理,很多干扰是从I/O 进去的,每个I/O 均有对VCC/ 对GND二级管箝位保护。2. 电源单片机内部的电源供电系统经过特殊处理,很多干扰是从电源进去的。3
16、. 时钟单片机内部的时钟电路经过特殊处理,很多干扰是从时钟部分进去的。 图2.2 STC89C51RC / RD+4. 看门狗 单片机内部的看门狗电路经过特殊处理,打开后无法关闭,可放心省去外部看门狗。5. 复位电路 单片机内部的复位电路经过特殊处理,很多干扰是从复位电路部分进去的,STC89C51RC/RD+系列单片机为高电平复位。推荐外置复位电路为MAX810/STC810,STC6344,STC6345,813L,706P;也可用R/C 复位,10uF 电容/10k 电阻,22uF/8.2k 等。6.宽电压,不怕电源抖动5V: 6v - 3.4v,3V: 4v - 1.9v。STC89C
17、51RC / 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。选用STC 单片机的理由:降低成本,提升性能,原有程序直接使用,硬件无需改动。用STC 提供的STC-ISP.exe 工具将您原有的代码下载进STC 相关的单片机即可,或用通用编程器编程。STC89C51 RC单片机,其性能跟AT89C52来说,毫不逊色,有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等封装形式,以适应不同产品的需求。又因STC89C51RC/RD+系列单片机为国产
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