毕业设计(论文)-基于数字高频头FI1256全频道选台器.doc
《毕业设计(论文)-基于数字高频头FI1256全频道选台器.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《毕业设计(论文)-基于数字高频头FI1256全频道选台器.doc(40页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、 本科毕业设计说明书(论文) 第 40 页 共 40 页1 绪论本课题设计的“全频道选台器”主要采用了飞利浦公司设计的FI1256 MK2数字高频头和美国ATMEL公司生产的CMOS 8位单片机AT89C51。FI1256 MK2采用I 2C总线结构设计,可通过串行I 2C总线接口进行编程控制,当使用不带I 2C总线接口的单片机或者通用计算机总线对其进行编程控制时,可以用单片机的I/O口或者计算机总线模拟I 2C总线的操作时序,而且FI1256 MK2可以直接从射频信号中解调出视频信号和音频信号,且只需一个5V电源,因此它极为适合应用于计算机系统控制和单片机系统控制下的TV接收和图文接收系统。
2、11 课题背景世界通信与信息技术的迅猛发展将引发整个电视广播产业链的变革,数字电视是这一变革中的关键环节。伴随着电视广播的全面数字化,传统的电视媒体将在技术、功能上逐步与信息、通信领域的其它手段相互融合,从而形成全新的、庞大的数字电视产业。数字电视被各国视为新世纪的战略技术,它成了继电信引爆IT之后的又一大“热点”。从模拟电视向高清晰度数字电视过渡,是一个跨越式的过渡,可以说无法直接兼容,也就是说目前的所有的模拟电视是不能使用的,所以一步到位是不现实的,目前各国采用了一个过渡式的办法即数字机顶盒,使用了数字机顶盒后将数字信号转变成模拟信号输入给现在的模拟电视机显示信息,这样有效地避免了电视信号
3、在传输过程中导致的干扰和损耗,电视接收的信号质量得到了很大程度的改善。目前的数字电视机顶盒已成为一种嵌入式计算设备,具有完善的实时操作系统,提供强大的CPU计算能力,用来协调控制机顶盒各部分硬件设施,并提供易操作的图形用户界面,如增强型电视的电子节目指南,给用户提供图文并茂的节目介绍和背景资料。同时,机顶盒具有“傻瓜计算机”能力, 这样通过内部软件功能和对网络稍加进行双向改造,很容易实现如因特网浏览、视频点播、家庭电子商务、电话通信等多种服务,可谓一网打天下。而数字选台器作为机顶盒中的一部分,也必然会成为数字电视机顶盒的研究中不可或缺的项目。本课题正是基于这样的背景,利用数字高频头FI1256
4、和51 单片机系统,设计了一个全频道数字选台器,可搜索范围从49.5MHZ到850MHZ,可输出AV信号,通过红外遥控器可控制各种参数,再加一个TV/VGA转换电路,可输出VGA信号,直接接到显示器上可以显示图像。12 设计内容和要求A设计内容:(1)设计出硬件电路图。(2)编写设计程序。(3)调试出各部分功能。(4)撰写毕业论文。B技术要求:能调谐099频道并显示所选的频道数,并存储当前的频道值,利用51单片机控制频道的选择,采用I 2C总线结构进行控制,能同时输出视频信号和音频信号。C工作要求:画出原理图,PCB图,编写软件,系统仿真,撰写论文。2 系统方案确定本课题的使用的硬件主要有:串
5、行存储芯片AT24C02,CMOS 8位单片机AT89C51,数字高频头FI1256 MK2和红外线遥控发射微处理器M50462AP。四者之间的关系是:单片机AT89C51接收键盘的指令信息,然后根据指令信息的要求通过模拟I 2C总线调谐高频头FI1256 MK2得到分离的音频信号和视频信号,同时单片机会将该调谐参数存入串行存储器AT24C02,该串行存储器会储存当前调谐参数,而且在断电后该存储器内的数据不会丢失,因此当关机后再次开机且没有按下任何有用按键的时候,该串行存储器先前存储的调谐参数会通过单片机再次调谐高频头输出AV信号,接入显示器以后便会显示该频道的内容。红外遥控发送端采用单片机将
6、待发送的二进制信号编码调制为一系列的脉冲串信号,通过红外发射管发射红外信号,红外接收端采用红外接收头对信号进行放大、检波、整形,得到TTL电平的编码信号,再送给单片机,经单片机解码并执行,来控制频道参数。LED数码管显示频道值AV信号高频头FI1256射频信号单片机AT89C51串行存储器AT24C02红外遥控M50462键盘控制 图2 系统方案设计框图 3 硬件功能描述3.1 单片机系统(一)单片机的概念单片机又名微控制器,是将微型计算机中的中央处理器(CPU)、随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)及I/O口电路等主要部件,结合连接它们的总线集成在一块芯片上,即它是一块智能芯片。单片机
7、本身只是一块芯片,它并不能集成计算机的全部电路,因此需要加上时钟、复位电路等,才能构成单片机最小应用系统;若最小系统资源不足时,还需扩展外围电路和外围芯片等,从而构成能满足应用要求的单片机系统。而单片机应用系统是为实际的控制应用而设计的,该系统与控制对象结合在一起,是满足嵌入式对象要求的全部电路系统。它在单片机的基础上配置了前/后向通道接口电路、人机交互通道接口电路、串行通信接口等面向对象的接口电路。单片机系统和单片机应用系统都是软硬件结合的系统,缺一不可。(二)单片机发展史单片机诞生于20世纪70年代,象Fairchild公司研制的F8单片微型计算机。所谓单片机是利用大规模集成电路技术把中央
8、处理单元(Center Processing Unit,也即常称的CPU)和数据存储器(RAM)、程序存储器(ROM)及其他I/O通信口集成在一块芯片上,构成一个最小的计算机系统,而现代的单片机则加上了中断单元,定时单元及A/D转换等更复杂、更完善的电路,使得单片机的功能越来越强大,应用更广泛。20世纪70年代,微电子技术正处于发展阶段,集成电路属于中规模发展时期,各种新材料新工艺尚未成熟,单片机仍处在初级的发展阶段,元件集成规模还比较小,功能比较简单,一般均把CPU、RAM有的还包括了一些简单的I/O口集成到芯片上,象Fairchild公司就属于这一类型,它还需配上外围的其他处理电路方才构成
9、完整的计算系统。类似的单片机还有Zilog公司的Z80微处理器。1976年INTEL公司推出了MCS-48单片机,这个时期的单片机才是真正的8位单片微型计算机,并推向市场。它以体积小,功能全,价格低赢得了广泛的应用,为单片机的发展奠定了基础,成为单片机发展史上重要的里程碑。在MCS-48的带领下,其后,各大半导体公司相继研制和发展了自己的单片机,象Zilog公司的Z8系列。到了80年代初,单片机已发展到了高性能阶段,象INTEL公司的MCS-51系列,Motorola公司的6801和6802系列,Rokwell公司的6501及6502系列等等,此外,日本的著名电气公司NEC和HITACHI都相
10、继开发了具有自己特色的专用单片机。80年代,世界各大公司均竞相研制出品种多功能强的单片机,约有几十个系列,300多个品种,此时的单片机均属于真正的单片化,大多集成了CPU、RAM、ROM、数目繁多的I/O接口、多种中断系统,甚至还有一些带A/D转换器的单片机,功能越来越强大,RAM和ROM的容量也越来越大,寻址空间甚至可达64kB,可以说,单片机发展到了一个新的平台。单片机的发展概括来说经历了SCM、MCU、SoC三大阶段:1)SCM即单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)阶段,主要是寻求最佳的单片形嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功,奠定了SCM与通
11、用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上,Intel公司功不可没。2) MCU即微控制器(Micro Controller Unit)阶段,主要的技术发展方向是:不断扩展满足嵌入式应用时,对象系统要求的各种外围电路与接口电路,突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关,因此,发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看,Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。在发展MCU方面,最著名的厂家当数Philips公司。Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势,将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。3)单片机是嵌入式系统的
12、独立发展之路,向MCU阶段发展的重要因素,就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决;因此,专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展,基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此,对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。(三)AT89C51芯片特性及其内部结构本设计采用的AT89C51单片机是美国 ATMEL 公司生产的低电压,高性能 CMOS8 位单片机,是将FLASH存储器技术和MCS-51系列单片机的基本内核相结合的单片机,且管脚也与之兼容,可以直接代换。AT89C51芯片特性如下:与MCS-51 兼容 4K字节可编程
13、闪烁存储器 寿命:1000写/擦循环 数据保留时间:10年 全静态工作:0Hz-24MHz 三级程序存储器锁定 1288位内部RAM 32可编程I/O线 两个16位定时器/计数器 5个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路AT89C51单片机内部结构主要有:(1)中央处理器CPU,是单片机的核心,完成运算和控制功能;(2)内部数据存储器(256字节),前面128个单元00H7FH存储内部数据,后面128个单元80HFFH被专用寄存器占用,用来实现对片内各部件进行管理、控制、监视;(3)程序计数器PC,是一个16位专用寄存器,其内容为下一条执行指令的地址;(4)Fl
14、ash内部程序存储器(4K),用于存储程序、原始数据、表格等;(5)4个并行I/O口(8位),实现数据的并行输入输出;(6)串行通信口,实现单片机和其他数据设备之间的串行数据传送;(7)2个定时器/计数器(16位),实现定时或计数功能;(8)中断控制系统,共5个中断源,分高低两个优先级;(9)一个片内振荡器和时钟电路,为单片机产生时钟脉冲序列;(10)总线,用于连接各个部件和单片机系统的扩展。(四)AT89C51引脚图及各引脚功能说明AT89C51的引脚图如右图3.1所示,其各引脚功能如下:图3.1 AT89C51引脚图Vcc:电源电压GND:地P0 口:P0 口是一组 8 位漏极开路型双向
15、IO 口,也即地址数据总线复用口。作为输出口用时,每位能吸收电流的方式驱动 8 个 TTL 逻辑门电路,对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时,这组口线分时转换地址(低 8 位)和数据总线复用,在访问期间激活内部上拉电阻。在 FIash 编程时,P0 口接收指令字节,而在程序校验时,输出指令字节,校验时,要求外接上拉电阻。 P1 口:P1 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 IO 口,P1 的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4 个 TTL逻辑门电路。对端口写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口。作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引
16、脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。FIash 编程和程序校验期间,P1 接收低 8 位地址。P2 口:P2 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 IO 口,P2 的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4 个 TTL 逻辑门电路。对端口写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口,作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。在访问外部程序存储器或 16 位地址的外部数据存储器(例如执行 MOVXDPTR 指令)时,P2 口送出高 8 位地址数据。在访问 8 位地址的外部数据存储器(如执行 MOVXRI 指令)时,P2 口线上的内
17、容(也即特殊功能寄存器(SFR)区中 R2 寄存器的内容),在整个访问期间不改变。Flash 编程或校验时,P2 亦接收高位地址和其它控制信号。P3 口:P3 口是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 IO 口。P3 口输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4 个 TTL逻辑门电路。对 P3 口写入“1”时,它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。作输入端时,被外部拉低的 P3 口将用上拉电阻输出电流(IIL)。P3 口除了作为一般的 IO 口线外,更重要的用途是它的第二功能,如下表3.1所示表3.1 P3口第二功能表表3.1 P3口第二功能表端口引脚第二功能P3.0RXD(串行输入口)P3.1TX
18、D(串行输出口)P3.2INTO(外中断0)P3.3INT1(外中断1)P3.4T0(定时/计数器 0 外部输入)P3.5T1(定时/计数器 1 外部输入)P3.6WR (外部数据存储器写选通)P3.7RD(外部数据存储器读选通)P3 口还接收一些用于 Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。RST:复位输入。当振荡器工作时,RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。ALEPROG: 当访问外部程序存储器或数据存储器时,ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。即使不访问外部存储器,ALE 仍以时钟振荡频率的 l6 输出固定的正脉冲信号,因此它可对外输出时
19、钟或用于定时目的。要注意的是:每当访问外部数据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲。3.2 串行存储器AT24C02(一)概述AT24C02是一个2K位串行CMOS E2PROM, 内部含有256个8位字节,CATALYST公司的先进CMOS技术实质上减少了器件的功耗。AT24C02有一个16字节页写缓冲器。该器件通过IC总线接口进行操作,有一个专门的写保护功能。(二)管脚封装管脚封装如下图3.2所示。图3.2 AT24C02管脚封装图(三)存储器特性与400KHz I2C 总线兼容1.8 到6.0 伏工作电压范围低功耗CMOS 技术写保护功能当WP 为高电平时进入写保护状态页写缓冲器自定时擦写周
20、期1,000,000 编程/擦除周期可保存数据100 年8脚DIP SOIC 或TSSOP 封装温度范围商业级工业级和汽车级(四)功能描述AT24C02支持IC,总线数据传送协议IC,总线协议规定任何将数据传送到总线的器件作为发送器。任何从总线接收数据的器件为接收器。数据传送是由产生串行时钟和所有起始停止信号的主器件控制的。主器件和从器件都可以作为发送器或接收器,但由主器件控制传送数据(发送或接收)的模式,通过器件地址输入端A0、A1和A2可以实现将最多8个AT24C02器件连接到总线上。(五)管脚描述AT24C02各管脚功能如下表3.2所示。表3.2 AT24C02管脚功能表管脚名称 功能
21、A0 A1 A2 器件地址选择 SDA 串行数据/地址 SCL 串行时钟 WP 写保护 Vcc +1.8V 6.0V 工作电压 Vss 地 SCL 串行时钟: AT24C02串行时钟输入管脚用于产生器件所有数据发送或接收的时钟,这是一个输入管脚。 SDA 串行数据/地址: AT24C02 双向串行数据/地址管脚用于器件所有数据的发送或接收,SDA 是一个开漏输出管脚,可与其它开漏输出或集电极开路输出进行线或(wire-OR)。 A0、A1、A2 器件地址输入端: 这些输入脚用于多个器件级联时设置器件地址,当这些脚悬空时默认值为0。当使用AT24C02 时最大可级联8个器件。如果只有一个AT24
22、C02被总线寻址,这三个地址输入脚(A0、A1、A2 )可悬空或连接到Vss,如果只有一个AT24C02被总线寻址这三个地址输入脚(A0、A1、A2 )必须连接到Vss。 WP 写保护: 如果WP管脚连接到Vcc,所有的内容都被写保护只能读。当WP管脚连接到Vss 或悬空允许器件进行正常的读/写操作3.3 数字高频头FI1256 MK2(一)高频头的概念高频头称低噪声降频器(LNB)。其内部电路包括低噪声变频器和下变频器,完成低噪声放大及变频功能,既把馈源输出的4GHz信号放大,再降频为950-2150MHz第一中频信号。高频头的作用就是将微弱的视频信号进行放大,并且对传输不稳定引起的图像变形
23、与干扰进行处理。视频处理芯片决定影像的分辨率,而高频头则决定影像的稳定性。但高频头本身非常容易受电磁干扰,因此内置电视卡一般会在高频头外面包裹一层金属层,以屏蔽电磁干扰 高频头又俗称调谐器,是电视高频信号公共通道的第一部分,目前电视机使用的高频头一般分为数字信号高频头(简称数字高频头)和模拟信号高频头(简称模拟高频头)。 数字高频头的作用是接收数字电视高频信号,并进行频道选择和高频信号放大及变频处理,有些还带中频信号放大和高频数字信号解调功能,高频数字信号经解调后,输出的数字信号为TS(Transport Stream)流,TS流:也叫传输流,它是以“帧”为单位的数字信号传输流,每一帧数字信号
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 毕业设计 论文 基于 数字 高频头 FI1256 频道 选台器
链接地址:https://www.31doc.com/p-3284102.html