数字调频收音机

第1章 绪论

1.1 数控收音机背景

1888年德国科学家赫兹，发现了无线电波的存在。1895年俄罗斯物理学家波波夫相距在600码的两地，成功地接收无线电讯号。1901年马可尼发射无线电横越大西洋，1906年加拿大发明家费森登开始无线电广播。同年，美国人发明了真空电子管，是真空收音机的始祖。收音机从电路里只有一个半导体元件的矿石收音机，发展到电子管收音机，从一种小型的基于晶体管的无线电接收机发展到集成电路收音机[3]。

现如今随着时代的发展，收音机遍布家家户户，随处都能见到收音机的身影，它为许多山村留守老人带去了欢乐，也时刻给他们传递着万千世界不断变迁的时代信息。然而之前所使用的收音机大多为模拟调谐收音机，这种收音机由于其调谐都是可变电阻或者可变电感等硬件来进行调谐的，且对于广播信号的放大和声音的还原也都是依靠于硬件，故其具有频率不够精准和漂频等缺点，使得用户在使用的时候具有极大的不舒适感[1]。鉴于此缺点和科学技术不断发展，出现了新一代的高科技收音机——数字调频收音机，数字调谐收音机采用PLL锁相技术来搜索和锁定频率，其最大的优点就是弥补了模拟调谐所产生的频率不准确和漂频等缺点，使得人们在使用的时候具有极大的舒适感[8]。数字调谐收音机的出现促进传统收音机更新换代，因而其具有极大的市场潜力。

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1.2 数控收音机的国内外发展状况

随着人类社会的进步与科学技术的发展，各种家用电器设备已经变得数字化，智能化，集成化，主要是因为进入21世纪之后单片机的快速发展与应用。它是一种由集成电路芯片构成，采用超大规模集成电路技术，把具有数据处理能力的中央处理器、存储器、只读存储器、多种输入输出口和中断系统等构成的一个微型化计算机系统[10]。目前有很多国外公司都有提供该类处理芯片，比较著名的是Philips公司的TEA5767及TEA5768数字FM处理芯片，该芯片为低电压、低功耗和低价位的全集成单芯片立体声无线电产品，只需要极少的外部元器件，且不需要外部对高频信号的手动调准和频带范围广等特点，使得国外的收音机发展速度快于国内，且现在基本发展到了网络收音机，通过与网络的结合提升频率搜索范围和声音的清晰度[17]。

而在国内收音机是一款家喻户晓的无线通信接收设备，使得外界的信息能够被人们所获知。然而最为原始的收音机是由各种元器件、磁铁和一些机械固件所组成的模拟收音机，其工作原理是用电能将无线电波信号转换成发射音频信号，使人们能够听到万里之外电台主播的声音[18]。根据检波模式的不同，可以将数字收音机分为直接检波式收音机和超外差式收音机，两者的主要区别是超外差式收音机将所选择的高频信号载波频率变为比较低的且固定不变的中频信号，在用放大器将其放大，之后进行检波。由于其频率比高频已调信号低，使得中频调频放大增益可以做的较大，工作也相对稳定，使得检波器获得足够大的信号，从而使输出的音频信号获得较好的音质效果。现在所使用的超外差式收音机主要有调频收音机、调频立体声收音机等[2]。因此研制一个数控调频收音机以提高现有收音机的科技含量和智能化非常的迫在眉睫，使得频率的选择和声音的大小都是由单片机进行控制，且单片机与收音模块之间是通过IIC通信协议进行通信的，提高了通信的质量。

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1.3 主要设计内容和要求

对于本次设计最重要的是利用RDA5807M芯片收音电路来制作一个数控式调频收音机，期望能够通过制作收音机来把自己这四年所学的知识，完全的利用起来，以达到理论知识与实际应用的完美结合，提升自己的技术水平，让自己具有对电子产品的分析、制作、调试和维修的能力。

根据本次设计的的要求，要求该款收音机具有一定的实用性、高性能、工作稳定、体积小巧、接收灵敏度高、易调谐、可实现自动搜台的能力、能够与全球所有民用频段相兼容（76-108MHz）、噪声小等，使用者感觉非常舒适，且具备频率和声音的显示功能和频段的存储功能[13]。故选择了上面所提到的收音芯片——RDA5807M，因为这款芯片的性能在同类芯片中相对来说是最稳定且接收灵敏度是最高的，还有非常好的音质，使使用者在听的时候感觉非常舒适。

在确认好所需的收音芯片之后，我查阅了很多资料，经过慎重的考察与分析最终确定了本次设计的设计方案。对于本次设计方案其数控原理主要是利用单片机来实现对收音模块的控制，在单片机做出相应的的指令之后，收音模块根据指令变换到相应的参数，之后单片机给液晶显示器发送数据，以显示收音模块现在所处的频率和声音大小。在该系统中最为主要的是收音模块电路的应用，因为在硬件电路板的设计中如不是很好的摆放元器件，则容易造成之间的相互干扰，引发收音质量的下降。在完成所有的理论分析和硬件电路板的焊接后，软件的编写成了重中之重，由于单片机和收音模块之间使用的是IIC通信协议，该协议对于时序的要求特别严格，因而也增加了本次软件编写的难度。

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第2章 设计方案对比与理论分析

2.1 设计方案对比

在如今这个信息化时代，接收和传送信息变得越发重要，而收音机作为一个传统的接收设备，已经深入到人们的日常生活当中，尤其是能够为那些孤寡老人带去最新的讯息。对于电子领域，制作数控调频收音机分为两种方式：一是使用集成电路来制作收音，二是使用分立元件设计制作收音机。

方案一：使用分立元件来搭建电路，实现模块的功能，收发信号，实现收听功能。但由于其制作难度大，频率的搜索不佳，噪音的难以消除，而且制作成本也较为昂贵。

方案二：使用TDA7088芯片集成电路来制作，其具有分离度高、噪声小等优点，而且其具有两个调频波段：A段（76~88NHz）和B段（88~108MHz），其中A段主要是用于接收学校发射的节目，B段则能够正常接收节目。而在技术特点上更是采用了中频变压器、陶瓷滤波器等，是一款性能相当优越的收音芯片,但其应用电路较为复杂因而没有一定技术实力的很少使用该芯片。

方案三：使用RDA5807M芯片集成电路来制作收音机，弥补了使用分立元件所造成的频率不稳，噪声大的缺点，其还具有外围应用电路较为设计应用较为简单，且芯片价格也相对便宜，符合现阶段的自身技术能力。

集成化电路制作的收音机还具有以下特点：

1.小巧节能。由于一片集成电路上具有几十个晶体管、电阻、电容等且实现所组成电路的功能，但其体积和功耗仅相当于一个小功率晶体管；

2.稳定还原度高。由于集成电路外部连线，焊点极少，降低了出现故障的概率，且晶体管的配对和静态电流都处于最佳状态，所以失真度一般都小于1%，故其具有高可靠性和高保真度；

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