FM收音机模块单片机实现

FM收音机模块例程说明

 设计思路和方法：

TEA5767集成电路芯片是Philips公司推出的针对低电压应用的数字调谐FM立体声收音机芯片。它采用创新的收音机架构和小尺寸封装，外围电路简单，功能强大，可用单片机通过I2C总线或3-Wire总线对芯片内部寄存器进行控制。

本实验采用I2C总线对芯片内部寄存器进行控制，结合功能键、数码管、按键1、按键2等模块，完成收音机自动搜台、手动搜台、调节音量，并控制相关频率、音量在数码管上显示。

程序总框图设计流程如下所示：

 电路原理图：

整个收音机包括音量调节模块实现电路：

 

 

 收音机模块：

如图给出FM收音模块的一种微型贴片元件B-102BC模块图以及引脚功能表。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

引脚	功能	引脚	功能
1	GND	6	DATA
2	L-OUT	7	CLK
3	R-OUT	8	BUS MODE
4	MPX	9	W/R
5	ANT	10	VCC

 

引脚（2）和引脚（3）分别是左右声道输出，引脚（4）MPX是FM解调器MPX信号输出，引脚（5）接天线，便携式产品中通常将耳机线作为天线。引脚（8）是通信总线类型选择输入端，使用I2C总线时，该引脚接地，引脚（9）不用，只使用引脚（6）和引脚（7）进行通信。采用3-Wire总线时，引脚（8）接高电平，使用引脚（6）、（7）和（9）。B-102BC应用模块与单片机采用I2C通信。

 

 音量调节模块：

采用的是M62429芯片，内部集成调音电路，采用串行数据控制的方法，可以将音量控制在 0—83dB（1dB/step）之间 ，同时也以独立对每个声道音量进行控制。芯片内部电路截图如下：

 

 按键电路模块：

 

按键1、2工作：

按键1、按键2按下去，引脚KEY1、KEY2输出低电平0。在按键1、2触发进行操作前要对其进行消抖的工作，延时一段时间判断按键1、2的输出电平，仍为0证明按键已经按下，完成消抖，对于按键1，按下期间显示音量（两位数码管），松开音量加1db；对于按键2，按下期间显示音量（两位数码管），松开音量减1db。

功能键工作：

通过A/D获取键值并进行判断，以区别“上”、“下”、“左”、“右”、“确认”五键。监听到监听到“上”键：手动设置频率（增），同时显示当前的频率；监听到“下”键：手动设置频率（减），同时显示当前的频率；监听到“左”键：自动搜索电台（增），同时显示当前的频率；监听到“右”键：自动搜索电台（减），同时显示当前的频率；监听到“确认”键：保存当前电台至存储器供下次上电时读取（增），同时关闭显示；

 显示模块：（详见前面已经提供的8位数码管动态显示例程）

 

 I/O引脚及相关寄存器配置

 IO脚：

1. 数码管使能引脚：

sbit led_sel = P2^3 ;

1. 按键引脚：

sbit Key1=P3^2;    //Key1对应触发外部中断0

sbit Key2=P3^3;    //Key2对应触发外部中断1

sbit Key3=P1^7;    //Key3

1. EEPROM中IIC总线相关引脚：

sbit IIC_SDA=P4^0; //EEPROM中的SDA

sbit IIC_SCL=P5^5; //EEPROM中的SCL

1. 收音机中IIC总线相关引脚：

sbit FM_CLK=P4^5;

sbit FM_DATA=P2^7;

1. 音量调节相关引脚：

sbit Val_CLK=P2^5;

sbit Val_DATA=P2^6;

 

 

 FM读写相关寄存器：

TEA5767内部有一个5字节的控制寄存器，通过对控制寄存器的操作可以设定或改变芯片的工作状态。TEA5767上电复位时默认为静音，控制寄存器所有位为低。当TEA5767HN通过I2C总线与外界交换数据时，TEA5767是从器件，当向TEA5767HN写入数据时，I2C总线地址是C0H，向TEA5767HN读出数据时，读地址是C1H。

    （1）写控制寄存器

当向TEA5767HN写控制字时，按地址和写第1～5字节顺序进行。先写一个字节的最高位，在时钟下降沿写入的数据有效。下面简单介绍写模式字节的格式：

字节1格式：

B7（MSB）	B6	B5	B4	B3	B2	B1	B0（LSB）
MUTE	SM	PLL13	PLL12	PLL11	PLL10	PLL9	PLL8

在自动搜台时SM置位1，表示搜索模式，手动的时候设置为0表示不在搜索模式。PLL13～PLL8：预置或搜索电台的频率数值的高6位。

字节2格式：

B7（MSB）	B6	B5	B4	B3	B2	B1	B0（LSB）
PLL7	PLL6	PLL5	PLL4	PLL3	PLL2	PLL1	PLL0

PLL7～PLL0：预置或搜索电台的频率数值的低8位。

字节3格式

B7（MSB）	B6	B5	B4	B3	B2	B1	B0（LSB）
SUD	SSL1	SSL0	HLSI	MS	ML	MR	SWP1

SUD:搜索方向设置。1向上搜索，0向下搜索。

字节4格式：

B7（MSB）	B6	B5	B4	B3	B2	B1	B0（LSB）
SWP2	STBY	BL	XTAL	SMUTE	HCC	SNC	SI

STBY:待机设置。1待机模式，待机时可减小工作电流。0非待机模式。

设置BL为0，表示中国FM波段与美欧接近波段设置。

设置XTAL为1对应晶振频率为32.768kHz。

字节5格式：

B7（MSB）	B6	B5	B4	B3	B2	B1	B0（LSB）
PLLREF	DTC	-	-	-	-	-	-

（2）读控制寄存器

当向TEA5767读控制字时，同样先读地址，再按顺序读第1～5字节。读数据时的5个数据字节格式及含义如下。

字节1格式：

B7（MSB）	B6	B5	B4	B3	B2	B1	B0（LSB）
RF	BLF	PLL13	PLL12	PLL11	PLL10	PLL9	PLL8

RF：Ready标志位。1表明发现一个电台或搜索到头，0表明未找到电台。在自动获取电台时，以该位为while循环的条件判断，直到搜到台停止对FM五个字节的读取。PLL13～PLL8：搜索或预置的电台频率值的高6位（需换算）。 

字节2格式：

B7（MSB）	B6	B5	B4	B3	B2	B1	B0（LSB）
PLL7	PLL6	PLL5	PLL4	PLL3	PLL2	PLL1	PLL0

PLL7～PLL0：搜索或预置的电台频率值的低8位（需换算）。

字节3格式：

B7（MSB）	B6	B5	B4	B3	B2	B1	B0（LSB）
STEREO	IF6	IF5	IF4	IF3	IF2	IF1	IF0

STEREO:立体声标志。1表示立体声，0表示单声道。IF6～IF0：中频（IF）计数器结果。

字节4格式：

B7（MSB）	B6	B5	B4	B3	B2	B1	B0（LSB）
LEV3	LEV2	LEV1	LEV0	CI3	CI2	CI1	0

LEV3～LEV0:ADC输出电平。CI3～CI0:芯片识别，这些位必须置0

 

 A/D获取键值相关寄存器：

P1ASF寄存器： 

 

初始化时，设置P1ASF=P1_7_ADC（0x80），即P1.7口为模拟功能A/D使用;

ADC_RES寄存器：

 

初始化时，设置ADC_RES=0x00;

ADC_CONTR寄存器：

 

初始化时，设置ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_FLAG | ADC_START | ADC_SPEED_90 | ADC_CHS1_7,即对应位都值1，其中ADC_SPEED_90对应SPEED1、SPEED0均为1；ADC_CHS1_7对应CHS2、CHS1、CHS0均为1;

 

代码部分具体实现详见对应的工程文档。

 

 FM读写五字节数据(IIC总线方式)：

根据IIC总线协议：首先，总线在空闲的时候，数据线SDA因为有上拉电阻而为高电平；数据线只有在SCL为低时才能变化；SCL为高电平的时候，数据线变化只能是一次传输的起始或停止条件；关于应答信号，主机给从机写时（数据、地址）要应答（SDA为低电平）；主机读从机时不需要应答（SDA为高电平）。

（1）起始条件：SCL为高电平，SDA由高电平变为低电平；

（2）停止条件：SCL为高电平，SDA由低电平变为高电平；

（3）一字节写：SCL为低电平，改变SDA的值，延时一小段时间，SCL为高电平，延时一小段时间，SCL为低电平，这完成1bit数据的写；在SCL为低的时候，重复上面的变化，完成一个字节的写；

（4）一字节读：SCL为低电平，延时一小段时间，SCL为高电平，延时一小段时间，保存SDA上电平高低，SCL为低电平，这完成1bit数据的读；重复上面的变化，完成一个字节的读；

 

（5）应答信号：在第9个时钟周期，检测SDA（从机占用）的电平，高电平表示非应答（只是延迟一时钟周期）；低电平表示应答。

 

（6）五字节按序连续写：启动总线，开始发送从器件写地址（FM收音机模块地址0xc0），从器件应答，再连续按序发送五个字节数据（不同于写存储器），这里只须负责送入数据即可，模块内部决定数据送往哪儿，每个字节发完以后在第九个时钟周期要应答。停止总线。

 

（7）五字节按序连续读：启动总线，开始发送从器件读地址（FM收音机模块地址0xc1），从器件应答，再连续按序读取五个字节数据（不同于写存储器），每个字节发完以后不要应答在第九个时钟周期以延时替代。停止总线。

 

 

 FM电台频率、PLL值计算：

（1）由电台频率计算PLL控制字

若已知电台频率为fR，本振频率为fL，TEA5767HN的中频频率fI为固定的225kHz。当写模式字节3的B4位HLSI=1时，采用高本振，fL=fR+fI，HLSI=0时，采用低本振，fL=fR-fI。PLL控制字由下式计算：

 

式中，频率单位采用kHz。NDEC计算出的是PLL的十进制控制字，编程时须换算成二进制或十六进制写入写模式字节1的低6位和写模式字节2，即可收听到目标电台信号。采用高本振时，取fR与fL相加，采用低本振时，取fR与fL相减。 fREF为参考频率，与芯片使用的晶振频率，XTAL位，PLLREF位设置有关，具体参见下表：

XTAL	PLLREF	参考频率	振荡频率
0	0	5kHz	13MHz
0	1	5kHz	6.5MHz
1	0	32.768 kHz	32.768 kHz
1	1	32.768 kHz	32.768 kHz

表中，13MHz和32.768 kHz为芯片通过控制寄存器XTAL位设置的晶体振荡器频率，6.5MHz为可选择的外部时钟参考频率。

（2）读取电台频率控制字，换算成十进制后显示电台频率

搜索到一个电台后，可以读出控制寄存器的5个字节数值，获得电台的所有信息。其中第1，2字节包含电台频率的PLL控制字二进制值。将其转化成十进制值，然后再利用下面的公式即可计算出电台实际频率。

 

式中，频率单位采用kHz。高本振时，括号中用减号，低本振时，括号中用加号。fR、fL、fI、fREF分别为电台频率、本振频率、中频频率、参考频率。将得出的fR送到LED数码管或LCD液晶即可显示出电台实际频率。