毕业设计和毕业答辩的要求和难度不断提高。 传统的毕业设计缺乏创新和亮点，往往达不到毕业答辩的要求。 这两年，大三的学生不断向学长反映，他们正在做的项目体系无法满足要求。 老师的要求。
为了让大家顺利、省力地通过毕业设计，学长们分享优质的毕业设计项目。 今天我要分享的是：数字调频收音机的设计
第一章 硬件系统
1.1 接收电路
采用本课题提供的CXA1019S芯片及其外围典型应用电路。 从天线输入的信号经过88MHZ-108MHZ带通滤波器滤波后送入CXA1019S进行高频放大、混频、中频放大、鉴频处理，解调出音频信号。 该电路基于CXA1019S的典型应用电路，不带AM部分，如图1所示：
图1
高频信号从天线通过BPF滤波器发送至CXA1019S芯片的13脚（FM高频输入）。 高频信号在芯片内部被放大。 放大信号由连接到10脚的L1、C6、C5和VD1来选择。 频率，通过改变变容二极管VD1的反向偏置电压，改变变容二极管的电容值，达到频率调谐的目的； 连接到8脚的L2、C7、C8和VD2组成FM本振频率选择网络，本振频率也通过调节变容二极管VD2的反向偏置电压来改变； 选频的FM收音信号在芯片内部进行混频，混频后的10.7MHZ调谐信号通过R1（330）电阻在15脚输出，送至CF（10.7MHZ陶瓷滤波器），经过选频后，送到芯片的18脚进行FM中频放大。 放大的 FM 信号在内部进行频率识别。 频率识别网络连接到3引脚DICF两端的陶瓷带通滤波器（10.7MHZ）。 频率识别的音频信号从引脚24输出，并通过电容器E4直接耦合。 至 25 英尺。 经过内部音频功率放大，最终通过28脚送到扬声器。通过滑动音量电位器来控制音量。 当电位器滑动端变化时，直流电压随之变化，从而达到控制音量的目的。 相关理论计算如下：
(1)频段覆盖系数的计算
88MHz~108MHz频率，高端频率fmax=108MHz，低端频率fmin=88MHz，
1.2 数字锁相环部分
这部分既是设计的重点，也是设计的难点。 我们采用锁相环方法构建数字频率合成器，利用锁相频率合成器芯片BU2614内部的数字逻辑电路将VCO频率下变频一次或多次送到鉴频器。 相位转换器的频率与相位检测器电路中的参考频率进行比较。 产生的误差信号用于控制VCO的频率，使其锁定到芯片内参考频率的稳定性。
(1)BU2614及外围电路分析
BU2614 PLL频率合成芯片工作在FM频段，具有低发射噪声和低能耗的特点，内置高灵敏度射频放大器，支持中频计数功能。 BU2614的应用是调谐器（小型元件、卡式收音机、收音设备等），其特点是：
1）内置高速预置压控振荡器，分频130MHZ。
2) 75KHZ参考晶振可确保低发射噪声。
3）低电流消耗，（工作时4MA，PLL关闭时100MA）。
4）提供以下7个步进频率：25KHZ、12.5KHZ、6.25KHZ、3.125KHZ、5.3KHZ。
5) 频率测量计数器。
6) 解锁检测。
7) 三个输出端口（漏极开路）
8）串行数据输入（CE、CLK、DA）
原理框图如图2所示：
图2
外围电路控制。 该解决方案的显着优点是频率稳定性高。 当压控振荡器的参数发生变化时，能够自动跟踪捕捉，重新稳定频率。 通过预置和步进可编程分频系数，可以实现程控搜索电台，具有良好的环路性能。 BU2614锁相频率合成芯片工作在FM频段，具有低噪声、低能耗的特点，内部有高灵敏度射频放大器，支持中频计数功能。 电路如图3所示：
图3
BU2614外围电路工作原理：5脚接收单片机的串行数据。 该数据提供了引脚12的反馈频率FMOSC的分频系数N。内部标准频率由串行数据位中R0、R1和R2的不同值决定。 。 本设计中R0为“1”，R1为“1”，R2为“1”，标准频率为25KHZ，与频率FMOSC/N比较，由低通滤波器得到PD输出相位比较信号根据PD输出的不同状态。 将相应的直流电压加到CXA1019S收音机电路的调谐和本振电路中的变容二极管上，引起调谐频率和本振频率的变化，与从天线BPF接收的载波信号谐振，收音机接收到的载波信号站，实现电气调谐。 功能。 本振频率通过电容耦合反馈至BU2614以锁定频率。
(二)锁相环的组成及工作原理
该环路是一个相位负反馈控制系统。它由四个基本部件组成：鉴相器PD、环路滤波器（LF）、压控振荡器（VCO）和程序分频器（N）。
零件组成。 如图4所示：
图4
当压控振荡器的频率f0由于某种原因发生变化时，相位必然发生相应的变化。 此相变鉴相器与参考晶振的稳定相位（对应频率fr）进行比较，使鉴相器输出与相位误差成正比的误差电压Vd(t)，通过低通过过滤器。 其中，缓慢变化的直流分量V0(t)。 V0(t)用于控制压控振荡器中压控元件（变容二极管的电容）的值，这个压控元件是VCO振荡电路的组成部分。 结果，压控元件电容的变化改变了VCO的输出频率fv被拉回到稳定值。 这样，VCO的输出频率稳定性由参考晶振决定，环路处于锁定状态。
A. 鉴相器 PD
鉴相器是锁相环中的关键元件。 它的形式有很多种，但频率合成器中使用的鉴相器主要有正弦波鉴相器和脉冲采样保持相位比较器。 由于脉冲采样保持相位比较器的输出纹波电压较小，相位比较范围为360°，因此在数字锁相环中，常常采用脉冲采样保持相位比较器作为鉴相器。 其功能是比较输入信号电压和输出信号电压的相位，并产生与两个信号之间的相位差成比例的信号。 电压Vd(t)≈Kd(θv-θr)。
BU2614通过外部晶振产生75KHz参考频率并发送给鉴相器。 反馈的VC（FM本振频率）经过分频器后也送至鉴相器进行比较，产生与相位差成正比的电压送至LF。 关联。
B. 环路滤波器
环路滤波器，即低通滤波器，常用的形式有：RC滤波器、无源比例积分滤波器、有源比例积分滤波器。 其作用是滤除鉴相器输出电压中无用的组合频率成分和其他干扰成分，以保证环路所需的性能，提高环路的稳定性。
本设计使用RC滤波器（其电路如图5所示）。
图5
RC滤波器的输出经Q2放大后从VD端输出加至调谐环路的变容二极管和本振环路。 环路滤波器的输出波形如图6所示：
图6
采用RC滤波器的优点是结构简单、性能稳定、调试方便。 根据题目要求，为保证搜索到所有电台，将标准频率fr设置为25KHz，本振输出频率fo为98.7～118.7MHz。 可以采用分频法。 环路可编程分频器的分频比N如下 计算公式如下：
N=fo/fr
BU2614的分频比范围为：
C.压控振荡器（VCO）
压控振荡器是利用压控元件作为振荡电路中的频率控制器件。 压控元件一般为变容二极管，其电容值由输入电压vc(t)控制。 当vc改变时，振荡频率ωv改变。 在一定范围内，ωv与vc之间存在线性关系。 在线性范围内，这条线性曲线可以用下式表示：
ωv(t)=ω0 + KVvc(t)
在该设计中，低通滤波器输出的直流电压控制调谐和本地振荡器的变容二极管，导致调谐频率和本地振荡器频率相应改变。 变压二极管是PN结电容变化范围较大的晶体二极管。 变容二极管工作时，两端加反向偏置电压VD； 等效电容CD随着VD的变化而变化。 当UD增加时，CD减少； 当UD减少时，CD增加，VD与CD之间的关系为
1.3 显示电路
这部分设计采用MAX7219串行显示控制芯片代替传统的非栅极驱动芯片，如74LS00，大大简化了显示电路，达到了在最短的时间内以最少的功耗提高电路稳定性的目的。组件、功耗最小、时间最短。 要求。 MAX7219是串行接口8位数字静态显示芯片。 功能齐全，占用系统资源少。 它只使用图10
使用AT89C52的三个端口P3.3、P3.4、P3.5。 电路如图7所示。
图7
1.4 键盘电路
对于功能键的设计，我们采用查询方式，即将单片机89C52的P1.2~P1.7口作为功能键接口，单片机的P0、P2口作为I/ O口，采用P0.6、P0.7、P2.0~P2.4构成10个编码动态扫描矩阵按键。 这 10 个键既可用作数字键 0~9，也可用作 10 个存储的电台号码。 另外，6个端口P0.0~P0.5还用于连接6个发光二极管，作为6个功能键的工作状态指示灯。 具体电路如图8所示。
图8
1.5 掉电数据存储电路
由于串行EEPROM 93C46具有在线擦除功能，本设计使用它来存储电台数据，以便在计算机重新启动时可以调用所有存储的电台。 93C46是64*16（1024）位串行存取电可擦除可编程只读存储器，具有在线数据重写和自动擦除功能； 无论电源打开或关闭，数据都不会丢失； 其与单片机的连接如图10所示。通信主要通过CS、SK、DI、DE端口完成。 其中，CS为片选线，输入高电平有效。 当CS=1时，芯片可以读写。 施加到CS端的信号的下降沿启动片内定时电路，开始擦除和写入操作。 SK为串行数据输入或输出的外部触发时钟信号输入，输入时钟频率为0~250KHZ。 DI为串行数据输入端子。 DE为串行数据输出端。 在读写操作期间，OUT可用作相当于READY/BUSY信号的擦除和写入状态指示器。 在其他状态下，OUT处于高阻状态。 BPE 接高电平时芯片擦除写命令有效。
第二章 软件系统
2.1 主程序
本设计中，功能键采用查询方式，数字键采用动态扫描方式。 收音机开机后，首先调出上次关闭时的电台，并恢复上次关闭前各电台号码中存储的射频数据。 然后开始动态扫描各个数字键，判断是否直接呼叫已保存的电台。 如果按下数字键，将调用该键下存在的广播电台，并显示该广播电台的频率。 如果没有按数字键，则切换到判断功能键。 当按下某个功能键时，就会执行相应的功能。 如果没有按功能键，则存储当前电台数据，然后返回继续循环扫描。主程序流程图如图所示
2.2 功能键查询流程
根据设计要求，设置了六个功能键：全频搜索键、继续搜索键、指定频率范围搜索键、上步进键、下步进键和存储键。 程序执行功能键查询时，如果有按键被按下，则会转至各个功能键。 执行全频搜索后，电台将从88MHZ开始向上搜索，步长为25KHZ。 如果没有锁定信号，电台会搜索到108MHZ才跳出。 当有站台锁定信号时，将停留在该站。 继续搜索过程从当前频率开始向上搜索。 如果没有锁定信号，电台会搜索到108MHZ才跳出。 当有站台锁定信号时，将停留在该站。 指定频率范围搜索程序是，按下该键时，数码管自动显示“LP”，提示您输入频率范围的最小值。 输入数值后，按确定键，将显示“HP”，提示您输入频率范围的最小值。 最大值，输入该值后，按OK键，会自动从输入的最小频率点开始，以25KHz为步长搜索。 当找到电台后，会自动进入收音机状态。 如果输入的频率值不在本机覆盖的频段 88MHz ~ 108MHz 内或输入的最大值小于输入的最小值，则会显示“OP”，表示输入错误。 升压和降压程序是手动搜索，步长为25KHZ。 存台程序是按键后调用动态扫描按键程序，然后按数字键获取按键号，并将对应的频率存入对应的存储单元。 该部分的程序流程图如图1所示。
2.3 掉电数据存储流程
这部分主要包括： (1)每次开机时将93C46中存储的数据读取到相应的位置。 (2) 主程序中每次循环扫描和功能查询运行完毕后，将当前值和存储的数据写入93C46芯片中。 程序的两部分如下：
(1)、从93C46读取数据的程序
LCALL INSB ;读取上次关机前的值
MOV A，#80H
奥尔拉A，#80H
呼叫 WRI； 调用写命令
诺普
诺普
LCALL RDI； 读写31H中的数据
MOV 31H，A
LCallRDI
MOV 2FH，A； 读写2FH中的数据
SETB P3.2
诺普
MOV R0,#0AH
MOV R1,#4AH
莫夫R2，#82H
取数：LCall CUNTAI； 恢复0到9十个键的数据。
INC R2
INC R2
DJNZ R0、曲数
(2)向93C46写入数据
LCALL INSB ;写权限
MOV A，#30H
呼叫WRI
LCALL INSB ;写操作
MOV A，#40H
奥尔拉A，#40H
呼叫 WRI； 调整擦除和写入指令
MOV A,31H
呼叫 WRI； 向31H写入数据
MOV A,2FH
呼叫 WRI； 写入数据到2FH
SETB P3.2
诺普
诺普
CLR P3.2
等待1：JNB P2.7，等待1
MOV R0,#0AH
MOV R1,#4AH
莫夫R2，#42H
XIERU:LCALL BAOHU;将0-9的十个电台数据写入对应的存储单元
INC R2
INC R2
DJNZ R0,谢如
呼叫INSB
MOV A,#00H;禁止写入
呼叫WRI
SETB P3.2
2.4 程序运行监控部分
看门狗电路主要要求单片机P3.6每隔一定时间（小于10个脉冲间隔）输出一个脉冲，使计数器CD4017复位，使CD4017的QA端不能变为高电平，说明单片机工作正常。 程序如下：
看门狗：CLR P3.6；复位看门狗
L呼叫延迟10； 通话延迟
SETB P3.6； 允许 WATCHDOG 开始工作
呼叫延迟10
JNB P3.6,WATCHDOG;等待查询
视网膜色素变性
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