基于BH1415的无线话筒设计

1课程名称：单片机原理实验题目：无线话筒扩音系统院系班级：XXXXXX姓名：XXX学号：xxxxxxxx2目录摘要.....................................................3一、系统结构.............................................31模拟调频发射模块的论证与选择..............................32主控MCU的论证与选择......................................43音频接收模块的论证与选择..................................4二、系统理论分析与计算...................................41话筒模块三极管的分析......................................42电源模块分析..............................................43FM锁相环发射电路分析.....................................5三.电路与程序设计.......................................61电路设计..................................................62程序设计..................................................8四、测试方案与结果.......................................8五、程序.................................................83摘要无线话筒扩音系统为在两节1.5V干电池供电的情况下，采用模拟调频的方式，在88MHz～108MHz范围内实现音频的无线传输。本系统由话筒，BH1415调频发射模块，单片机控制模块，收音机接收模块，功率放大和混音器模块，电源模块组成。音频由驻极体话筒采集，在经过放大后，输入BH1415进行预加重和限幅，频率调制发射模块是用变容二极管直接调频，再通过50cm天线发射出去。无线话筒的频率由矩阵按键直接设置，并通过LCD屏幕进行人机交互的显示。关键词：无线话筒、BH1415、模拟调频发射、混音扩声一、系统结构本系统硬件部分主要包括STC89C52控制模块、声音采集模块，BH1415调频发射模块、直流升压供电模块、接收模块、液晶显示模块。声音采集模块使用驻极体话筒将声音信号转化为电信号，在BH1415中进行预加重和限幅后控制变容二极管调频，其中心频率由51单片机控制，并有锁相环进行频率稳定，经晶体管9018进行放大后发射出去。接收模块使用两台收音机改制，通过TDA2030进行音频放大，无线话筒电源采用2节1.5V干电池通过3V升5V电源模块驱动，并有LCD显示。1模拟调频发射模块的论证与选择方案一：使用分立元件组装调频发射模块，虽然可采用的电路很多，各种指标均可通过改善电路达到要求，灵活性非常大，但电路复杂，参数难以调节，不利于模块的搭建和调试。方案二：使用BA1404调频立体声发射集成电路，此电路将立体声调制、FM调制和RF放大器等功能集成在一个芯片上。仅仅需要很少的外围元件就能获得良好的立体声调频信号。其对于一般的调频发射已经够了，但由于缺少锁相环电路，容易跑频，且额外增加的锁相环电路较为复杂，难以调试。方案三：采用BH1415调频立体声发射集成电路，此集成电路除了有BA1404所拥有的功能外，还具有锁相环电路，使得其中心频率高度稳定，且发射频率可在88MHz到108MHz范围内任意可调。综合以上三种方案，选择方案三。42主控MCU的论证与选择方案一：选择MSP430F5529单片机控制。该单片机为德州仪器公司所产，性能较好，引脚多，其内部有12位的AD，但网上没有较丰富的相关例程，而本系统需要使用的软件资源比较简单，只需完成数控部分、键盘输入及显示输出，无需采用此芯片。方案二：选择STC89C52单片机控制。STC89C52RC是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K字节系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但是做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，有现成的最小系统版，而由于有为了增加发射功率所用的直流升压模块，因此可以使用2节1.5V电池驱动。综合以上两种方案，选择方案二。3音频接收模块的论证与选择方案一：使用分立元件组成超再生式收音机，并使用混音电路将两套收音模块输出的音频信号进行混音放大，其电路组成灵活，但电路复杂，参数难以调节，而且进行调频收音时，较难实现对特定频率的接收。方案二：直接采用成品的收音机改制为接收模块，同时使用音频放大器TDA2030实现功率放大和混音。其稳定性较好，同时成品收音机比较容易实现对特定频率的收音。综合以上两种方案，选择方案二。二、系统理论分析与计算1话筒模块三极管的分析搭建一个简单的电路，测量出在没有放大的情况下，驻极体话筒的振幅为1mVrms，根据发射模块输入信号的要求，信号0.1Vrms,故需要信号对放大。经过计算，采用s9014晶体管及相应的外围元件,具有较为良好的信号输出且不失真。2电源模块分析为达到题目要求，发射模块的发射功率必须足够大，要提高发射模块功率，处了调整电路外，还可以增大电压，我们采用了3V-5V直流升压模块，同时此模块还可以驱动单片机控制系统。53FM锁相环发射电路分析FM锁相环发射电路采用稳定频率的锁相环系统，这一部分由高频振荡器、高频放大器及锁相环频率合成器组成。调频调制由变容二极管组成的高频振荡器实现，高频振荡器是一个锁相环的VCO，声音信号通过它直接进行调频调制。高频振荡器是由第9脚外部的LC回路与内部电路组成，振荡信号经过高频放大器从11脚输出，同时输送到锁相环电路进行比较后从第7脚输出一个信号对高频振荡器的值进行修正，确保频率的稳定。一旦频率超过锁相环设定的频率，第7脚输出的电平变高，以降低频率；如果低于设定频率，它将输出的电平变低，以提高频率；频率相同时，它的电平不变。图2.1FM锁相环发射电路原理框图6三.电路与程序设计1原理图图3.1主控系统BH1415调频发射模块总电路图如下，与图中不同的是，由于找不到相应的器件，因此我们将达林顿管2SD2改为9014，变容二极管KV-1471E改为BB910，仍能较好的完成锁相。同时为了提高发射功率，我们在11脚输出耦合电容后增加了一级9018组成的共射放大电路，同时加入了为匹配阻抗的阻抗匹配网络。同时我们并未采用左右双声道混音调制，而是采用了单声道输入电路。7图3.2调频发射总电路图混音放大电路如下，我们使用了TDA2030音频功率放大器将两个输入信号进行混音和放大，最后输出足够的功率。图3.3混音放大模块82程序设计本题目主要为通过矩阵键盘设置频率大小，并与BH1415通信，同时在键盘上显示出频率大小作为人机交互界面。图3.4主程序流程图四、测试方案与结果我们通过调频发射测试，发现在将天线长度调至50cm时，接收模块可以达到10m的要求，但并不能发射的更远，这是与发射功率，发射天线及接收机灵敏度分不开的。但是可以做到在88MHz～108MHz内任意频点设置发射频率，最小间隔为100KHz，这样，无线话筒就可以避免本地电台和相互之间的干扰了。五、程序#includereg52.h#includeintrins.h#includestdlib.h#defineuintunsignedint#defineucharunsignedchar#defineRdCommand0x01作品照片9#definePrgCommand0x02#defineEraseCommand0x03#defineError1#defineOk0#defineWaitTime0x01/*********************************************************/sbitCS=P1^5;//片选sbitSID=P1^6;//数据输入端口sbitSCLK=P1^4;//同步串行时钟sbitPSB=P1^7;//串\并行数据传输选择端口sbitdula=P2^6;sbitwela=P2^7;//锁存器需要关闭sbitbeep=P2^4;//蜂鸣器sbitDA=P1^0;//数据输入端口sbitCK=P1^1;//时钟sbitCE=P1^2;//使能sbitmonolamp=P1^3;//立体声指示灯ucharbdatacondata=0x08;//1415控制高五位，开机为立体声状态sbitmono=condata^3;uchardataconcommand[2];/**************************************************************/ucharbu=1;uchara,b,c,d,e,m;uchars1,s2,s3,s4,aa=1;uints=0;ucharen,flag=0;uchartemp;ucharkey;ucharcodedis[]={频率:000.0MHz};ucharcodedis1[]={大连理工炸天帮*};/*******************延时x毫秒函数**************************/voiddelay_xms(ucharx){uchari,j;for(i=0;ix;i++)for(j=0;j110;j++);}/****************************BH1415F***********************************//***********控制字合成函数**********/voidcommand(){concommand[1]=s/256;concommand[0]=s%256;concommand[1]=concommand[1]+condata;}/***************写入一个字节函数*************/voidwrite(ucharval){uchari;CE=1;for(i=8;i0;i--){DA=val&0x01;//_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();CK=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();CK=0;val=val/2;}CE=0;}/***********控制字写入1415函数**********/voidw_1415(){write(concommand[0]);write(concommand[1]);}//*************频率刷新*****************//10voidfup(){command();w_1415();}/******************写指令*****************************/voidwrite_command(ucharcommand_data){uchari,i_data;SCLK=0;CS=1;i_data=0xf8;for(i=0;i8;i++){SID=(bit)(i_data&0x80);SCLK=0;SCLK=1;i_data=i_data1;}i_data=command_data;i_data&=0xf0;for(i=0;i8;i++){SID=(bit)(i_data&0x80);SCLK=0;SCLK=1;i_data=i_data1;}i_data=command_data;i_data=i_data4;for(i=0;i8;i++){SID=(bit)(i_data&0x80)