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1、-基于AT89C52数控调频发射机的设计_毕业设计-第 27 页目录摘要IAbstractII引 言1第一章 绪 论31.1 课题功能概述 31.2 方案设计 3第二章 调频发射台系统硬件设计52.1 立体声调频发射台系统工作原理 52.2 单片机控制发射频率模块设计 62.2.1 AT89C52单片机的结构和原理 62.2.2 键盘控制电路设计 72.2.3 LCD显示模块设计 92.3 频率调制发射模块设计 132.3.1 BH1415F调频发射芯片 132.3.2 FM发射电路以及低通滤波电路的设计 15第三章 调频发射台系统软件设计183.1 软件总体流程图 183.2 各功能模块软件
2、设 183.2.1 系统串行通信软件设计 183.2.2 键盘输入部分软件设计 193.2.3 显示器软件设计 20第四章 系统调试214.1 系统调试工具 214.2 硬件电路以及软件电路调试 214.3 联合调试 23结 论 24致 谢 25参考文献 26附 录A 27附录B 32附录C 33基于AT89C52数控调频发射机的设计摘要：本文主要介绍了数控调频发射台的设计原理和方法。本系统主要以单片机AT89C52和日本Rohm公司生产的调频发射专用集成电路BH1415F为核心设计一数控调频发射机。调频发射机的硬件电路有三大组成模块：单片机控制部分、调频调制发射部分、电源系统；该调频发射台软
3、件采用C语言编写。可用单片机AT89C52实现在80.0MHz109.9MHz 范围内任意设置发射频率的控制，而且发射频率稳定易于实现。键盘可预设11个频道，发射频率最小调整值为0.1MHz，具有单声道/立体声控制功能，可广泛应用于学校无线广播、电视现场导播、汽车航行和无线演说等现场。关键词：BH1415F；发射频率；AT89C52；C语言 Based on AT89C52 numerical control design of the FM transmitterAbstract:This paper introduces the design principles and methods
4、of the numerical control FM transmitter. The system is mainly at the core design of AT89C52 single-chip and Japans Rohm companys FM transmitter ASIC BH1415F design the FM transmitter. FM transmitters circuit of the hardware module has three components: Part of single-chip control,FM transmitter modu
5、lation and the power system; the FM transmitter using C language software . It can use AT89C52 to achieve the scope of 80.0MHz-109.9MHz frequency arbitrarily set the firing frequency control,and the firing frequency is stable and easy to achieve. Keyboard can be pre-set 11 channels, the smallest adj
6、ustment value for the firing frequency is 0.1MHz, with Mono / Stereo control function, and it can be widely used in the school radio, and television director at the scene, automotive navigation and wireless speeches at the scene. Key Words:BH1415F; firing frequency; AT89C52; C language引 言常用的对载波的调制方式
7、，除了振幅调制外，还有频率调制，以及1937年里布斯发明的脉冲编码调制(PCM)等。在调频发射历史上，阿姆斯特朗的英名为人们所熟悉，是原于1933年他发明的频率调制方法，开创了崭新的高质量通信方式棗调频广播，开始了高保真优质广播的新时代。频率调制，简称调频。进行这种调制时，载波的振幅保持不变，而根据要传送声音、图像信号的变化，来改变载波的频率。与调幅方式相比，调频方式更适合于传送立体声、电视节目的伴音信号及微波中继站传送的长途电话等。因此，调频至今仍是广泛使用的一种调制方式。 调幅广播的噪音大，易受外界条件的干扰，从而影响收听的效果。为了提高广播的质量，早在20年代，阿姆斯特朗就开始研究如何消
8、除调幅无线电波噪声的方法。但经过长期观察，他发现，要完全消除调幅无线电波的噪声是不可能的。因此，需要寻找新的调制信号的方法。 在调制时，用音频信号去控制高频无线电信号的频率，使频率随音频信号而改变，但让它的振幅保持不变，在接收端再利用解调器把调制信号取出。为了使自己的这项新技术很快应用于无线电广播和通信，阿姆斯特朗在1933年建造起功率为50千瓦的私人调频发射台做过试验。结果表明，调幅信号已被噪声掩盖，而调频信号却仍然十分清晰。他建立的调频无线电发射系统，几乎完全消除了外界的干扰，因此能使用比调幅广播更宽的波段，进行高保真的广播。他还研究出一种巧妙的方法，能在同一频率同时播出几套调频节目。在第
9、二次世界大战期间，交战的欧洲各国都把注意力集中于无线电在军事方面的应用。但是，美国除了在军事上广泛应用无线电技术外，对调频技术的推广也给予足够的重视。1941年元旦，美国25家调频电台同时开业，在世界上首先开始了调频广播。 1945年，第二次世界大战结束。调频技术在得到进一步发展的同时，调频广播的优点更加明显。50年代，许多国家，特别是很多欧洲国家陆续建立起调频广播电台，从此，广播进入了一个全新的高保真时代。 60年代，调频广播得到迅速的发展。1961年6月1日，调频立体声广播正式开播，60年代中期得到飞速的发展。从70年代后期开始，有些国家开始研究立体感更强的调频立体声广播，如四声道全景声广
10、播和立体环绕声广播等。目前，调频广播发展的趋势是向数字化方向发展。如数字音频广播（DAB、DMB），数字音频广播（DAB、DMB）目前在国际上已经是一种比较成熟的技术，在我国现在正进行试验和推广。本设计就是在这种潮流下，自制的一个通用与校园等小范围内的发射系统。第一章 绪 论1.1 课题功能概述本数控调频调频发射台可在80.0-109.9MHz范围内任意设置发射频率，用1602液晶显示器显示频率波段；可以预置11个频道，发射频率最小调整值为0.1MHz；具有立体声/单声道控制；带立体声发射指示功能。1.2 方案设计方案一：利用BA1404和单片机设计数控调频发射台。设计框图如下：单片机BA14
11、04锁相环电路外部电路发射电路键盘电路显示电路立体声指示晶振晶振声道图1.1 BA1404和单片机设计数控调频发射机台设计框图方案二：利用BH1415F和单片机设计数控调频发射台，其设计框图如下：单片机 显示电路键盘晶振立体声状态指示复位电路晶振BH1415F高频振荡电路低通滤波电路调频调制信号发射右声道左声道图1.2 数控立体声调频发射机台设计原理框图上述两个方案，在单片机控制发射频率部分我们都采用相同的电路；在调制频率控制发射部分，如果选择BA1404芯片，由于BA1404内部不含锁相环电路，使用时间一长很容易跑频，用在频率高的地方不合适。解决这个问题必须在BA1404芯片外部再接一个锁相
12、环电路，调试起来很麻烦，不易成功。基于这一点，我选择BH1415F，它拥有良好的性能，一方面芯片的集成度进一步加强，它把音频输入端的预加重电路、稳幅电路、低通滤波电路集成在了一起，使得音色得到很大改善，更重要的是，它内含锁相环电路，不仅减少的多加的外部电路对系统的负面影响，而且使得系统频率稳定度非常好，这是调频发射台一个很重要的性能指标。同时它还可以通过串行口与单片机直接进行通信。基于以上几点原因，我选择方案二。第二章 调频发射台系统硬件设计2.1 立体声调频发射台系统工作原理 BH1415F控制的数控立体声调频发射台工作原理框图如图所示。单片机 显示电路键盘晶振立体声状态指示复位电路晶振BH
13、1415F高频振荡电路低通滤波电路调频调制信号发射右声道左声道 图2.1 数控立体声调频发射台设计原理框图 本系统采用单片机控制发射频率方式工作。发射频率范围为80.0109.9MHz。通过T0-T3分别控制发射频率的百位、十位、个位、小数位，百位只能是0或1。当百位为0时，十位为8或9；当百位为1时，十位只能为0。个位及小数位为0-9之中的任意数。T1-T11设置为频率预置键，可以预置11个频道；T14设置为单声道/立体声预置键。通过T0-T3输入发射频率或按预置键，单片机可以将发射频率用LCD液晶显示屏显示出来，同时将发送频率和控制字组合的控制码发送给调频发射专用集成电路BH1415F。由
14、于BH1415F的频率控制码为16位，所以单片机先将显示的十进制BCD码转化为高5位为0的频率控制数据，频率控制数据再和BH1415F的5位控制位组成控制码，然后发送出去。在调频调制发射部分，调频发射专用集成电路BH1415F先用本身带的预加重电路对立体声音频信号进行非线性放大，然后送到高频振荡电路进行调制，最后发射出去。与此同时，取出调制信号频率和单片机输入的基准发射频率比较，如果两者不同，那么，就会产生一个偏差信号，这个信号经过低通滤波电路，对原来的调制信号进行修正，正因为有这个PLL电路，使得发射台发射频率十分稳定。由于BH1415F内置前置补偿电路、限制器电路和低通滤波电路，因此，系统
15、具有良好的音色。2.2单片机控制发射频率模块设计2.2.1 AT89C52单片机的结构和原理所谓单片机，就是在一片硅片上集成了中央处理器、存储器、和各种输入输出接口（定时器/计数器、串行口、I/O、A/D转换器、D/A转换器）的单片微型计算机。由于单片机主要用于实时控制，并通常作为其他系统的组成部分使用，所以又称为嵌入式控制器。其主要包括下列硬件资源： 面向控制的8位CPU； 8K字节程序存储器ROM； 128字节数据存储器RAM； 片内振荡器及时钟电路； 三个16位定时器/计数器； 可寻址64K外部数据存储器和64K外部程序存储器空间的电路； 32条可编程的线（四个8位并行I/O端口）； 一
16、个可编程全双工串行口；CPU是单片机内部的核心器件。AT89C52单片机的CPU由运算器、控制器、位处理器（布尔处理机）组成。AT89C52单片机的存储器配置：51系列单片机存储器结构的主要特点是采用程序存储器和数据存储器寻址空间分开的哈佛结构。除（8031和8051）外，51系列单片机有4个物理上相互独立的存储器空间，即内、外程序存储器和内、外数据存储器。从用户编程使用的角度来看，存储器可分为3个逻辑地址空间：片内外统一编址的64KB（0000H-0FFFFH）的程序存储器地址空间；256B（00H-0FF）的内部数据存储器空间；64KB（0000H-0FFFFH）的外部数据存储器地址空间。
17、为了区分不同的存储器地址空间，采用不同的指令来访问这3个不同的逻辑空间。AT89C52单片机的并行I/O接口：AT89C52单片机共有4个8位的并行接口P0,P1,P2,P3，共32根I/O线。每个口主要由4部分构成：端口锁存器，输入缓冲器，输出驱动器和引至芯片外的端口引脚。他们都是双向通道，每一条I/O都能独立地用作输入或输出，作输入时数据可以锁存，作输入时数据可以缓冲。但这4个通道的功能是不完全相同的。复位电路：复位操作有上电自动复位和按键手动复位两种方式。上电自动复位是通过外部复位电路的充电来实现的。只要电源Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现上电自动复位，即接通电源就完成系统的复位
18、初始化。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中按键电平复位是通过按键使复位端经电阻与电源Vcc接通而实现的。复位电路虽然简单，但他的作用非常重要，一个单片机能否正常运行，首先要检查是否能复位成功。初步检查可以用示波器探头监视RST引脚，按下复位键，观察是否有足够的幅度的波形输出（瞬时的），还可以通过改变复位电路阻值容值进行实验。2.2.2 键盘控制电路设计在设计键盘过程中，用2个键来分别控制频率的增减，可以进行微调。用一个键来控制立体声和单声道以及它们的显示。为了使用方便需要设置几个频率预制键，到时候只需按一下某个键，显示器立即显示该频率并且单片机会同时将该频率处理、发送给调频发射专用芯片
19、，基于这种情况我选择4*4矩阵式键盘，这种键盘含有16个键，可以用其中的2个键控制频率的增减，一个键作为立体声控制键，其余的11个键作为频率预置键，键盘采用程序扫描方式工作。为了对这个键盘设计有个了解先看一下键盘的基本知识。1. 键盘的工作原理键盘可以分为两类：独立连接式和矩阵式。 独立连接式键盘：（1）这是最简单的键盘电路，每个键独立地接入一根数据输入线。这种键盘的优点是结构简单、使用方便，但随着键数的增多所占用的I/O口线也增加。矩阵式键盘：（2）组成一个矩阵式键盘输入电路，其必不可少的部分，有：键盘开关矩阵；输出（行线）锁存器；输入（列线）缓冲器。2 矩阵式键盘的工作过程（1）CPU先使
20、行线O0线为低，其余行线为高，即0行为“0”状态，其余行均为“1”状态。（2）CPU读入输入缓冲器的状态，以确定哪条列线为“0”状态。如此时，若I0为“0”状态，则为“0”键压下；若I1为“0”状态，则为“1”键压下；等等。（3）若输入缓冲器的状态全部为“1”状态，则CPU继续使行线O1为低、其余行线为高。再读入输入缓冲器的状态，以确定哪条列线为“0”状态，从而判断是哪个键压下。（4）当判断出哪个键压下之后，程序转入相应的键处理程序。 我们将这样的工作过程，称为键扫描，键扫描的方式有：a 程控扫描方式：CPU的控制一旦进入监控状态，将反复不断地扫描键盘，等待输入命令或数据。 b 定时扫描方式：
21、在初始化程序中对定时器/计数器尽心编程，使之产生10ms的定时中断，CPU响应定时中断，执行中断服务程序，对键盘扫描一遍，检查键盘的状态，实现对键盘的定时扫描。当两遍扫描到键位上都有键压下（延迟正好为8ms）时，CPU才作处理。本设计采用的是4*4矩阵式键盘，以P0-P3为行输出线；以P4-P7为列输入线。采用程序扫描方式工作。通过P1口与单片机相接，其十六个键的功能分别是：T0T3分别为百位、十位、个位、小数位的频率操作键，百位只能是0或1。当百位为0时，十位数为8或9；当百位数为1时，十位数只能为0；个位及小数位为09之中的任意数。T4T14为发射频率预置键，预置的频率可以自己设置。T15
22、为单声道/立体声控制键。其框图如图所示。图 2.2 4*4矩阵式键盘设计原理图2.2.3 LCD显示模块设计 本设计采用1602液晶显示屏，其主要技术参数： 显示容量:162个字符 芯片工作电压:4.55.5V 工作电流:2.0mA(5.0V) 模块最佳工作电压:5.0V 字符尺寸:2.954.35(WH)mm1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表所示:编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据
23、7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极 表2.1：引脚接口说明表第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端
24、由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：D0D7为8位双向数据线。第15脚：背光源正极。第16脚：背光源负极。1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如表所示：序号指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清显示00000000012光标返回000000001*3置输入模式00000001I/DS4显示开/关控制0000001DCB5光标或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符发生存贮器地址0001字符发生存贮器地址8置数据存贮器地址001显示数据存贮器地址9读忙标志或地址01BF计数器地址10写数到CGRAM或DDRAM）10要写的
25、数据内容11从CGRAM或DDRAM读数11读出的数据内容表2.2：控制命令表1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。（说明：1为高电平、0为低电平）指令1：清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置。指令2：光标复位，光标返回到地址00H。指令3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效。指令4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平
26、不闪烁。指令5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。指令6：功能设置命令 DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符。指令7：字符发生器RAM地址设置。指令8：DDRAM地址设置。指令9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。指令10：写数据。指令11：读数据。1602液晶显示模块可以和单片机AT89C51直接接口，电路如图所示。图2.3 硬件原理图2.3频率调制发射模块设计2.3.1 B
27、H1415F调频发射芯片BH1415F是Rohm公司最新生产的调频发射专用集成芯片，它对以往象BA1404调频发射芯片没有锁相环电路，容易跑频的特点，作了相当大的改进：内含立体声信号调制、调频广播信号发射电路，BH1415F内有前置补偿电路、限制器电路、低通滤波电路等，因此具有良好的音色，内置锁相环系统调频发射电路，传输频率非常稳定。调频发射频率可通过单片机通过串行口直接进行控制，BH1415F的频率控制码为16位，其中D0-D10为频率控制数据，其值乘0.1即为BH1415F的输出频率（单位为：MHz）；D11-D15为控制位。D11(MONO)为单声道/立体声控制位，0时为单声道发射模式，
28、1时为立体声发射模式。其控制码字如下面所示。BH1415F也是一种无线音频传输集成电路，它可以将计算机声卡、游戏机CD、DVD、MP3、调音台等立体声音频信号进行立体声调制发射、传输，配合着普通的调频立体声接收机就可实现无线调频立体声传输。适合于生产立体声无线音箱、无线耳机、CD DVD MP3笔记本计算机等的无线音频适配器的开发生产。这个集成电路由提高信躁比(S/N)的预加重电路、防止信号过调的限幅电路、控制输入信号频率的低通滤波电路(LPF)、产生立体声复合信号的立体声调制电路、调频发射的锁相环电路(PLL)组成。其特点：(1)加重电路、限幅电路、低通滤波电路(LPF)一体化，使音频信号的
29、质量比分立元件的电路（如：BA1404,NJM2035）有很大改进。这种集成化的设计使得音频信号的抗干扰性显著加强，更重要的是立体声会进入一个均衡器，这时这个多路复合器会对输入的立体声信号进行平衡调制，因此音质也大为改进。 (2)导频方式的立体声调制电路。在调频发射芯片中，我们用的的是7.6MHz晶振，先经过一个1/4总分频器，然后再经过1/50分频，即产生一个38KHz200分频的副载波信号送入多路复合器，38KHz的副载波再经过一个1/2分频器即产生19KHz的导频。 (3)用锁相环锁频并与调频发射电路一体化，发射的频率很稳定。BH1415F芯片与BA1404芯片相比有很大改进，但最大的改
30、进还是增加了一个锁相环电路，BA1404芯片由于没有锁相环电路，所以很容易产生频率偏移，用完之后又要进行频率调节，定位，很麻烦。 (4)用了MCU数据直接频率设定，可设定120MHz频率，直接设定的频率为基准频率，高频振荡器产生的频率如果和设定的频率产生了偏差，那么，BH1415F就会利用锁相环电路对频率进行调整，因此使用上非常方便。BH1415F芯片的内部结构如图所示。图2.4 BH1415F芯片的内部结构BH1415F芯片共有22个引脚，其功能如下：1 右声道输入端：通过电容器与右声道音频信号相连 1/2Vcc22 左声道输入端：通过电容器与左声道音频信号相连1/2Vcc2，21 时间常数
31、端: 它连接一个电容为时间常数t=22.7knc3，20 LPF 时间常数端；这是15KHz LPF 。它连接 150P电容1/2Vcc4 滤波器端：它是声频部分滤波器参考电压1/2Vcc 5 立体声复合信号输出端：它连接到调频调制器1/2Vcc6 接地端： GND7 锁相环相位检波输出端： 它连接到PLL LPF电路8 电源供给端：Vcc9 射频振荡器端：这是振荡器基端，它连接振荡时间常数4/7Vcc10 射频地端： GND11 射频发送输出端： Vcc-1.912 PLL电源供给端： Vcc13，14 Xtal振荡器端：它连接一个7.6MHz晶振15 芯片授权端： 连续输入高电平数据16
32、时钟输入端： 带数据和同步的时钟在序列数据输入17 数据输入端：18 静音端： 0.8Vcc=Pin18:Mute OFF19 控制信号调节端： 1/2VccD15D14D13D12D11D10D9D8D7D6D5D4D3D2D1D0表2.3 BH1415F的频率控制码字BH1415F芯片的1和22脚输入端有两个预加重电路，他们对立体声输入端输入的音频信号进行非线性放大，内部工作点为1/2Vcc，因为它为非线性放大器，所以输入阻抗取决于R3=43K，预加重时间取决于内部R2=22.7K和外部电容C1=2200P，R1=1K是限流电阻，防止自激产生。经过放大后的音频信号再经过限幅电路，它由二极管
33、限幅的反向放大器组成，限幅电路是把输出电压的幅度限定在某一范围之内，也即参考电压超过某一参考值之后，输出电压将被限制在某一电平（即限幅电平）。且不在随输入电压的变化而变化。我们可以用二极管限幅，这样的限幅电路将输出信号的下限电平限定在某一幅度上，所以称这种限幅器为下限幅器，如果将二极管极性对调，那么就得到输出幅度被限定在某一幅度上的上限幅器。也可以用三极管制作限幅器，用三极管限幅还兼有放大功能，满足了一些较高的技术要求，还可以用集成电路构成限幅电路。它的内部工作点为1/2Vcc，然后再经过低通滤波电路，它由二阶低通反馈放大电路组成， 15KHzQ=0.577Wo=1.274Fc=15KHz,从
34、而保证发射系统良好的音色。音频信号和38KHz的副载波被多路复合器进行平衡调制，产生一个主信号(L+R)和一个通过DSP调制的副载波信号(L-R)并与19KHz导频信号组成复合信号从第5脚输出。2.3.2 FM发射电路以及低通滤波电路的设计一、 根据调频发射芯片的特点，我们需要设计高频振荡电路的外部电路，由于RC振荡电路产生的是低频正弦信号，所以我们选用LC振荡电路. LC振荡电器产生的是高频正弦波。在调频发射过程中，我们需要实时调节振荡频率大小，这时我们可以在LC振荡电器的电容两端并联一个电容，通过改变变容二极管的电压来调节电容大小，从而达到调节LC振荡电路频率的目的。下图是高频振荡电路的外
35、部振荡电路部分。 图2.5 高频振荡电路的外部振荡电路设计FM发射电路采用稳定频率的锁相环系统。这部分由高频振荡器、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，立体声复合信号通过它直接进行调频调制。 调频专用集成芯片BH1415F第9脚外的LC回路与芯片内部电路一起组成高频振荡器。振荡信号从11脚直接发送出去，如果从11脚输出的调频调制信号功率达不到要求，发射距离不远，这时还何以在11脚外加一个高频放大电路，然后由天线发送出去。同时，将这个调频调制信号送到锁相环电路与单片机输入的发射频率相比较，然后从7脚输出一个信号（先经过低通滤
36、波电路）对高频振荡器的值进行修正，确保频率稳定。一旦频率超过发射频率，第7引脚将输出的电平变低；如果低于发射频率，它将输出的电平变高；相同时，它的电平将不变。二、低通滤波电路属于滤波电路里有源电路的一种，如下为一些有源滤波电路：低通滤波电路、高通滤波电路、带通滤波电路、带阻滤波电路和全通滤波电路。本低通滤波电路主要由一个复合管、即达林管，电阻，电解电容组成。达林管的原理：它将二只三极管适当的连接在一起，以组成一只等效的新的三极管。这等于三极管的放大倍数是二者之积。在电子学电路设计中，达林顿接法常用于功率放大器和稳压电源中。达林顿电路有四种接法：NPN+NPN，PNP+PNP，NPN+PNP,P
37、NP+NPN. 前二种是同极性接法，后二种是异极性接法。如下图所示调频发射电路的低通滤波电路。 图 2.6 低通滤波电路设计它将调频发射芯片7脚送来的频差（振荡频率和发射频率）经过这个低通滤波器后，加到LC振荡电器的变容二极管上，改变变容二极管的端电压，从而改变变容二极管的电容，最终改变高频振荡器的振荡频率。如果振荡频率和发射频率有偏移，那么调频发射芯片内的锁相环电路将振荡频率与发射频率相比较，得出一个频差，然后经过低通滤波电路滤波，产生一个频差电压加到LC高频振荡器的变容二极管上，根据变容二极管的特性知道，随着变容二极管端电压的变化，其端电容也会随着变化，那么就会改变LC高频振荡器的振荡频率
38、，从而对调频发射频率起修正作用。通过对BH1415F第7脚输出的反馈调制信号进行低通滤波，产生一个偏差信号，输入到高频振荡器，对发射频率进行控制。第三章 调频发射台系统软件设计 3.1 软件总体流程图本设计编制软件主要目的是实现调频发射电路所需的发射频率的输入、显示以及发射。其中输入功能可以实现80.0-109.8MHz频率之间任意频率的输入和预置，而且还可以实现立体声和单声道的互换，以及LCD液晶显示屏的显示。本主程序通过循环调用键盘扫描程序和显示程序来实现发射频率的显示和发射。如果PC机出错，那么程序就会重新初始化，然后再进入主程序循环，直到操作停止。程序流程图如图3.1所示。图3.1 程
39、序流程图 3.2 各功能模块软件设3.2.1 系统串行通信软件设计本程序由十进制BCD码转换为十六进制程序、16位频率控制字节合成程序和模拟异步串行发送程序组成。模拟异步串行发送程序是根据BH1415F的传送要求编写的，由于BH1415F的频率控制码为16位数据，而显示的却是十进制数据，所以先要将26H-29H寄存器里面的显示BCD码转换成十六进制数据，当然这个数据仅是频率控制数据，它还要和BH1415F的5个控制位，即立体声/单声道控制位、相位控制位和测试模式控制位。一起组成频率控制码，然后通过单片机的串行口发送给BH1415F。发送子程序包括十六位发送程序和八位发送子程序。十六位发送程序的
40、功能主要是通过调用八位发送子程序把十六位控制码发送给调频发射部分。程序流程图如图：图3.2 系统串行通信流程图3.2.2 键盘输入部分软件设计本程序没有采用中断法和定时扫描，而是采用4*4行列式查询法，其方法是对行线口分别置零，然后读入口高4位的值。若不为1111则说明有键按下，根据读入口值与 键号表进行查表对照，从而取得按键的键号值。其扫描程序流程图如图：图3.3 扫描程序流程图3.2.3 显示器软件设计本程序采用动态扫描法显示4位频率数字值。LCD液晶显示屏显示的是十进制BCD码，所以我们要对十进制数进行编码。要显示某个十进制BCD码，我们先在其段选端输入其码字，这还不够，因为我们采用的是
41、LCD数码管动态扫描法显示，所以还要确定LCD数码管的位选信号，只有选中的位才能显示出十进制BCD码，没选中的就不显示。其程序设计可见后附源程序所示。第四章 系统调试单片机应用系统的调试是系统开发的重要环节。当完成了单片机应用系统硬件、软件设计和硬件组装后，便可以进入应用系统调试阶段。系统调试的目的是查出系统中硬件设计和软件设计中存在的错误及可能出现的不协调的问题，以便修改设计，正确使系统能正确地工作。系统调试包括软件调试、硬件调试以及软硬件联调。根据调试环境不同，系统调试又分为模拟调试与现场调试。各种调试所起的作用是不同的，它所处的阶段也不一样，但它们的目标是一致的，都是为查出系统中潜在的错
42、误。4.1 系统调试工具单片机开发系统（又称仿真器）的主要作用是： 系统硬件电路的诊断与检查。 程序的输入与修改。 硬件电路、程序的运行与调试。 程序EPROM的固化。由于单片机本身不具有调试及输入程序的能力，因此单片机开发系统成为开发单片机应用系统不可或缺的工具。开发系统可以独立工作，也可以通过与计算机联机使用。它提供必要的开发软件及丰富的子程序库，它的监控程序支持程序输入、修改、测试、状态查询、磁盘专储等功能。它占用单片机硬件资源少并具有资源出借功能。4.2 硬件电路以及软件电路调试一、硬件电路调试。单片机应用系统设计完成之后，便可以根据硬件的设计，试制和组装样机以及完成软件设计。一旦这些
43、工作完成，即可进入系统的调试阶段。常见的硬件故障：（1）排除逻辑故障；（2）排除元器件失效；（3）排除电源故障。 在通电前，一定要检查电源电压的幅值和极性，否则很容易造成集成块损坏。加电后检查各插件上引脚的电位，一般先检查VCC与GND之间电位，若在5V4.8V之间属正常。若有高压，联机仿真器调试时，将会损坏仿真器等，有时会使应用系统中的集成块发热损坏下面结合在频率控制发射系统中键盘、显示部分的调试过程来加以说明。因而很难划分硬件和软件，往往在调试中即使电路安装正确没有一定的指令去指挥它工作，也是无法发现硬件的故障。因此要使用一些简单的调试程序来确定硬件的组装是否正确、功能是否完整。在本系统中
44、采取了先对显示器调试，再对键盘调试。（1）显示器部分调试 为了使调试顺利进行，先用静态方法先测试LCD显示，分别用规定的电平加至控制LCD显示的引脚，看显示器显示是否与理论上一致。不一致，一般为LCD显示器接触不良所致，必须找出故障。（2）键盘调试 一般显示器调试通过后，键盘调试就比较简单，完全可以借助于显示器，利用程序进行调试。利用开发装置对程序进行设置断点，通过断点可以检查程序在断点前后的键值变化，这样可知键盘工作是否正常。二、软件电路调试。软件调试与所选用的软件结构和程序设计技术有关。如果采用模块程序设计技术，则逐个模块调好以后，再进行系统程序总调试。如果采用实时多任务操作系统，一般是逐
45、个任务，下面进一步予以说明。对于模块结构程序，要一个个子程序分别调试。调试子程序时，一定要符合现场环境，即入口条件和出口条件。各程序模块通过后，可以把各功能块联合起来一起进行整体程序综合调试。在这阶段若发生故障，可以考虑各子程序在运行时是否破坏现场，缓冲单元是否发生冲突，零位的建立和清除在设计上有否失误，堆栈区域有否溢出，输入设备的状态是否正常，等等。单步和断点调试后，还应进行连续调试，这是因为单步运行只能验证程序的正确与否，而不能确定定时精度、CPU的实时响应等问题。待全部完成后，应反复运行多次，除了观察稳定性之外，还要观察用户系统的操作是否符合原始设计要求、安排的用户操作是否合理等，必要时还要作适当修正。对于实时多任务操作系统的调试方法与上述方法有很多相似之处，只是实时多任务操作系统的应用程序是由若干个任务程序组成，一般是逐个任务进行调试，同时也调试相关的子程序、中断服务程序和一些操作系统的程序。逐个任务调试好以后，再使各个任务同时运行，如果操作系统中没有错误，系统就能正常运转。 4.3 联合调试系统联调是指让用户系统的的