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;
位数码管动态显示例程)
引脚及相关寄存器配置
脚:
- 数码管使能引脚:
sbit led_sel = P2^3 ;
- 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
- 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
- 收音机中IIC总线相关引脚:
sbit FM_CLK=P4^5;
sbit FM_DATA=P2^7;
- 音量调节相关引脚:
sbit Val_CLK=P2^5;
sbit Val_DATA=P2^6;
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
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。
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。
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。