基与BH1415的调频发射机
数控调频发射器的设计
9.1 功能要求
数控调频发射器可在80.0 MHZ至109.9MHZ范围内任意设置发射频率，可预置13个频道，发射频率调整最小值为0.1MHZ，具有单声道/立体声控制，发射距离在20米至50米范围内,可应用于学校室内无线广播教学、电视现场导播等场所。
9.2 方案论证
为了实现调频中心频率的控制，决定采用Rohm公司生产的调频发射专用集成电路BH1415F，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PLL系统调频发射电路，传输频率非常稳定，并且调频发射频率可用单片机通过串行口进行控制。控制器采用ATMEL公司的AT89C52，32个端口可满足四位LED动态显示、16(4×4)个操作按键的设计需要。系统实现的框架构成如图9.1。
图9.1 数控调频发射器系统构成框图
9.3 系统硬件电路的设计
（1）单片机控制电路
单片机控制部分电路如图9.2，采用AT89C52单片机最小化应用系统设计。P0口和P2口作为共阳LED数码管驱动用，P1口作为16键的键盘接口，其中T0为加0.1MHZ键，T1为减0.1MHZ键，T2为单声道/立体声控制键，其余13个为频率数据预置键。P3.0、P3.1、P3.2三端口作为与BH1415F的通讯端口，用于传送发射频率控制数据，P3.3口用于立体声发射批示。使用12MHZ晶振，串口通讯。LED采用共阳数码管，用软件动态扫描实现发射频率的显示。
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图9.2 数控调频发射器主控制器电路图
（2）调频调制电路
BH1415F各引脚的功能如表9.1，应用电路如图9.3。在11脚的输出口接上约0.5米的天线,在10米的范围内用调频收音机就可收到清晰的调频广播。如要增大发射距离可在后面加一级调频放大电路，在一般情况下仅用一级晶体管放大就可达到达50米以上的传播距离。
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图9.3 BH1415F典型应用电路
（3）电源电路
采用单片机控制的数字调频器功耗很小，可用7805三端稳压块分别对单片机和BH1415F 电路单独供电，电源变压器功率大于10W即可。集成块电源脚应就近接0.1μF的瓷片电容。
9.4系统程序的设计
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（1）主函数
主函数先对系统初始化，开机时先显示一下“8888”，以检查LED 的段码，然后预置发射频率为100MHZ ，送入BH1415，最后进入查键和显示函数的循环。主函数程序流程图如图9.4。
（2）延时子函数
延时函数在本系统中主要用于1毫秒和2秒钟的显示延时。 （3）LED 动态扫描子函数
扫描函数使用单片机的两个端口，一个端口输出段码，一个端口进行列扫描，以实现LED 的动态显示。扫描函数执行一次约为4ms ，在第二位LED 显示时点亮小数点。其程序流程图如图9.5。
（4）频率数据转十进制BCD 码子函数
频率数据转十进制BCD 码子函数用于将四位十进制数换算成四个十进制BCD 码分别用于显示，当最高位为0时放入“熄灭”代码0x0a ，这样当频率在99.9MHZ 以下时最高位不为显示“0”。
（5）控制命令合成子函数
BH1415F 的频率控制字为二个字节（如图9.6）。二个字节中低11位（D0—D10）为频率
图9.4 系统主函数流程图
图9.5 动态扫描子函数流程图
数据，其值乘0.1即为BH1415F的输出频率（单位MHZ）。高5位（D11—D15）为控制位。其中D11（MONO）位为单声道/立体声控制位，0时为单声道发射模式，1时为立体声发射模式。D12（PD0）、D13（PD1）位用于相位控制，通常为0，当分别为01和10时可使发射频率在最低和最高处。D14（T0）和D15（T1）为测试模式控制用，通常为00，当为10时为测试模式。合成时将控制命令（5位）与数据的最高三位合成一个字节。
图9.6 BH1415F的频率控制字及传送格式
（6）BH1415F字节写入子函数
按照BH1415F字节传送要求，按低位先送、低字节先送的原则。传送的延时应精确，在延时中用了_nop_()库函数，程序流程图如图9.7。
（7）查键子函数
系统采用4*4行列式键盘。查键方法是将键盘口的低四位置0，读入键盘口高四位，看是否为全1，若全为1，说明无按键按下，否则说明有键按下，应进行键码的查询。查询方法是依次对键盘口的低四位和高四位置0，再将二次读入的高四位和低四位合成一个字节，这个字节与每个按键有着唯一的对应关系，通过查对进行每一个按键的功能执行。查键子函数的程序流程图如图9.8。
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9.5 调试及性能分析
9.5.1 硬件调试
硬件调试时可先检查印制板及焊接的质量情况，在检查无误后可通电检查。实验室制作时可结合示波器测试晶振及P0、P1、P2端口的波形情况进行综合硬件测试分析。 9.5.2 软件调试
软件调试用keil c51编译器，源程序编译及仿真调试应分段或以子函数为单位一个一个进行，最后可结合硬件实时运行调试。 9.5.3 发射频率的调试
在调通程序及硬件的情况下，调频发射器应基本能工作。在BH1415F 的11脚接上一段电线作发射天线，在室内应能收到调频广播了。当发现频率的最高端上不去（达不到109.9MHZ ）时，应将振荡电感减小（减少匝数），而在低端的频率达不到时（80.0MHZ ）应增加振荡电感的匝数。电感调整后还是没有达到频率覆盖范围时应考虑更换变容二极管（换变容范围更大的）
。振荡电感调整后应用蜡封好，防止发射器工作时因振动而产生频率漂移。 9.5.4性能分析
用BH1415F 设计的小功率调频发射器不仅设计简单，而且频率设定灵活，可有效地避开当地的调频台干扰，可应用于室内广播、电视伴音转发等小范围的无线调频转播。因为发射的频率变化范围较大，其功率放大级没有设计选频回路，因此工作时功率管较热，与市场上的单点调频发射器相比，发射效率不是很高。 9.6 控制源程序清单
图9.7 8位数据发送子程序流程图
图9.8 4*4行列式查键序流程图
以下是数控调频控制器C源程序清单：
/*********************************************************************/
// BH1415F调频台控制C程序
// 使用keil C51
// 2005.3.16通过调试
/*********************************************************************/
//使用AT89C52单片机，12MHZ晶振，用共阳四位LED数码管
//P0口输出段码，P2口扫描
//#pragma src(d:\aa.asm)
#include "reg52.h"
#include "intrins.h" //_nop_();延时函数用
#define Disdata P0 //段码输出口
#define discan P2 //扫描口
#define keyio P1 //键盘接口
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit DA=P3^0; //数据输出
sbit CK=P3^1; //时钟
sbit CE=P3^2; //片选
sbit DIN=P0^7; //LED小数点控制
sbit monolamp=P3^3; //立体声指示灯
uint h; //延时参量
//
//扫描段码表
uchar code dis_7[12]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xff,0xbf};
/* 共阳LED段码表 "0" "1" "2" "3" "4" "5" "6" "7" "8" "9" "不亮" "-" */ uchar code scan_con[4]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7}; // 列扫描控制字
uint data f_data={0x00},f_data1; // 频率数据,数据运算时暂存用
uchar data display[4]={0x00,0x00,0x00,0x00}; //显示单元数据,共4个数据
uchar bdata condata=0x08; //1415控制字高5位,开机为立体声状态
sbit mono=condata^3; //单声道/立体声控制位
uchar data concommand[2],keytemp; //合成后的2个控制字,键值存放
//
/**********************************************************************/
//
//
/***********11微秒延时函数**********/
//
void delay(uint t)
{
for(;t>0;t--);
}
//
/***********LED显示动态扫描函数**********/
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scan()
{
char k;
for(k=0;k<4;k++) //四位LED扫描控制
{
Disdata=dis_7[display[k]];
if(k==1){DIN=0;}
discan=scan_con[k];delay(90);discan=0xff;
}
}
//
//
/***********频率数据转换为显示用BCD码函数**********/
turn_bcd()
{
display[3]=f_data/1000;if(display[3]==0){display[3]=10;}//最高位为0时不显示
f_data1=f_data%1000;
display[2]=f_data1/100;//求显示十位数
f_data1=f_data1%100;
display[1]=f_data1/10; //求显示个位数
display[0]=f_data1%10; //求显示小数位
}
/***********控制字合成函数**********/
command()
{
concommand[1]=f_data/256;
concommand[0]=f_data%256;
concommand[1]=concommand[1]+condata;
}
/***********写入1个字节函数**********/
write(uchar val)
{
uchar i;
CE=1;
for(i=8;i>0;i--)
{
DA=val&0x01;//
_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
CK=1;
_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
CK=0;
val=val/2;
}
CE=0;
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}
/***********控制字写入1415函数**********/
w_1415()
{
write(concommand[0]);
write(concommand[1]);
}
//
//*************频率涮新*****************//
fup()
{
turn_bcd(); //显示BCD码转换
command(); //合成控制字
w_1415(); //写入1415
}
//
/***********查键函数**********/
read_key()
{
keyio=0xf0;
keytemp=(~keyio)&0xf0;
if(keytemp!=0)
{
keytemp=keyio;
keyio=0x0f;
keytemp=keytemp|keyio;
while(((~keyio)&0x0f)!=0); //
switch(keytemp)
{
case 238:{f_data++;if(f_data>1099){f_data=1099;}fup();break;}//加0.1MHZ
case 222:{f_data--;if(f_data<800){f_data=800;}fup();break;} //减0.1MHZ
case 190:{mono=~mono;if(mono){monolamp=0;}else monolamp=1;fup();break;}//立体声/单声道转换case 126:{f_data=1090;fup();break;}//预置109.0MHZ
case 237:{f_data=1070;fup();break;}//预置107.0MHZ
case 221:{f_data=1050;fup();break;}//预置105.0MHZ
case 189:{f_data=1030;fup();break;}//预置103.0MHZ
case 125:{f_data=1000;fup();break;}//预置100.0MHZ
case 235:{f_data=970;fup();break;}//预置97.0MHZ
case 219:{f_data=950;fup();break;}//预置95.0MHZ
case 187:{f_data=930;fup();break;}//预置93.0MHZ
case 123:{f_data=900;fup();break;}//预置90.0MHZ
case 231:{f_data=870;fup();break;}//预置87.0MHZ
case 215:{f_data=850;fup();break;}//预置85.0MHZ
case 183:{f_data=830;fup();break;}//预置83.0MHZ
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case 119:{f_data=800;fup();break;}//预置80.0MHZ
default:{break;}//
}
}
keyio=0xff;
}
//
//
//
/**************主函数****************/
main()
{
Disdata=0xff; //初始化端口
discan=0xff;
keyio=0xff;
DA=0; //bh1415禁止
CK=0; //
CE=0; //
for(h=0;h<4;h++){display[h]=8;}//开机显示"8888"
for(h=0;h<500;h++)
{scan();} //开机显示"8888"2秒
f_data=1000; //预置1000MHZ
monolamp=0; //开机立体声灯点亮
fup(); //频率送入BH1415
while(1)
{
read_key(); //查键按纽
scan(); //显示4ms
}
}
//
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