摘要 介紹了紅外遙控數字式FM接收機的設計方法，該系統(tǒng)以微控制器avr48v10au為設計核心，與數字收音機模塊Si4702構成一個FM數字收音機系統(tǒng)，通過微控制器向Si4702和PT2315芯片寫入相關程序，實現收膏機的接收頻率調整、工作模式、音量等各項參數的設置。該電路的頻率接收范圍為87．5～108 MHz，能夠接收到10～12個電臺，具有精度高、抗干擾性強、穩(wěn)定性好等特點，具有較高的應用價值。
關鍵詞 紅外遙控；FM接收機；微控制器avx48v10au；數字收音機模塊；編程

    數字化技術是電子產品發(fā)展的趨勢。目前音頻產品基本采用模擬技術。隨著信息化技術的發(fā)展，收音機逐漸數字化、集成化、成本越來越低、體積越來越小，并在音頻廣播的基礎上還集成其它的功能，如圖文廣播等，使得在各種設備中嵌入收音機的現象更加普遍。設計將數字式FM音頻設備嵌入在家用電器上，通過紅外遙控方式實現數字調臺以及數字音量調節(jié)。該電路系統(tǒng)以AVB單片機為控制核心，以數字單片式FM模塊SI4702為接收單元，以PT2315進行D／A變換，并以TEA2025實現數字功放。整個電路系統(tǒng)具有成本低、體積小、數字化控制等優(yōu)點，具有一定的市場前景。

1 系統(tǒng)方案設計
    設計采用模塊化的設計方法，整個系統(tǒng)由主控制模塊、FM音頻模塊、電源模塊、紅外線接收模塊和數字功放模塊組成，系統(tǒng)框圖如圖1所示。

    設計的主控制模塊(MCU)用于對紅外發(fā)射器發(fā)送的信號進行解碼、頻率調節(jié)以及音量控制。FM接收模塊可以實現調頻收音機的所有功能。由于功放和控制模塊電壓需求不同，電源模塊采用雙電源供電，分別產生7．5V和3．3 V的電源電壓。數字功率放大模塊采用音頻功放芯片，設計采用立體聲輸出，故為雙通道放大。紅外線接收模塊由發(fā)射和接收兩大部分組成，應用編／解碼專用集成電路芯片進行控制操作，紅外線遙控是目前使甩廣泛的一種通信和遙控手段。由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強、成本低等特點，因而，繼彩電、錄像機之后，在音響設備、空調機以及玩具等，其他小型電器裝置上也多采用紅外線遙控。工業(yè)設備中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環(huán)境
下，采用紅外線遙控不僅安全可靠而且能有效地隔離電氣干擾。

2 系統(tǒng)實現
2．1 硬件設計
    為使設計更加直觀，采用分層設計方法，整體框架如圖2所示。

    設計采用ATmega公司生產的8位微控制器avr48v10au組成控制中心，與數字收音機模塊Si4702構成一個FM數字收音機系統(tǒng)。控制模塊是
設計的核心，通過MCU向Si4702和PT2315芯片寫入相關程序，實現收音機的接收頻率調整、工作模式、音量等各項參數的設置功能。圖2中TQFFP32．SCHDOC即為AVB單片機部分，是系統(tǒng)的核心，它與SI470X．SCHDOC的SDATA，SCLK，BUSEN，SI_RST*，SI_RDY連接。其中，SDATA，SCLK為I2C通信的信號線，還與PT2315即音頻控制模塊連接。ic．SCHDOC為電源模塊，分別為主控制模塊、FM模塊提供DVDD，為音頻控制模塊和功放模塊提供AVDD。同時，主控制模塊使用AV_PWDN與電源模塊相連，控制輸出AVDD的大小。如圖2所示，整個左右聲道信號在電路中的傳播過程，由FM模塊輸出模擬左右聲道信號，送入音效控制模塊，經音效調節(jié)后的左右聲道送入功放模塊，功放模塊進行功率放大后直接將信號輸出給揚聲器，產生雙聲道立體聲。
    AVR單片機采用內部RC震蕩，可以減少外圍電路，且功耗極低。該單片機具有ISP接口，可方便地進行在線調試和仿真。由于紅外遙控系統(tǒng)的有效距離不長，因此在硬件電路設計中，主體電路可能放在某個角落，為使紅外接收管不被遮擋，紅外接收管部分可與主體電路相分離，這樣也可以減少功放部分對紅外接收管的干擾。
    FM模塊采用Silicon Labs公司的Si4702芯片，是業(yè)界首次運用數字集成和100％CMOS處理技術，集成了從高頻放大到FM解調的全部功能，只需要外部一顆電源旁路電容就可以實現調頻收音機的所有功能，所需的電路板面積只有20 mm2。
    供電電壓要求單片機：1．8～5．5 V；Si4702 2．7～5．5 V；PT2315 6～10 V；功率放大模塊是3～15 V，所以采用雙電源，由220 V交流電經過變壓器，整流橋轉換成9 V直流，然后經過兩塊LM317穩(wěn)壓。單片機和Si4702，采用LM317穩(wěn)壓芯片提供的3．3 V電壓，功率放大模塊采用7．5 V的穩(wěn)壓模塊供電。
    音效處理使用PT2315芯片，它是一種優(yōu)質的音質處理集成電路，能在I2C總線的控制下進行音頻信號的處理，如高低音調節(jié)、左右聲道分離等，且在實際應用中基本上無插入損耗，被音響生產廠家廣泛采用。設計中，要求能對音效進行調節(jié)，其電路左右聲道完全對稱，因此采用雙聲道立體聲輸出。無論是Si4702還是PT2315，雖然它們輸出都是完整的音頻信號，但都無法達到2 x 2 W的功率要求。因此，需要在音效處理后進行功率放大。在功放模塊中，為減少不必要的干擾，設計沒有采用分立元器件而直接采用專用的音頻功放芯片TEA2025。由于是立體聲，兩個聲道需要同時放大，如果使用獨立元器件，雖然能進行功放，但不能保證兩個通道的功放一致，其兩個聲道之間可能會出現左右聲相互交擾。TEA2025是ST生產的雙聲道功率放大集成電路，該電路具有聲道分離度高、電源接通時沖擊噪聲小。外接元件少，最大電壓增益可由外接電阻調節(jié)等特點，可應用于便攜式立體聲音響系統(tǒng)中作為功率放大。設計在制作時采用雙面板布線，并大面積覆銅以減少信號的干擾，實物樣機如圖3所示。

    紅外發(fā)射器采用直接購買的普通電視萬能遙控器，接收端采用三線制的紅外接收管，分別為數據端、接地端、電源端，這樣就只要一個中斷口就能進行數據的紅外輸入。在電路中采用雙色發(fā)光二極管顯示目前的工作狀態(tài)，當為綠色時，即為正常工作，表示搜到電臺；綠色和紅色交替閃爍時，表示正在搜臺。
2．2 軟件設計
    軟件設計主要包括3部分：AVR單片機控制部分，FM部分和audio部分。其中AVR部分為設計核心，主要為I2C-avr，IRRxd-avr，timer0-avr，main。FM部分主要為Si4702-avrdrv，通過I2C方式與AVR進行通信，實現對Si4702的寄存器讀寫操作。Audio部分和FM部分類似，也是MCU通過I2C方式對音效處理寄存器讀寫操作以達到音效控制的目的。

    在軟件設計中，采用模塊化的設計方法，這樣使每個模塊之間只需要注意函數接口，便于檢查和更新。主程序流程如圖4所示。

3 功能調試及結論
    接通電源，發(fā)光二極管的綠燈和紅燈交替閃爍，電路在自動搜臺中。收到電臺時，發(fā)光二極警為綠燈，不再閃爍，兩個揚聲器能同時聽到清晰立體音。接下遙控器上的“音量+”健，可明顯感覺到聲音變大；按下“音量-”鍵，能感覺到聲音變小。當然，聲音也是有最大和最小的，如果達到其極限，繼續(xù)按音量鍵則無效。按下“power”時，揚聲器不再發(fā)出聲瞢，同時發(fā)光二極管熄滅，此時為關電狀態(tài)，再次接下“power”，揚聲器發(fā)出聲音，發(fā)光二極管發(fā)出綠光，此時為開機。按下“CH+”時，發(fā)光二極管再次閃爍，同時揚聲器聽到不同的噪聲，正在搜臺，幾秒后，揚聲器再次發(fā)出清晰的聲音，但與之前聲音已不同，同時，發(fā)光二極管也已恢復為綠色，表明換臺成功。當達到臺的最大范圍時，仍會播放當前頻道。
    設計的紅外遙控數字式FM收音機，搜索頻率范圍87．5～108 MHz，能夠接收到10～12個電臺，其中有4～5個電臺的音質效果較差，但總體達到了設計要求，說明設計方案合理、正確。該電路系統(tǒng)的創(chuàng)新點：用高集成度的芯片來裝配電子設備，其裝配密度比傳統(tǒng)的晶體管電路高，設備的穩(wěn)定工作時間也可大幅提高，同時電路成本低，只需很少的外圍器件，便可大規(guī)模生產，具有廣闊的應用前景。