TEA5767調(diào)頻接收模塊
在第15屆全國(guó)大學(xué)生智能車競(jìng)賽中，有一道比賽項(xiàng)目組別是聲音信標(biāo)。在信標(biāo)發(fā)送的導(dǎo)航信號(hào)中包括有聲音、無(wú)線調(diào)頻信號(hào)兩種。在無(wú)線調(diào)頻信號(hào)中包括有和發(fā)送的聲音信號(hào)同步的調(diào)制信號(hào)。為了方便解調(diào)出該信號(hào)，可以使用集成的調(diào)頻收音機(jī)模塊來(lái)完成。
在博文“單片調(diào)頻收音機(jī)[4]”介紹了基于RDA5807集成調(diào)頻收音機(jī)模塊。并通過(guò)該模塊來(lái)接受聲音信號(hào)以及無(wú)線調(diào)頻信號(hào)的強(qiáng)度信號(hào)。
TEA5767模塊是同學(xué)在公眾號(hào)留言詢問(wèn)的是否允許使用的調(diào)頻收音模塊，這也是允許使用的。
這兩款調(diào)頻模塊模組都可以在購(gòu)買到體積為小封裝表貼模組，相對(duì)來(lái)講，RDA5807的價(jià)格低一些，外部電路非常簡(jiǎn)單。T RDA5807模塊的外部接口定義可以參見博文“RDA5807 FM收音機(jī)模塊[5]”，相關(guān)實(shí)驗(yàn)電路板參見博文“小型化RDA5807調(diào)頻收音模塊實(shí)驗(yàn)板”。
TEA5767模塊的外部接口見下圖所示：
模塊簡(jiǎn)介
頻率范圍從76—108MHZ自動(dòng)數(shù)字調(diào)諧。高靈敏度，高穩(wěn)定性，低噪音，收音模塊。一片低功耗電調(diào)諧調(diào)頻立體聲收音機(jī)電路，其內(nèi)部集成了中頻選頻和解調(diào)網(wǎng)絡(luò)，可以做到完全免調(diào)。
在本文實(shí)驗(yàn)中的電路板是已經(jīng)集成了TEA5767調(diào)頻專用模組的電路模塊。其中集成了音頻功放（TDA1308），3.5MM音頻接口，可以直接接耳機(jī)、功放；天線接口，以及四針100mil的插針接口。因此無(wú)需再制作接口電路板，可以直接與單片機(jī)相連，完成測(cè)試。
模塊的接口定義為：
| 序號(hào) | 符號(hào) | 功能 |
|---|---|---|
| 1 | VCC | 電源 +5V |
| 2 | SDA | I2C總線的數(shù)據(jù)線 |
| 3 | SCL | I2C總線的時(shí)鐘線 |
| 4 | GND | 電源地 |
天線可以選擇：（根據(jù)自己喜好選擇 配送的天線）天線可以選擇 A （天線拉桿）型 或者 B（30CM導(dǎo)線）型（在 我們實(shí)際測(cè)試中，B（30CM導(dǎo)線）型 天線效果更好， 不推薦"拉桿型"個(gè)人感覺徒有外表。）
該模塊的詳細(xì)資料下載地址為：https://pan.baidu.com/s/17_1JqM5q7qzktZ15Ppcx6g
實(shí)驗(yàn)電路板
由于模塊需要使用I2C總線完成接收頻率設(shè)置以及其他的功能。采用STC8G1K08-SOP8單片機(jī)作為模塊I2C總結(jié)接口，同時(shí)該單片機(jī)通過(guò)UART與計(jì)算機(jī)相連，完成程序的ISP更新與測(cè)試數(shù)據(jù)的傳送。
電路的功能包括：
-
通過(guò)I2C總線對(duì)TEA5867模塊進(jìn)行控制； -
通過(guò)ADC讀取外部分壓電阻上的電壓，確定在單獨(dú)工作的情況下設(shè)置TEA5767 的三個(gè)頻率點(diǎn)：85MHz，95MHz，110MHz。 -
通過(guò)UART串口與計(jì)算機(jī)相連。
實(shí)驗(yàn)電路板如下圖所示：
通過(guò)快速制版，獲得實(shí)驗(yàn)電路如下。通過(guò)100mil的排針可以方便與TEA5767模塊在面包板上連接實(shí)驗(yàn)。
對(duì)于STC單片機(jī)的串口下載電路板，可以參見博文“STC單片機(jī)自動(dòng)下載調(diào)試器設(shè)計(jì)[6]” 。
實(shí)驗(yàn)程序
1. TEA5767 設(shè)置協(xié)議
通過(guò)設(shè)置TEA5767中的鎖相環(huán)（PLL）頻率來(lái)選擇調(diào)頻接收頻道。PLL的計(jì)算公式如下：
：PLL設(shè)置十進(jìn)制參數(shù)，寫入TEA5767內(nèi)部寄存器的數(shù)值； ：調(diào)頻電臺(tái)的頻率數(shù)值，單位Hz。 ：中頻頻率，在實(shí)驗(yàn)?zāi)K中，中頻頻率為225000Hz。 ：參考頻率，在實(shí)驗(yàn)?zāi)K中，該頻率為32768。
2. I2C總線傳輸數(shù)據(jù)幀
TEA5767通過(guò)I2C總線來(lái)讀取和寫入IC中的控制寄存器，寄存器總共有五個(gè)字節(jié)，其中前面兩個(gè)是用來(lái)設(shè)置PLL參數(shù)，其它的數(shù)據(jù)為功能控制。
設(shè)置頻率子程序如下：
void TEA5767SetFrequency(float fFrequency) {
unsigned int nFrequency;
nFrequency = (unsigned int)((fFrequency * 1000000 + 225000) / 32768 * 4);
g_ucTEA5767WriteData0[](unsigned char "0")(nFrequency >> 8);
g_ucTEA5767WriteData1[](unsigned char "1")(nFrequency & 0xff);
g_ucTEA5767WriteData[2] = 0xb0;
g_ucTEA5767WriteData[3] = 0x10;
g_ucTEA5767WriteData[4] = 0x0;
TEA5767WriteByte(g_ucTEA5767WriteData);
}
其中函數(shù)TEA5767WriteByte是將5個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)連續(xù)寫入TEA5767內(nèi)部。
在讀取TEA5767內(nèi)部的5個(gè)寄存器數(shù)值中，在第4個(gè)字節(jié)的高四位反映了模塊接收到的信號(hào)的強(qiáng)度。下面函數(shù)反映讀取TEA5767信號(hào)RSSI的過(guò)程。
unsigned char TEA5767ReadRSSI(void) {
TEA5767ReadByte(g_ucTEA5767ReadData);
return g_ucTEA5767ReadData[3] >> 4;
}
芯片內(nèi)部的RSSI數(shù)值只有四位，與輸入RF強(qiáng)度之間的關(guān)系如下圖所示。
對(duì)照RDA5807模塊，其內(nèi)部的RSSI數(shù)值為6bit，相對(duì)所獲得的精度數(shù)值比TEA5767要高，具體可以參見博文“利用 RDA5807的RSSI測(cè)量RF強(qiáng)度[7]”。
測(cè)試結(jié)果
1. 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
使用面包板將單片機(jī)測(cè)試版與TEA5767模塊連接起來(lái)如下圖所示。工作電壓為5V。
2. 讀取TEA5767信號(hào)強(qiáng)度數(shù)值
通過(guò)軟件設(shè)置TEA5767接收頻率，頻率范圍從85.0MHz到108.0MHz，每隔0.1MHz修改頻率。讀取信號(hào)強(qiáng)度數(shù)值反映了當(dāng)?shù)卣{(diào)頻廣播的分布情況。如下圖所示：
讀取的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：
fdim=[85.00,85.10,85.20,85.30,85.40,85.50,85.60,85.70,85.80,85.90,86.00,86.10,86.20,86.30,86.40,86.50,86.60,86.70,86.80,86.90,87.00,87.10,87.20,87.30,87.40,87.50,87.60,87.70,87.80,87.90,88.00,88.10,88.20,88.30,88.40,88.50,88.60,88.70,88.80,88.90,89.00,89.10,89.20,89.30,89.40,89.50,89.60,89.70,89.80,89.90,90.00,90.10,90.20,90.30,90.40,90.50,90.60,90.70,90.80,90.90,91.00,91.10,91.20,91.30,91.40,91.50,91.60,91.70,91.80,91.90,92.00,92.10,92.20,92.30,92.40,92.50,92.60,92.70,92.80,92.90,93.00,93.10,93.20,93.30,93.40,93.50,93.60,93.70,93.80,93.90,94.00,94.10,94.20,94.30,94.40,94.50,94.60,94.70,94.80,94.90,95.00,95.10,95.20,95.30,95.40,95.50,95.60,95.70,95.80,95.90,96.00,96.10,96.20,96.30,96.40,96.50,96.60,96.70,96.80,96.90,97.00,97.10,97.20,97.30,97.40,97.50,97.60,97.70,97.80,97.90,98.00,98.10,98.20,98.30,98.40,98.50,98.60,98.70,98.80,98.90,99.00,99.10,99.20,99.30,99.40,99.50,99.60,99.70,99.80,99.90,100.00,100.10,100.20,100.30,100.40,100.50,100.60,100.70,100.80,100.90,101.00,101.10,101.20,101.30,101.40,101.50,101.60,101.70,101.80,101.90,102.00,102.10,102.20,102.30,102.40,102.50,102.60,102.70,102.80,102.90,103.00,103.10,103.20,103.30,103.40,103.50,103.60,103.70,103.80,103.90,104.00,104.10,104.20,104.30,104.40,104.50,104.60,104.70,104.80,104.90,105.00,105.10,105.20,105.30,105.40,105.50,105.60,105.70,105.80,105.90,106.00,106.10,106.20,106.30,106.40,106.50,106.60,106.70,106.80,106.90,107.00,107.10,107.20,107.30,107.40,107.50,107.60,107.70,107.80,107.90]
leveldim=[4.00,5.00,6.00,5.00,5.00,5.00,5.00,5.00,5.00,6.00,11.00,8.00,6.00,5.00,5.00,6.00,6.00,5.00,4.00,6.00,5.00,5.00,5.00,5.00,5.00,6.00,12.00,6.00,6.00,5.00,5.00,5.00,5.00,8.00,7.00,5.00,6.00,9.00,6.00,6.00,5.00,5.00,5.00,5.00,5.00,5.00,4.00,4.00,4.00,5.00,9.00,5.00,5.00,5.00,5.00,6.00,6.00,5.00,4.00,5.00,9.00,5.00,5.00,5.00,6.00,8.00,6.00,5.00,4.00,4.00,6.00,6.00,6.00,8.00,7.00,6.00,5.00,4.00,5.00,5.00,6.00,6.00,5.00,5.00,5.00,6.00,5.00,5.00,6.00,5.00,6.00,6.00,7.00,6.00,8.00,12.00,14.00,13.00,11.00,7.00,6.00,6.00,5.00,8.00,10.00,8.00,5.00,4.00,6.00,6.00,9.00,12.00,8.00,8.00,5.00,8.00,11.00,8.00,6.00,5.00,6.00,6.00,5.00,7.00,12.00,5.00,6.00,7.00,6.00,7.00,6.00,8.00,10.00,9.00,6.00,6.00,5.00,7.00,7.00,6.00,6.00,6.00,6.00,7.00,6.00,7.00,11.00,7.00,6.00,6.00,10.00,7.00,6.00,6.00,6.00,9.00,13.00,10.00,6.00,6.00,6.00,5.00,6.00,5.00,6.00,5.00,5.00,6.00,7.00,7.00,6.00,7.00,7.00,6.00,11.00,12.00,9.00,6.00,7.00,6.00,6.00,7.00,6.00,6.00,6.00,5.00,6.00,6.00,6.00,11.00,9.00,5.00,5.00,6.00,6.00,6.00,5.00,7.00,6.00,6.00,7.00,6.00,5.00,6.00,7.00,7.00,6.00,6.00,7.00,7.00,6.00,10.00,7.00,7.00,7.00,7.00,8.00,7.00,7.00,7.00,6.00,5.00,10.00,13.00,11.00,8.00,6.00,7.00,7.00,7.00]
3.接收到Chirp信號(hào)波形
在實(shí)驗(yàn)中，信號(hào)板發(fā)送的調(diào)頻頻率為95MHz，設(shè)置TEA5767接收頻率為95MHz，在模塊的音頻輸出便可以觀察到有信號(hào)板發(fā)送的Chirp信號(hào)。
下圖是將接收到的Chirp信號(hào)展開之后對(duì)應(yīng)的波形。該信號(hào)耦合到單片機(jī)AD轉(zhuǎn)換器輸入端，便可以用于和麥克風(fēng)信號(hào)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，獲得聲源延遲信息。
結(jié)論
TEA5767本身還有很多其它的輔助功能，比如可以自動(dòng)搜索調(diào)頻電臺(tái)，軟件靜音控制等。在智能車競(jìng)賽中，只是應(yīng)用了它的調(diào)頻接收的功能。
TEA5767的信號(hào)強(qiáng)度分辨率只有4bit，分辨率比較低。使用該信號(hào)來(lái)判斷距離信標(biāo)的遠(yuǎn)近誤差太大。相比較而言，RDA5807接收模塊的分辨精度則會(huì)很高。但是RDA5807的RSSI的信號(hào)強(qiáng)度具有很低的帶寬，對(duì)于信號(hào)強(qiáng)度變化有比較大的滯后。
參考資料
信標(biāo)的信號(hào): https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/105575349
[2]聲音信標(biāo)長(zhǎng)啥樣子？: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/105207528
[3]聲音信標(biāo)調(diào)試: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/105004283
[4]單片調(diào)頻收音機(jī): https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/104131905
[5]RDA5807 FM收音機(jī)模塊: https://blog.csdn.net/zhuoqingjoking97298/article/details/104116006?depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromBaidu-3&utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromBaidu-3
[6]STC單片機(jī)自動(dòng)下載調(diào)試器設(shè)計(jì): https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/105543574
[7]利用 RDA5807的RSSI測(cè)量RF強(qiáng)度: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/104122851
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