物美价廉的高保真小型FM发射台

　　专业级调频发射设备常因体积较大、价格昂贵等原因而无法普遍应用，为此结合功能要求，选用AT89C51单片机、Rohm公司的第二代发射芯片BH1417和QH2001型128x64液晶显示等器件，设计并制作了一款体积小巧、价格低廉、中文显示、操作简单的高保真小型FM发射台，以适用于家庭、教室等小环境内进行立体声音频信号的短距离发射。

　　1. 系统硬件电路设计

　　硬件系统由三个模块构成：控制模块、发射模块、LCD显示模块(LCM)设计如下图所示。

　　1.1控制模块
　　
　　控制模块主要用于选择发射电路的频段和控制LCD液晶显示，采用单片机最小系统，主控芯片利用ATMEL公司8位单片机AT89C51，单片机P3口的P3.
　　
　　4~P3.7口用来控制发射模块输出的载波频率：P3.0~P3，3口接键盘端口用来确定载波频点；P1和P2口接LCD液晶显示模块。控制电路原理图如下图所示。本电路属于通用接法，在此不做详细介绍，读者可以参阅《电子制作》中相关文章中的电路说明。

　　
　　1.2发射模块
　　
　　ROHM公司的第二代发射芯片BHl417集成了立体声放大器、立体声编码器、数字锁相环、VCO、射频宽带放大器，使得其调频性能可以达到专业水准级。

　　对BH1417的(15~18)脚的高、低电平进行不同的选取，可得到相隔200KHz的高频载波。这里选取四个载波频率，分别为：0101-107.lMHz，1101-107.3MHz，0011-107.5MHz，1011-107.7MHZO为了提高发射距离与效果，在输出端可采用NEC公司生产的专用集成电路UPC1651(最高工作频率为1GHz~1.2GHz，功率增益16~19dB，NF=5.5dB)作RF宽带放大发射器。发射模块电路原理如下图所示。

　　
　　1.3LCD显示模块本系统选用
　　
　　QH2001型l28x64LCD，并采用KSOlO8B及其兼容控制驱动器，指令系统比较简单，控制电路接法也比较简单。

　　2.系统程序设计
　　
　　2.1程序功能要求
　　
　　
　　程序设计的基本要求：在LCD显示屏的上方显示“LCD调频发射台”；中间显示“频率1：107.lMHz”，其中“频率1和107.lMHz”的数字要随相应按键的按下变化而变化，下方显示“重庆电子工程职业学院”。LCD具体显示与按键盘上对应的频段如下图所示。

　　2.2主程序
　　
　　#defineSETX#defineSETYOx40/*X定位设定指令(页)*/Oxb8程序采用C语言编写，运用模块化、结构化设计。主程序的流程图如下图所示。

　　
　　2.3定义的其它函数
　　
　　为了实现程序的功能，还需定义LCM初始化函数、LCM清屏函数、忙等待函数、命令输出到控制口函数、LCM数据输人程序、LCM字符点阵码数据输出函数、LCM数据显示位置函数、LCM字串输入函数、LCM显示函数、定时器中断函数等子程序。

　　2.4程序清单

　　3.调试与参数测试
　　
　　3。1软件调试
　　
　　使用Keil编译器首先对各子程序进行调试，然后使用工具自带的软件仿真功能，对整个项目程序进行软件仿真调试，设置断点，观察程序运行的数据变化和端口的输出情况是否达到设计要求。
　　
　　在调试过程中，务必定义出正确的字模及其代码，否则，LCD上将无法正确显示。可使用汉字字模提取工具，定义如下参考字模：
　　
　　“调频发射台”字样可生成宋体12号16行*16列的汉字代码，“数字(0~9)与字母{LCD、MHz)”可生成16行*8列的代码：“重庆电子工程职业学院”可生成宋体9号12行*16列的代码。
　　
　　由于软件仿真调试并不直观，可采用硬件仿真器对程序进行实时仿真调试：方法是：首先将LCD模块和按键盘与控制电路进行连接，接着取下集成块座上的单片机，将硬件仿真器的仿真头插入单片机的集成块座上，最后通电进行程序实时调试。这种调试可立即验证修改程序的结果，也避免了反复烧写程序的麻烦。
　　
　　3.2硬件调试　　
　　
　　首先将发射电模块的输入端对地短路，使N2的(15)、(17)脚接地，N2的(16)、(18)脚接+5V，则理论上应输出107.1MHz的载波频率。如果不准，利用频率计测试N4(UPC1651)的输出端，用无感启子反复调节L1中的磁芯，使载波频率达到最佳值。如果所调载波频率偏差较大，则N2内部锁相环频率锁定不稳，从而使得接收质量变差。
　　
　　然后向发射模块输入音频信号源，比如：MP3播放器的输出信号，将音量调到最大，同时用调频收音机进行效果接收。改变R4、R5和R1O、R11分压电路的阻值，可获得合适的输入信号电压。调整W1的电阻值，可获得合适的语音合成信号电压，以接收机收到话音清晰的左、右立体声为准。
　　
　　最后加入控制模块，改变发射台和接收器波段，各段都应收到清晰的立体声音频，若效果不理想，可微调电感L1的磁芯。调试完毕后用高频蜡封住磁芯，防止松动而使得参数变化。
　　
　　3.3参数测试
　　
　　使用万用表、频率计对输出电平和载波频率进行测试，其结果如下表所示。

　　
　　可见，频率稳定度高，能够达到接收要求。为了达到最佳接收效果，在实现过程中还应注意如下问题：
　　
　　(1)要求直流电源稳定且纹波较小，否则会严重影响接收质量。
　　
　　(21LC参数选择十分关键，由于PLL{锁相环)的锁定范围不可能是无限的，VCO(压控振荡1回路中的LC参数十分关键。如果电感L1、VD1的参数选择不当，那么PLL也不能把电路振荡的中心频率拉回到预设值。为了获得FM高端的载波，可选用FVlO43变容二极管，其参数可满足四个频段要求。绂圈L1可利用0.13mm的漆包绂在φ2mm带可调磁芯的骨架上绕2.5圈构成，需加屏蔽罩。
　　
　　(3)发射模块需使用金属屏蔽盒中进行屏蔽，信号引出至拉竿天线连接处用屏蔽电缆，以防止干扰。
　　
　　通过无线发送方式，将任何的音频设备(MP3、随身听等)或音视频设备(DV、电视机等1播出的立体声音频信号，通过调频(FM)方式发射出去，在10米左右的范围内，用带有调频(FM)功能的接收器(如调频收音机、汽车收放机等)，将频率调整到与小型发射台相同的频点上，便能接收到专业水准的立体声音频。由于与专业调频发射台相比，具有价格低、体积小、又能达到专业发射台的性能，市场应用前景十分看好。

本文关键字：发射台  无线-遥控类，电子制作 - 无线-遥控类