数字式调频收音机设计.docx

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专科毕业论文

题目：数字式调频收音机设计

完成期限：2016年1月8日 至 2016年4月20日

学习中心：嘉兴
专业名称：电气自动化技术
学生姓名：郎华勇
学生学号：132092433137
指导教师：黄凯

天津大学网络教育学院专科毕业论文
数字式调频收音机设计

第一章 引 言
收音机的发展经历了从分立元件到集成化的过程，但作为收音机的重要组成部分调谐电路和本振电路一直采用了传统的电容、电感手动调台方式。近些年来，随着无线电通信技术的迅速发展，锁相环和频率合成技术在各个领域得到了广泛的应用。由于锁相环具有跟踪特性、窄带滤波特性和琐定状态无剩余频差存在。因此在频率合成技术中采用锁相环路可以产生频率度和准确度很高的振荡信号源。现在利用这种振荡信号源产生的频率作为收音机电路的调谐频率和本振频率，则可以实现数字化收音。利用单片机控制锁相环路中的分频数就可以改变振荡信号源的输出频率，以达到调台的目的。本设计的要求主要包括以下几个方面：
1 接收FM信号频率范围88MHZ~108MHZ。
2 调制信号频率范围100HZ~15000HZ，最大频偏75KHZ。
3 最大不失真输出功率≥100mW（负载阻抗8Ω）。
4 接收机灵敏度≤1mW。
5 镜像抑制性能优于20Db。
6 能实现数字化的自动搜台、手动调台、存台和频率显示等功能。
第二章 方案设计与论证
调频收音机一般包括：天线、前端输入回路、混频、本振、中放、解调、放大和输入等部分，本设计中高放、混频、中放、解调等电路采用SONY公司生产的FM/AM收音机集成芯片CXA1019S；自动调谐、程控搜索、电台载频显示等功能由自动调谐、程控搜索、电台载频显示等功能由锁相频率合成器芯片BU2614、MCS-51系列单片机及相应的外围电路配合完成。采用专用的芯片可以使整个系统体积小、重量轻、可靠性好、灵敏度高、功耗低。
2.1 整机电路方案的设计
本设计是利用频率合成技术来完成收音机的电调谐，通过BU2614的串行口与单片机通信来改变分频比，用BU2614内部的分频器和鉴频鉴相器，与CXA1019S的本振VCO构成数控锁相环，通过改变分频比来改变接收的频点。选台和频率显示、存台等由单片机AT89C52和MAX7219、93C46芯片配合完成。系统框图如图-1：

2.2 各部分电路方案的设计
1）、收音单元 目前市场上收音机的集成芯片很多，但为了满足本设计的各项性能要求，我们采用了索尼公司生产的集成芯片CXA1019S，这种芯片运用于便携式收音机及头盔式收音机，具有接收灵敏度高、镜像抑制性能好、外围元件少、输出功率大等优点。FM时VCC=5V，工作电流为5.3mA；在VCC=6伏、RL=8欧姆时，输出功率为500mW。
2）、锁相频率合成单元 FM调频收音机的接收频率范围是88M~108MHZ,因此所选用的频率合成器芯片最高频率也必须能达到110MHZ才能满足要求。现在常见的频率合成器芯片有MC145151、MC145157、MC145158等，但它们工作的最高频率只能达到30MHZ，如果要用这些芯片来构成100MHZ左右的锁相频率合成器，则必须配合MC12009、MC12013分频器来完成，由于高频经过的线路越多越容易受到干扰。因此应尽量选用一个芯片来完成锁相频率合成功能，ROHM公司生产的锁相频率合成调谐集成芯片BU2614最高频率可达到130MHZ完全满足要求，另外该芯片内带有高灵敏度RF放大器，支持IF计数功能。
3）、显示单元 常用的显示接口电路多数由8155、8279等芯片构成，由于这些芯片与单片机连接时需要占用P0、P2口，另外采用动态扫描方式占用单片机内部系统资源比较大。为了简化单片机的外围电路，我们采用了MAXIM公司的串行8位数字静态显示芯片MAX7219构成一个6位静态显示模块，它只需占用AT89C52的三个口线，即可完成显示功能。
4）、键盘电路 由于本设计中使用的按键较多，我们采用了功能键与数字键分开识别的方式，即功能键采用查询方式，数字键采用编码动态扫描方式，这样既可以减少扫描占用的时间，又可以简化程序。
5）关机数据存储单元 根据本设计的要求，该机具有掉电后能够保存所存储电台的功能。目前市场上EEPROM类型很多如2764A、2864A等，都是并行EEPROM，体积大且不具有关电保存数据的功能。与并行EEPROM相比，串行EEPROM体积小、价廉、电路连接简单，如串行EEPROM 93C46是电擦除可编程只读存储器，具有在线擦除和改写数据功能，能满足关电保存数据的要求。另外采用串行的形式，能够节省单片机的口资源。
6）、程序运行监视单元 为了加强程序运行的可靠行，需要对程序的运行状况进行监视，以防止程序弹飞到一个临时构成的死循环中，导致整个系统完全瘫痪。因此有必要在电路中设置看门狗电路（WATCHDOG电路）监视系统的运行。现在常用的看门狗电路既有硬件构成的WATCHDOG，也有纯软件构成的WATCHDOG，但纯软件的WATCHDOG系统需要设置高级中断子程序占用较多的单片机内部资源，必将影响整机的运行速度。如果采用带有硬件构成的WATCHDOG系统，它的硬件部分完全独立于CPU之外，将大大地提高它的可靠性。
7）、电源单元 由于BU2614、CXA1019S以及单片机系统需要5V电源电压，而变容二极管需要9V以上的电压，若采用单电源+5V供电，则必须采用DC—DC模块升压得到+12V电压。

第三章 硬件系统
3.1 接收机电路
采用了本课题提供的CXA1019S芯片及其外围典型应用电路。从天线输入的信号经88MHZ—108MHZ带通滤波器滤波送入CXA1019S进行高频放大、混频、中频放大、鉴频处理，解调出音频信号。此电路是在CXA1019S典型应用电路的基础上去掉AM部分，如图-2所示：

图-2
由天线将高频信号经BPF滤波器送到CXA1019S芯片的13脚（FM高频输入），在芯片内部进行高频放大，放大后的信号由接在10脚的L1、C6、C5和VD1选频，通过改变变容二极管VD1的反向偏置电压，来改变变容二极管的电容量，以达到频率调谐的目的；接在8脚的L2、C7、C8和VD2组成FM本振选频网络，同样是通过调节变容二极管VD2的反向偏置电压来改变本振频率的；选频后的调频电台信号在芯片内部混频，混频后的10.7MHZ调谐信号在15脚输出，通过R1（330）电阻送到CF（10.7MHZ陶瓷滤波器），经其选频后送到芯片的18脚进行FM中频放大。放大后的FM信号在其内部进行鉴频，鉴频网络接在3脚的DICF两端的陶瓷带通滤波器（10.7MHZ）上，鉴频后的音频信号由24脚输出，经电容E4直接耦合到25脚。通过内部的音频功率放大最后由28脚送出给扬声器。对于音量的控制是通过音量电位器的滑动来控制的，当电位器滑动端改变时，直流电压随之改变，从而达到控制音量的目的。相关的理论计算如下：
（1）、波段覆盖系数的计算
88MHz~108MHz频率,高端频率fmax=108MHz,低端频率为fmin=88MHz,设电容的最大值为Cmax，最小值为Cmin，回路外接电容Cpx于是存在
从
有
由上式有
设Kd为波段覆盖系数则有
Kd=
Kd= Kd2=1.5
得到， 只要>1.5就可以达到要求，在结构上该可变电容器是可以实现的。
（2）、 输入调谐回路与本振回路参数选择与计算
由所给资料M-235变容二极管在2.68V~9.8V偏置电压下电容为6p~15p。
① 本振回路参数计算:变容二极管先与C8串联再与C7并联构成振荡加路的总
C(设变容二极管最大值为CVDmax、最小值为Cvdmin)即为：
∵Cmax=C7+ =29.78p、Cmin=C7+ =20.96p
Kd==1.1 =1.19
∴Kd<变容比达到覆盖系数要求。
由fmax=, fmin=,得
L2=0.086uH或0.087uH
②调谐回路参数计算：Kd==108/88=1.23
RC1的变化范围为5p~27p
Cmax=RC1max+C6+=44.78p
Cmin=RC1min+C6+=13.96p
=1.79
计算调谐回路电感L1，回路RC1与C6并联电容取值与本振回路一样为15p。
fmax=,L1=0.1uH
fmin=,L1=0.11uH
3.2 数字锁相环路部分
这一部分既是设计的重点也是设计的难点，我们利用锁相环路法来构成数字式频率合成器，应用锁相频率合成器芯片BU2614内部的数字逻辑电路把VCO频率一次或多次降频至鉴相器频率上，再与参考频率在鉴相电路中进行比较，所产生的误差信号用来控制VCO的频率，使之锁定在芯片内参考频率的稳定度上。
（1） BU2614及外围电路的分析
BU2614 PLL频率合成芯片工作于FM波段，具有低发射的噪声，低能耗的特点，并内建有高灵敏度RF放大器，支持IF计数功能。BU2614的应用为调谐器（小型元件，盒式收音机，收音设备等），特性为：
1） 内建高速预置可分频130MHZ压控振荡器。
2） 75KHZ参考晶振可保证低发射噪声。
3） 低电流消耗，（操作时4MA，PLL关闭时100MA）。
4） 提供以下7种步进频率25KHZ、12.5KHZ、6.25KHZ 、3.125KHZ、5.3KHZ.
5） 部频率测量计数器。
6） 解锁检测。
7） 三个输出口（漏极开路）
8） 串行数据输入（CE、CLK、DA）

原理框图如图-3：

CXA1019S的本振频率和调谐频率大小由BU2614锁相频率合成芯片及外
图-3
围电路控制。该方案的显著优点是频率稳定度高,当压控振荡器参数发生变化时，可自动跟踪捕捉，使频率重新稳定通过对可编程分频系数进行预置和步进，可以在好的环路性能下实现电台的程控搜索。BU2614锁相频率合成芯片工作于FM波段，具有低噪声，低能耗的特点，并且内部带有高灵敏度RF放大器，支持IF计数功能。电路如图-4所示：

图-4
BU2614的外围电路工作原理：5脚接收单片机的串行数据，该数据为12脚反馈频率FMOSC提供分频系数N，内部标准频率由串行数据位中的R0，R1，R2的不同取值确定。本设计选择R0为“1”R1为“1”，R2“1”，标准频率为25KHZ与频率FMOSC/N比较，在PD输出相位比较信号，根据PD输出端的不同状态，从低通滤波器得到相应的直流电压，该电压加在CXA1019S收音机回路的调谐和本振回路中的变容二极管上，使得调谐频率和本振频率的改变与天线BPF接出的载波信号谐振收到电台，实现电调谐功能。而本振频率通过电容耦合反馈到BU2614中使得频率锁定。
（2）锁相环的组成及工作原理
此环路是一个相位的负反馈控制系统。它是由鉴相器PD、环路滤波器（LF）、电压控制振荡器（VCO）和程序分频器（N）四个基本
部件组成。如图-5所示：

图-5
当压控振荡器的频率f0由于某种原因而发生变化时，必然相应地产生相位变化。这相位变化鉴相器中与参考晶体振荡器的稳定相位(对应于频率fr)相比较，使鉴相器输出一个与相位误差成比例的误差电压Vd(t)，经过低通滤波器，取出其中缓慢变动的直流分量V0(t)。V0(t)用来控制压控振荡器中的压控元件数值（变容二极管的电容量），而这压控元件又是VCO振荡回路的组成部分，结果压控元件电容量的变化将VCO的输出频率fv又拉回到稳定值上来。这样，VCO的输出频率稳定度即由参考晶体振荡器所决定，这时环路处于锁定状态。
A 、鉴相器PD
鉴相器是锁相环路中的关键部件。它的形式很多，但在频率合成器中所采用的鉴相器主要有正弦波相位检波器与脉冲取样保持相位比较器两种，由于脉冲取样保持相位比较器输出波纹电压小，相位比较范围在360。，因此在数字式锁相环路中常采用脉冲取样保持相位比较器做鉴相器，其作用是：用来比较输入信号电压和输出信号电压的相位，产生与两信号之间相位差成比例的电压Vd(t)≈Kd(θv-θ r)。
BU2614通过外接晶振产生75KHz的参考频率送至鉴相器，而反馈的VC（FM本振频率）经过分频器后也送至鉴相器进行比较产生一个与相位差成比例的电压送至LF环节。
B、 环路滤波器
环路滤波器，即低通滤波器，常用的形式有：RC滤波器、无源比例积分滤波器、有源比例积分滤波器。其作用是：用来滤除鉴相器输出电压中的无用组合频率分量及其它干扰分量，以保证环路所要求的性能，并提高环路的稳定性。
本设计采用RC滤波器（其电路如图-6所示）。

图-6
RC滤波器的输出经Q2放大后由VD端输出加至调谐回路和本振回路的变容二极管上。环路滤波器的输出波形如图-7：

图-7
采用RC滤波器的优点是结构简单、性能稳定、调试方便。 根据题目要求为了保证搜索到所有电台，标准频率fr设定为25KHz，本振输出频率fo为98.7 ~ 118.7MHz，可采用分频方式，环路的可编程分频器的分频比N由下式计算可得：
N=fo/fr
BU2614分频比变化范围为：

平均分频比为：

VCO为本振压控振荡器，实际测得的VCO增益为：

BU2614内部鉴相器的增益为：

环路总增益为：

固有频率为：

阻尼系数为：

取典型设计：

可求得电路中R=10，C=0.001。
C 、压控振荡器(VCO)
压控振荡器就是在振荡电路中采用压控元件作为频率控制器件，压控元件一般都是用变容二极管，它的电容量受到输入电压vc(t)的控制。vc变化时即引起振荡频率ωv变化。在一定范围内，ωv与vc之间是线性关系。在线性范围内，这一线性曲线可用下列方程表示：
ωv(t)= ω0 + KV vc(t)
在本设计中通过低通滤波器输出的直流电压控制调谐和本振的变容二极管使得调谐频率和本振频率相应的变化。变压二极管是一个PN结电容变化范围较大的晶体二极管，变容二极管工作时，两端加一个反向偏压VD；VD变化其等效电容CD也随之变化。UD增加时，CD减小；UD减小时，CD增加，VD与CD 的关系为

式中：C0为偏压VD=0时的PN结电容；为PN结接触电位差（硅管约0.7V，锗管约0.2—0.3V）；VD为外加直流偏压，n为结电容变化指数，它决定于PN结的结构和杂质分布情况，对于突变结n=1/2,对于缓变结n=1/3;对于超变结n=2或更高由式可知，在零偏压时，结电容按指数规律下降其特性如图-8：

图-8
在电路中如图调频信号发生器原理图中电感L1电容C组成了并联谐振回电路，图中加了隔直电容C5、C8，此外，C5、C8还起到高频振荡信号的耦合电容的作用，C5、C8取1000PF远远大于CD，也就是说不管变容二极管的反相偏压多么低，C5、C8>>CD永远成立。

变容二极管采取部分接入法，这种接法线性度很好。实际应用中，压控振荡特性的线性范围是有限的，超出这个范围之后，控制灵敏度将会下降。在实际应用中我们常取线性，在本电路中考滤实际使用故Uc取2.6v-9.8v段。
D、程分频器( N )
本设计利用集成芯片BU2614内部的移位寄存器构成分频器，其分频系数N由单片机程序来决定，最后通过单片机与BU2614通讯来实现。BU2614有三个串行通信端口(CE、CK、DATA)，这三个端口与单片机的通讯时序和数据传送格式如图-9：

图-9
其中R0、R1、R2位为标准频率位，本设计选择为000即25KHZ；S位为FMIN和AMIN选择开关，0表示FM输入1表示AM输入，本设计为FM，故S位为0；其余位在BU2614作为频率合成时无关，皆选为0；对于前十六个数据位(D0~D15)其传送格式为：
分频数N：从D0到D15 （当S=1时，用D4到D15位）

本设计选择为S=0，PS=0的格式。
本设计中对锁相环电路而言，其核心元件是BU2614锁相频率合成芯片。它与外围调谐回路和本振回路构成完整的锁相频率合成电路。它是通过单片机为它预置的分频比来调节本振频率的。如果压控振荡器的角频率发生变化，这时输入到鉴相器的电压和输出电压必定会产生相应的相位变化，鉴相器将输出一个与相位误差成比例的误差电压经过环路滤波器取出其中缓慢变化的直流电压，控制压控振荡器输出信号的频率，使锁相环输入与输出信号之间的相位差减小，直到压控振荡器输出信号的频率等于输入信号频率、相位差等于常数，锁相环路进入锁定状态为止。从而完成了收音机接收调谐稳频功能。
3.3 显示电路
该部分设计采用了MAX7219串行显示控制芯片，代替常规的非门驱动芯片，如74LS00，大大的简化了显示电路，实现了以最少器件、最小功耗、在最短时间内提高电路的稳定性的要求。MAX7219是串行接口8位数字静态显示芯片，功能齐全，占用系统资源少，只使 图-10
用了AT89C52的P3.3、P3.4、P3.5三个口。电路如图-10所示。
3.4 键盘电路
对于功能键的设计，我们采用了查询的方式，即将单片机89C52的P1.2~P1.7口用作功能键接口，将单片机的P0、P2口都作为I/O口使用，采用P0.6，P0.7与P2.0~P2.4构成10个编码动态扫描矩阵键，这10个键既作为数字键0~9，又作为10个存储电台的台号。另外，还利用P0.0~P0.5六个口接六个发光二极管作为六个功能键的工作状态指示。其具体的电路如图-11 所示。

图-11
3.5 掉电数据存储电路
由于串行EEPROM 93C46具有在线擦写功能，因此本设计用它来存储电台数据，使重新开机时所有存储的电台能被调出。93C46是64*16（1024）位串行存取的电擦除可编程只读存储器，具有在线改写数据和自动擦除功能；无论电源开或关，数据不丢失；其与单片机的连接如图10，主要通过端口CS、SK、DI和DE来进行通信完成。其中CS为片选线，输入高电平有 图-12
效。当CS=1时，可对芯片读写。加于CS端信号的下降沿启动片内定时电路开始擦写操作。SK为串行数据输入或输出的外加触发时钟信号输入，输入时钟频率为0~250KHZ。DI为串行数据输入端。DE为串行数据输出端，读写操作时，OUT可用作擦写状态指示相当于READY/BUSY信号，其它状态时OUT处于高阻态。BPE接高电平时片擦片写指令有效。
3.6 程序运行监视电路
程序运行监视系统又称为看门狗电路（WATCHDOG），其主要作用就是用来防止程序弹飞到一个临时构成的死循环中。WATCHDOG的特性有：
（1） 本身能独立工作，基本上不依赖CPU。
（2） CPU在一个固定的时间间隔中和该系统打一次交道，以表明系统“目前尚正常”。
（3） 当CPU掉入死循环后，能及时发觉并使系统复位。
本设计采用记数型WATCHDOG电路，其电路图如图-13。WATCHDOG的硬件部分为一独立于CPU之外的单稳部件，使用自带脉冲源的计数器构成。将555接成一个多谐振荡器，周期为t0,将CD4017接成十进制计数器，当第十个脉冲是QA 端变为高电平。单片机用一条输出端口（P3.6）输出清零脉冲，只要每次清零脉 图-13
冲的时间间隔短于十个脉冲周期，计数器就总也得不到十，QA端保持低电平。当CPU受干扰而掉入死循环时，就不能送出复位脉冲了，计数器很快记数到十， QA立即变为高电平，输出一个正脉冲使CPU复位。在这里系统的复位信号有三个：上电复位（C1、R1），人工复位（K、R2、R1）和WATCHDOG复位（P3.6），通过综合门后加到RESET端。
3.7 电源部分
选用了Linear公司的DC – DC专用芯片LT1930，并对典型电加以改进，使之能够输出+12V。电路见图-14。

图-14
3.8 单片机部分
单片机系统是收音机的核心控制部分，其任务是从键盘读取控制指令，输出相应的串行数据控制频率合成器的分频比，进而通过锁相环对调谐回路和本振回路的频率进行调整和控制，实现程控搜索、电台存储、调出电台序号、显示载频以及显示收音机的状态信息。其框图如图-15所示：
对于电台的存储，一般采用静态存储器RAM来存储信息，但是RAM在断电后会丢失数据，为此我们采用具有在线读写、断电保存功能的93C46芯片来完成存储功能。由于该收音机的接收频率为88MHz ~ 108MHz 图-15
之间，以25KHz为步长，共需测量800个频点，考虑到本地区实际情况，本系统的存储台数设置为10个。
第四章 软件系统
4.1 主程序
本设计功能键采用查询方式，数字键采用动态扫描方式。在收音机开机后，首先把上次关机时的电台调出来，并把上次关机前的各个台号存储的电台频率数据还原。然后开始动态扫描各个数字键，判断是否直接调用已存好的电台。如果有数字键按下，则调用已存在该键下的电台，并显示该电台频率。如果没有数字键按下则转入判断功能键。当有功能键按下时，则执行相应的功能。若没有功能键按下，则存储当前电台数据后再返回继续进行循环扫描。主程序流程图如图-16所示

4.2 功能键查询程序
根据设计要求，安排了六个功能键：全频搜索键、继续搜索键、指定频率范围搜索键、向上步进键、向下步进和存储键。当程序执行到功能键查询时，如果有键按下则转入各个功能键。全频搜索执行后，收音机将从88MHZ开始以25KHZ为步进向上搜索，如果没有锁台信号，则收音机将一直搜索到108MHZ才跳出。当有锁台信号时，将停留在该台上。继续搜索程序是从当前频率开始以，向上开始搜索，如果没有锁台信号，则收音机将一直搜索到108MHZ才跳出。当有锁台信号时将停留在该台上。指定频率范围搜索程序是当按下该键后，数码管自动显示“LP ”提示输入频率范围的最小值，输完数值后，按下确定键，此时将显示“HP ”提示输入频率范围的最大值，输完数值后，按下确定键，则自动地从输入最小频率点开始，以25KHz为步进进行搜索，当搜索到电台后自动转入收音状态。若输入的频率值不在本机所覆盖的频段88MHz ~ 108MHz内或输入的最大值小于输入的最小值，则显示“OP ” 提示输入错误。向上步进、向下步进程序是以25KHZ为步进进行的手动搜索。存台程序是按下该键后调用动态扫描键程序，然后按下数字键得到键号，将相应的频率存入相应的存储单元。这部分的程序流程图见附图1。
4.3 掉电数据存储程序
这部分主要包括：（1）每次开机时将93C46中存储的数据读到相应的位置。（2）每运行一次主程序中的循环扫描和功能查询后，将当前值和存台数据写入93C46芯片中。这两部分程序分别如下：
（1）、从93C46中读取数据的程序
LCALL INSB ;读取上一次关机前的数值
MOV A,#80H
ORL A,#80H
LCALL WRI ;调写指令
NOP
NOP
LCALL RDI ;读写31H中的数据
MOV 31H,A
LCALL RDI
MOV 2FH,A ;读写2FH中的数据
SETB P3.2
NOP
MOV R0,#0AH
MOV R1,#4AH
MOV R2,#82H
QUSHU: LCALL CUNTAI ;将0-9十个键中存台数据还原
INC R2
INC R2
DJNZ R0,QUSHU

（2）、将数据写入93C46中
LCALL INSB ;写允许
MOV A,#30H
LCALL WRI
LCALL INSB ;写操作
MOV A,#40H
ORL A,#40H
LCALL WRI ;调擦写指令
MOV A,31H
LCALL WRI ;将数据写入到31H中
MOV A,2FH
LCALL WRI ;将数据写入到2FH中
SETB P3.2
NOP
NOP
CLR P3.2
WAIT1:JNB P2.7,WAIT1
MOV R0,#0AH
MOV R1,#4AH
MOV R2,#42H
XIERU:LCALL BAOHU ;将0-9十个电台数据写入相应的存储单元
INC R2
INC R2
DJNZ R0,XIERU
LCALL INSB
MOV A,#00H ;写禁止
LCALL WRI
SETB P3.2

4.4 程序运行监视部分
看门狗电路主要是每隔一段时间（小于10个脉冲间隔）需要单片机P3.6输出一个脉冲使计数器CD4017复位，这样CD4017的QA端变不了高电平，表明单片机正常工作。其程序如下：
WATCHDOG:CLR P3.6 ;复位WATCHDOG
LCALL DELAY10 ;调用延时
SETB P3.6 ;允许WATCHDOG开始工作
LCALL DELAY10
JNB P3.6,WATCHDOG ;等待查询
RET
第五章 测试方法及数据
5.1 测试所用仪器
Panasonic FM/AM V-P8177A10信号发生器HP54520A，500M数字有储示波器DF93094-Y2数字万用表,DF1647信号发生器。
5.2 整机指标测试
A 最大不失真功率试，测试框图如图调频信号源输出载频分别为88、96、102、108MHz，调制频率为100Hz，1KHz，1.5KHz，输入电平为2mV的调频信号加至BPF带通滤波器。接收机分别调谐在，88MHz、96MHz、102MHz、108MHz点上改变音量电位器，使负载（8欧）两端电压波形失真为最小，记下R2两端电压U0，按下P=U2 /R，计算最大不失真功率。数据如下表所示

F/MHz

Faudio /Hz
最大不失真输出电压（V）
最大不失真输出功率（mW）

88MHz
100Hz
1000Hz
1500Hz
0.91
1.12
1.38
103.5
156.8
238.1

96MHz
100Hz
1000Hz
15000Hz
1.10
1.29
1.42
151.3
208.0
252.1

102MHZ
100Hz
1000Hz
15000Hz
1.18
1.34
1.50
174.1
224.5
281.0

108MHZ
100Hz
1000Hz
15000Hz
1.21
1.37
1.52
183.0
234.6
288.8

B、灵敏度测试，方法与最大不失真功率测试类似，调节音量电位器使接收机输出功率为100mW，减小信号源输出幅度，使输出波形恰出不失真，此时调频信号源输出电压即为灵敏度，数据下表所所示：

频率（MHz）
88
96
102
108
输出功率（mW）

100

100

100

100
信号源输出电压（mV）

0.41

0.39

0.36

0.21

C、镜象抑制比测试框图如示：
调频信号源
接收机中放输出
电 压

先测信号源输出录敏度电平，无调制信号时中频输出电压，改变频率为各频点对应的镜像频率，调节信号发生器的输出电平使中放输出电压增大到原来的标准测前后两次调频信号源输出电压比值用DB表示即为镜像抑制比。
数据如下表所示：
载波频率（MHZ）

88

96

102

108
镜像抑制比DB

35

39

42

43
5.3 功能测试
① 可实现全频段范围搜索,选择存储电台.
②可实现在特点范围搜索选择存储电台.
③可实现调用已存储的任意电台.
④有载波显示功能.
第六章 电路制作
本设计将系统分别制作在三块印刷板上：按键显示板、单片机系统板和收音机板。每个功能板上包含了各个功能块的组成元件及相应的附属器件。其制作要求和规则依据下面几条：
6.1 印刷电路板上元器件布局的原则
印刷电路板上元器件布局的好坏，直接影响到整机的性能，考虑的基本原则是：
（1） 在一般情况下，所有元器件应尽量布置在基本不焊接的一面，以便于安装、焊接、调试和维修。
（2） 收音机板上的元器件应尽量按电路顺序排列，并力求电路安排紧凑、密集，以缩短引线，这一点对高频电路尤为重要。
（3） 排列元器件的间距，应考虑它们之间可能存在的电位梯度，以防止飞弧和打火。在保证性能的情况下，元器件的布局应当平行或垂直，以求整齐、美观。
（4） 应尽量将一块完整的电路安装在一块电路板上。如果电路复杂或有屏蔽等要求，需要将电路分成几块印刷电路板安装时，则应使每个完整的有独立功能的电路安置于同一块板面上。
6.2 元器件的安装技术要求
元件在印刷板上的分布应尽量均匀，疏密一致，不允许斜排，立体交叉和重叠排列，元器件外壳和引线要保证1mm左右的安全间隙。元器件的引脚直径与印刷电路板焊孔径应有0.2~0.4mm的合理间隙，不可太大。
6.3 印刷电路板的布线原则
（1） 将公共地线布置在印刷电路板的边缘，地线至边缘留有适当的距离，除了引线的一边外，其余几边通常都布有地线。紧靠地线布置电源线及相应的滤波电路，这样可以减少电源线耦合引起的干扰，，并有利于接地。各单元的地线一般应自成回路，而又有公共的接地点，这样可以避免地电流引起的级间干扰。另外，地线一般不制成封闭的环行，以免形成一个线圈在磁场作用下产生电磁干扰。
（2） 要电路通常按单元布置在印刷电路板上。各功能部分尽可能独立，引线尽量短而直，输入与输出引线隔开，并尽可能远离。单片机的控制线一般平行分组排列，尽可能做到平直、整齐和美观。
（3） 要经常测试的地方，应设置一些单独的测试点，以便调试和维修。

第七章 测试结果分析改进措施
由于条件所限(缺少场强仪等仪器)我们所用的测试方法不是很完善,但测试结果从一定程度上反映了我们所设计的FM调频收音机的功能,各频点的灵敏度不同,我们分析可能是由于输入带通滤波器对不同频率信号衰减的灵敏度不同，接收机镜像抑制比高，我们分析认为天线输端的带通滤波器起了很大的作用。
从本调频收音机所采用的器件来实现的功能上看，还有可以改进和完善的地方，如显示采用LCD液晶显示可提供汉字信息、增加时间显示，功能键采用复合键以减少按键的数量，从整机供电，携带方便等角度考虑，整机应采用更低的电源供电。
总的来看，本设计的接收性能达到了要求，有的已远超题目的要求，控制功能基本完善。
结 束 语
通过该课题的毕业设计，使我基本掌握了锁相频率合成技术的工作原理与应用，了解了收音机的工作原理和高频电路的测量、调试方法，使我掌握了应用单片机系统进行设备的简单控制，了解有关的单片机程序编程编制的思路与方法。由于时间仓促以及实验条件的不足，本设计尚待进一步完善。通过本次毕业设计，我感觉从中锻炼了能力，学到了知识，受益非浅。
在此，我衷心地感谢李杰老师给予的精心指导和细心解答，使我顺利完成了本设计。

参考文献

[1]、杜武林 主编： 《高频电路原理与分析》
西安电子科技大学出版社，1997。
[2]、张萧文 陆淘熊 主编： 《高频电子线路（第三版）》
高等教育出版社，1992。
[3]、上海无线电三厂 编：《晶体管收音机修理与维修》
上海人民出版社，1974。
[4]、周慈航编： 《单片机应用程序设计技术》
北京航天航空大学出版社，1991。
[5]、李广第 编著： 《单片机基础》
北京航天航空大学出版社，1993。
[6]、张冠百编: 《锁相与频率合成技术》
电子工业出版社,1990。
[7]、康华光 主编：《电子技术基础》
高等教育出版社，1998。
[8]、马家辰 孙玉德 张颖 编： 《MCS-51单片机原理及接口技术》 哈尔滨工业大学出版社，1998

2、使用说明
1）、 全搜键 即自动全频搜索键，按下该键后收音机自动从88MHz开始，以25KHz为步进进行搜索。当搜索到电台后自动转入收音状态，此时按下“存储”键，再