短波调频接收机毕业设计

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1、河南机电高等专科学校毕业论文 河南机电高等专科学校毕业设计论文论文题目： 短波调频接收机系 部： 电子通信工程系 专 业： 通信技术 班 级： 2003级1班 学生姓名： 刘小鸽 学 号： 0346117 指导教师： 于圣学 2006年5月1日摘要本设计以MC3361B为核心完成混频、中放和解调，以频率合成方法产生高稳定度的本振，以D/A转换方法控制输入调谐回路的谐振频率,从而实现电调谐。采用MCS-51系列单片机作为主控器与锁相频率合成器MC145155-2配合完成多种程控搜索、电台存储和载波显示等功能；以串行E2PROM实现电台数据存储并永久性保存；数字电位器的引入实现了数字音量调节。本文

2、对短波调频接收机的整体设计方案进行了全面详细的分析与论证，其中着重阐述了各个单元电路的原理，要求和功能。关键词：短波 调频 接收机ABSTRACT This design takes MC3361B as the nucleus to accomplish the mixing and in puts the reconcilation accent , with the frequency compounding method is given rise to the local oscillation of high degree of stability , with the reson

3、ant frequency of harmonious return circuit of D/As transfer approach control input , thus realizes electric tuning . Using MCS-51s series oneboard computer to accomplish merit abilitys such as many kinds of SPC searchs , transmitter-receiver holdings and carrier wave display etc as owners accuse war

4、e and lock phase frequency synthesizer MC145155-2s cooperation With serial E2PROM realizes transmitter-receiver data storage and permanence and preserves Numeral potentiometre is led realizing numeral volume to adjust . This text has carried on overall detailed analysis and demonstration to the enti

5、re design scheme of short wave frequency modulation reception machine , and among them stresses expounding the principle of each cell circuit , requirement and merit ability.Keyword : short wave frequency modulation reception machine目 录摘要.绪论1第1章 方案设计与论证21.1 调谐方案设计21.2 单片机自动选台及搜索功能设计31.3 方案的确定3第2章 主要

6、指标定义52.1 频率调制52.2灵敏度52.3音频输出功率和谐波失真52.4调制接收带宽52.5选择性62.6镜像抑制比6第3章 硬件实现73.1 FM(调频)/IF(中频)部分电路73.2 输入回路83.3 本振部分电路83.3.1 频率合成原理93.3.2 MC145155-2集成电路103.3.3 环路滤波器的设计11第4章 单片机系统设计134.1 单片机134.1.1 MSC-51系列单片机基本结构134.1.2 AT89C52154.2键盘和显示184.2.1键的消抖194.2.2 键的保护194.3 电台存储和调出204.4 本振频率控制204.5 谐振回路变容二极管反向偏置电

7、压控制20第5章 测试方法与数据及测试结果分析215.1 测试仪表215.1.1 SX2172交流毫伏表215.1.2 SX2173交流微伏表215.1.3 HP 33120A Function Generator/Arbitrary Waveform Generator215.2 测试仪表的连接和输入输出225.3 性能测试225.4 功能测试245.5 性能测试结果分析255.6 功能测试结果分析25结论/展望26致谢27参考文献28附录29附图129附图230附图330附图431绪论无线电接收机是无线电系统的主要部分。其类型也是多种多样的，可按调制方式，波长等方式分类。随着微电子技术和计

8、算机技术的进步，特别是单片微型计算机的出现和发展，微型计算机在工业自动化控制、智能化仪器仪表、机电一体化等方面的应用愈来愈广泛，成为进行老产品技术改造，新产品研制与开发的重要技术手段，并取得了十分明显的技术效果和可观的经济效益。本电路还用到了MSC51系列单片机。自从无线电技术问世以来，它对社会生产和人类生活产生了深刻的影响。随着科学技术的不断发展，无线电技术，或者更广泛的说无线电电子学已广泛应用于国民经济、军事和日常生活的各个领域，技术水平也越来越高。本文主要介绍短波调频接收机。其以PLL频率合成方式产生稳定的本振，同时以电压合成方式控制输入谐振回路的谐振频率，从而实现电调谐。混频、中放、解

9、调和功放选用专门的FM解调芯片和功放芯片，加以适当的外围电路。为了对PLL、D/A进行控制，同时实现程控搜索、电台存储等功能，采用MSC51系列单片机，并配以键盘和显示电路。本文对短波调频接收机的整体设计方案进行了全面详细的分析与论证，其中着重阐述了各个单元电路的原理，要求和功能。第1章 方案设计与论证短波调频接收机一般包括：天线、前端输入回路、混频、本振、中放、解调、放大和输出等部分。输入调谐放大器和本振对整机性能和功能影响较大，这两部分电路直接影响接收机的选择性、镜像抑制比。调谐方式的选择，则决定了整机能否实现程控搜索等功能。下面对调谐方案进行设计和论证。1.1 调谐方案设计方案一：用D/

10、A转换或数字电位器产生一定的电压改变晶体管或变容二极管的结电容，从而改变选频回路和本振的振荡频率。这种方案可以实现程控搜索等功能，但由于D/A转换器和数字电位器的位数一般较低，所以难以得到精细的控制电压，再加上变容二极管的非线性，使得控制电压与谐振频率之间一般是非线性的关系，从而使控制电压的产生和载频确定都很困难。稳定性不好。方案二：手动调谐。通过手动调节双联电容来改变输入回路的谐振频率和本振频率，或调节精密电位器产生一定的偏压改变变容二极管或晶体管的结电容，使谐振频率发生变化。其优点是调谐简单，使用者可以根据收听效果进行调节，获得最佳的效果；缺点是难以实现程控搜索等智能功能，而且由于频率的稳

11、定度取决于LC振荡器的稳定度，而LC振荡器的频率稳定度较低 ，导致本振频率漂移现象严重，接收性能不稳。方案三：锁相环频率合成方式。该方案的显著优点是频率稳定度高，与晶体振荡器的稳定度相同，可达 106 以上，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。通过对可编程分频器的分频系数进行预置和步进，可以实现电台的程控搜索，并且可以准确知道本振或载频的频率。如果采用小数分频（如用相位累加和脉冲吞除技术），可以在好的环路性能下实现微小的频率步进。比较以上三种方案，很明显：方案三的锁相频率合成方式优于方案一和方案二。采用方案三加上单片机可以实现发挥部分所要求的程控搜索、电台存储、载频显示

12、等功能，而且有专门的锁相环频率合成器可用。故本振部分电路选择锁相环频率合成方式。从理论上讲，输入选频回路也可以由本振部分锁相环中的低通滤波器输出电压来控制，但是由于变容二极管的非线性，以及两部分电路的参数调整困难，实际上难以采用。因此输入回路谐振频率由单片机通过D/A转换的输出电压来控制。1.2 单片机自动选台及搜索功能设计单片机自动选台及搜索功能是本系统颇具特色的部分，如何定位信号是一个问题。通常最容易想到的方法是通过接收电路的音频信号有无来判别电台的频率，由单片机加以识别和控制。这里有两个问题需要考虑：一个是噪声问题；另一个是接收机带宽与本振频率分辨率的关系。由于一般的接收机都有静噪电路，

13、但是静噪电路有较长的时间滞后，在无电台信号到静噪电路起作用来关闭音频输出之间，接收机可能产生多个猝发噪声，所以单片机在判别有无信号到电台定位之间，需要加以相当长的延迟，这样就延长了搜索时间。我们采用硬件来解决这个问题，用一个峰值检波器加电压比较器来判别是信号还是猝发噪声（后者由于脉宽较窄，电压平均值低，不能作用电压比较器）。另一方面，由于接收机的带宽大于本振频率分辨率。检测到信号后还应当加以适当的频率偏移调节。这样，才能保证较高的音频信号质量。1.3 方案的确定综合以上分析和论证，本设计完整的方案为：以PLL频率合成方式产生稳定的本振，同时以电压合成方式控制输入谐振回路的谐振频率，从而实现电调

14、谐。混频、中放、解调和功放选用专门的FM解调芯片和功放芯片，加以适当的外围电路。为了对PLL、D/A进行控制，同时实现程控搜索、电台存储等功能，采用MSC51系列单片机，并配以键盘和显示电路。系统框图如图1.1所示。高频调谐放大器及选频回路455kHz陶瓷滤波器正交线圈静噪电路有源滤波器音频放大器功率放大器解 调限幅放大器混频器本振VCO低通滤波器频率合成器检波比较D/A转换器单片机串行EEPROM键盘显示电路图1.1 系统总框图第2章 技术指标定义2.1 频率调制调频就是使载波的频率按照调制信号的变化规律而变化，而载波幅度保持不变。 调频指数表示调频波瞬时频率随调制信号变化的程度，从理论上讲

15、，调频波的频谱占据无限大的频带，但由于调频波的频带宽度与调制指数无关，当mf1时，它的频谱包括载波频率和两个旁频，该频带宽度与调幅波相当，通常把这种调频称为窄带调频。2.2灵敏度灵敏度是衡量接收机接收弱信号的能力的指标。在调频信号输入的情况下，接收机正常工作时的输出应具有足够的功率和信噪比。由于接收机的输出信号必定伴有噪声，两者无法分开，也就无法测量信噪比。实际测量的信号必然包括了信号S、噪声N和失真D诸分量，即测得的是SND。因此接收机输出端只能测得所谓信纳比，即（SND）/（ND）。按定义和测试方法的不同，灵敏度定义也有多种，常用可用灵敏度来衡量。其定义如下：接收机输出端达到规定的信纳比（

16、例如12dB），且输出功率大于额定输出功率50%以上，输入端所需标准测试信号的最小信号电平，称为可用灵敏度；这里所说的标准测试信号是指调制音频为1kHz、频偏为额定频偏、载频等于接收机工作频率的调制信号。2.3音频输出功率和谐波失真 音频输出功率是指接收机输入信号为标准测试信号，接收机输出端能提供的最大不失真（符合规定指标）音频功率。谐波失真是指输出音频功率为额定功率时的输出音频信号失真系数，一般要求谐波失真10%。2.4调制接收带宽 接收机的带宽是由中频滤波器决定的，这个带宽不难用未调载波来测定。但是在实际工作中，输入接收机是调频波，它的频谱占有一定的宽度。随着输入信号频偏的加大，信号频谱所

17、占的宽度也加大。当它超过中频滤波器的带宽较多时，解调输出的失真就严重，将导致输出信纳比的下降。 为了实际放映接收机带宽对接受调制信号频谱的影响，专门定义一个叫做“调制接收带宽”的性能指标。2.5选择性接收机的选择性表示选择有用信号抑制干扰信号的能力，它的好坏影响了接收机灵敏度和抗干扰能力，通常由中频滤波器来保证。2.6镜像抑制比镜像频率是指比本振频率高（或低）一个中频的干扰信号。由于接收机采用超外差式接收，镜像干扰频率必须采取措施进行有效抑制，通常由输入回路的特性来保证。第3章 硬件实现3.1 FM（调频）IF（中频）部分电路这部分电路完成混频、中放、解调和静噪等功能，为此选用Motorola

18、公司的低功率窄带FMIF芯片MC3361B，其内部包含混频器、限幅放大器、正交鉴频器、有源滤波器、静噪电路，只需要较少的外部元器件即可构成FM/IF电路。为了防止外部干扰，这部分电路和输出回路都用印刷电路板制作，印刷电路板四周大面积接地，并用金属壳屏蔽，输入输出险峻用电缆。电路可见附图1所示。MC3361B是小功率窄带调频中放集成电路。适用于调频双工通信设备中，无绳电话机及遥控控制等作调频中放电路用。MC3361B集成电路的内电路方框图如图3.1.1所示。MC3361B集成电路的引脚功能及数据如表3-1-1所示。混频器10016V静噪触发解调器1 2 3 4 5 6 7 816 15 14 1

19、3 12 11 10 9限幅滤波AFAMP图3.1.1 MC3361B的内电路框图表3-1-1 MC3361B集成电路引脚功能及数据引脚符号功能电压（V）1Crystal OSC晶振输出端82Crystal OSC晶振输出端733Mixer OSC混频器输出端754VCC正电源输入端85Limiter Input限幅器输入端76Decoupling去耦端77Decoupling去耦端78Quad Coil鉴频线圈89Demodulator解调器输出端310Filter Input滤波器输入端0811Filter Output滤波器输出端3312Squelch Input噪声抑制输入端1513S

20、can Control扫描控制端014Audio Mute音频噪声3515GND地016Mixer Input混频器输入端173.2 输入回路输入回路为高频调谐放大器，为了改善其选择性，解决其增益和通频带之间的矛盾，采用双调谐回路谐振放大器，初次级之间采用电容耦合，按照题目所要求的通频带和选择性进行设计，电路可见附图2所示。该电路中的双调谐电路，电容C用变容二极管BB139代替，用单片机部分的D/A变换器产生的控制电压加以调谐，当变容二极管两端的电压发生变化时，其结电容也随着发生变化，从而实现频率的变化，以达到跟踪本振信号而抑制镜像频率的目的。3.3 本振部分电路本振部分电路采用PLL频率合成

21、电路，选用了Motorola公司的串行输入PLL频率合成器ML1451552，其内部包含参考振荡器、可变参考频率分频器、数字相位检测器、14比特可编程序N计数器，为接收串行输入数据所必要的移位寄存器和锁存电路，其串行输入与单片机的串行外围接口（SPI）兼容，分频比N可从3变化到16383。根据所要求的8kHz的通频带，为了实现步进搜索，步进频率选取4kHz较为合适，这样可以保证搜索到所有电台，同时又不会使搜索时间过长。3.3.1 频率合成的原理所谓频率合成，是对一个或多个基准频率进行的加、减（混频）、乘（倍频）、除（分频）运算，从而得到所需频率。频率合成的方法可分为直接合成法和间接合成法直接合

22、成法是通过倍频器、分频器、混频器对频率进行加、减、乘、除运算，得到所需频率。这种合成方法的优点是频率转换时间短，并能产生任意小的频率增量。但它的缺点是合成的频率范围受到一定的限制，而且倍频、混频电路产生的谐波、噪声使滤波电路复杂。间接合成法是利用锁相环路的窄带跟踪特性来得到不同的频率，通过CPU控制可获得不同的频点。它的原理是应用数字分频器把压控振荡器的频率降低至鉴相频率上，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压控振荡器的频率，使其锁定在参考频率的稳定度上，图3.3.1为采用锁相环构成的频率合成器原理框图。下面以可变分频器的分频系数N1的情况，说明构成该合成器的锁相环的工

23、作原理。当压控振荡器VCO的输出频率v 与基准振荡器的频率r相同，即vr时，两信号相位差固定不变，鉴相器PD输出的误差电压Ud为直流电压，通过低通滤波器滤除干扰噪声信号后，作为控制电压去控制VCO，使v与r同步。因此，锁相环的输出频率及其稳定度均与基准频率相同，这时称锁相环处于锁定状态。当r由于某种原因发生变化时，v与r之间的相位差变化，PD输出误差电压Ud，这个误差电压使VCO频率v不断改变，向r靠近，一直到vr，这个过程叫做捕捉过程（也叫做锁定过程）。捕捉过程所需的时间，就是捕捉时间。如果分频器的分频系数为N，接到鉴相器的基准信号的频率为r，则压控振荡器的输出振荡频率变为vNr，改变分频器

24、的分频系数N，压控振荡器的振荡频率v依上式作相应的变化。参 考振荡器鉴相器PD低通滤波器 LPF可变分频器压控振荡器 VCOrUdv图3.3.1 频率合成器原理框图3.3.2 MC1451552集成电路MC145155-2是具有双模分频比预置定频器的锁相环频率合成器集成电路。适用于高频通信设备作频率合成器用。它的引脚功能见下表3-3-1所示。表3-3-1 MC145155-2集成电路的引脚功能及数据引脚符号功能1FIN压控振荡器高频信号输入端2VSS接地线3VDD电源电压输入端（39V）4PD1锁相检测状态信号输出端5RA0此三脚为一组3位二进制数代码，用以决定基准频率的分频数6RA17RA2

25、8PD2锁相检测状态信号输出端，且与4脚效果相同9PD310FV基准比较频率信号输出端11N0这几只脚与1620脚、2225脚为14位二进制数代码，N0为最低位，N13为最高位，此组二进制数大小决定压控振荡器输入信号计数器的分频数12N113N214N315N416N5见1115脚中说明17N618N719N820N921T/R发送接收偏离附加数值，当此脚电平为低电平时，将有一附加数值856被加至N二进制数中，从而产生频率偏离22N12见1115脚中说明23N1324N1025N1126OSCOVT基准信号输入输出端27OSCIN锁定状态输出端，当此环路进入锁定状态时，输出为高电平28LD3.

26、3.3 环路滤波器的设计调频输入信号载频范围为 8MHzo10MHz根据超外差接收的原理，可知本振频率为 L= C- I选取中频频率fI455kHz,则 7545kHzL9545kHzMC145155-2分频比变化范围为Nmin=1886Nmax=2386平均分频比为 N=（Nmax+Nmin）/2=2136环路模型如图3.3.2所示PDLFVCONrLKKVCON+eout图3.3.2 环路模型VCO为LC压控振荡器，实际测得VCO增益为KVCO=20.33106rad/sVMC145155内部鉴相器增益为 K=环路总增益为 K=环路滤波器为二阶有源低通滤波器，如附图3所示。其传输函数为F(

27、s)= 总的回路传输函数为 H(s)= 固有频率为 = 阻尼系数为 对于典型设计，有 此时环路带宽窄，环路相位噪声小，有利于改善解调输出的质量，但环路捕捉时间长。为了减小环路捕捉时间，取 当0.8，C=4.7F，R=4kHz，可以求得 R1=6.5k， R2=27.12 k实际选取 C=4.7F， R1=6.5k， R2=27 k。本振部分的电路见附图4所示。第4章 单片机系统设计单片机系统的任务是：从键盘读取控制指令，对调谐回路和本振的频率进行调整和控制，实现程控搜索、电台存储和调出、电台序号和载频的显示。具体设计如下：4.1 单片机 选用MSC-51系列，由于实现的功能较多，程序较长，选用

28、了AT89C52，其内部有8KE2PROM、256 字节RAM。4.1.1 MSC-51系列单片机基本结构4.1.1.1 MCS-51单片机系列MCS-51系列单片机虽已有10多种产品,但可分为两大系列: MCS-51子系列与MCS-52子系列。MCS-51子系列中主要有8031、8051、8751三种类型。而MCS-52子系列也有三种类型8032、8052、8752。各子系列配置见下表4-1-1所示。表4-1-1 MSC-51系列单片机配置一览表系列片内存储器（字节）定时器计数器并行I/O串行I/O中断源制造工艺无ROM片内ROM片内EPROM片内RAMMCS-51子系列803180514K

29、87514K128216位48位15HMOS80C3180C514K87C514K128216位48位15CHMOSMCS-52子系列803280528K87528K256316位48位16HMOS80C23280C528K87C528K256316位48位17CHMOS 表4-1-1中列出了MSC-51系列单片机的两个子系列，在4个性能上略有差异。由此可见，在本子系列内各类芯片的主要区别在于片内有无ROM或EPROM；MSC-51与MCS-52子系列间所不同的是片内程序存储器ROM从4KB增至8KB；片内数据存储器有128个字节增至256个字节；定时器计数器增加了一个；中断源增加了12个。另

30、外，对于制造工艺为CHMOS的单片机，由于采用CMOS技术制造，因此具有低功耗的特点，如8051功耗约为630mW，而80C51的功耗只有120 mW。4.1.1.2 MSC-51系列单片机内部结构P3.0P3.7P1.0P1.7 MSC-51系列单片机内部结构框图如图4.1.1所示。P0.0P0.7VSSVCCP3.0P3.7P1.0P1.7XTAL2XTAL1PSENALEEARESETXTALVSSVCCP2.0P2.7P3.0P3.7P1.0P1.7图4.1.1 MCS-51系列单片机内部结构框图分析图4.1.1，并按其功能部件划分可以看出，MCS-51系列单片机是由8大部分组成的。图

31、4.1.2为按功能划分的MCS-51系列单片机内部结构简化框图。 图4.1.2 MCS-51系列单片机内部结构简化框图4.1.1.3 单片机外部引脚说明MCS-51系列单片机芯片均为40个引脚，HMOS工艺制造的芯片采用双列直插（DIP）方式封装。CMOS工艺制造的低功耗芯片也有采用方型封装的，但为44个引脚，其中4个引脚是不使用的。 MCS-51系列单片机的40个引脚中有2个专用于主电源的引脚，2个外结晶体的引脚，4个控制或与其它电源复用的引脚，以及32条输入输出I/O引脚。4.1.2 AT89C524.1.2.1 基本特性l 与MCS-51单片机兼容l 片内有8KB在系统中可重新编程的Fl

32、ash程序存储器，可擦/写1000次以上l 全静态逻辑，工作频率范围024MHzl 三级程序存储器加密l 256字节片内RAMl 32个可编程I/O端l 三个16位定时/计数器l 有6个中断矢量，允许8个中断源l 一个全双工串行口l 提供与工业标准80C51兼容的指令集和引脚布置。图4.1.3是AT89C52的引脚图。它的P1.0和P1.1增加了新的功能。图4.1.3 AT89C52的引脚图AT89C52在性能的各个方面都与AT89C51兼容，并在AT89C51的基础上增加了一些新的特性，下面就两者的不同之处进行介绍。4.1.2.2 比AT89C51增强的特性1）有两个引脚扩展为多功能口线l

33、P1.0新增加两个功能。除原有的I/O功能外，第二功能是作为Timer2的外部定时/计数脉冲输入端T2，该引脚的第三功能是可以做为可编程时钟发生器的时钟输出端。l P1.1引脚的第二、三功能是触发T2陷阱方式和计数方向的外部控制端（T2EN）。2）关于T2的特殊功能寄存器l Timer2控制寄存器T2CON（0C8H）：TF2EXF2RCLKTCLKEXEN2TR2C/CP/ MSB LSBl Timer2工作方式寄存器T2MOD（0C9H）：T2OEDCEN MSB LSB4.1.2.3 AT89C52 Timer2的多工作模式与AT89C51相比，89C52的Timer2是一个很有特色的定

34、时计数器，它主要有四种工作模式，而每种工作模式下又不止一种用法，如果使用得当将会使整个单片机的应用增色不少。1）陷阱工作模式Timer2与Timer1和Timer0在结构和工作模式上都有了较大的变化，陷阱工作模式特性中的一个。当T2CON寄存器的CP/1且RCLK位和TCLK位为0时，Timer2进入陷阱工作模式。其内部电路结构如图4.1.4所示。EXEN2TIMER 2中断C/0图4.1.4 Timer2陷阱工作模式内部电路结构2）自动重加载（加/减定时/计数器）工作模式Timer2的自动重加载方式与Timer1和Timer0的自动重加载方式不同，Timer2是16位的自动重加载而后者只有8

35、位，Timer2可以加法计数也可以控制为减法计数，而后者只能做加法计数。当T2CON寄存器中的CP/0且RCLK位为0时，Timer2进入16为自动重加载工作模式。4.2 键盘和显示使用键盘和显示扩展芯片8279，设置了7位LED数码管显示电台序号和载频，4个发光二极管显示接收机工作状态 ，12个按键接收控制命令。列举如下：三位LED：显示电台序号四位LED：显示载频四个发光二极管亮分别表示：半自动搜索过程中、半自动搜索到某一电台、全自动搜索过程中、全自动到某一电台。12个按键的功能依次为：Display:显示存储的电台序号及载频S1：全范围搜索自动存储（全自动搜索）S2: 全范围搜索选择存储

36、（半自动搜索） S3：按预置频率范围搜索Down:设置频率范围下限Up:设置频率范围上限Store:存储电台Stop：停止搜索Goon:继续搜索Move:移位Add:加1Dec:减18279能同时执行键盘与显示器操作；扫描式键盘工作方式，扫描器传感器工作方式；有8个字节的键盘先入先出存储器（FIFO）；带触点去抖动的二键封锁或N键巡回功能；2个8位或1个16位的数字显示器；1个16位字节的字符显示器；可左1右1输入的16字节显示RAM；工作方式可由CPU编程设定；由键盘输入产生中断输出，任一引脚对地电压0.5+7V，功耗1W。在单片机应用系统中，键盘使人机交互的重要组成部分，用于向单片机应用系

37、统输入数据或控制信息。键盘形式一般有独立式键盘和矩阵式键盘两种。独立式键盘的结构比较简单，但是它占用的资源比较多，通常用在按键数量比较少的场合中，大多数单片机采用这种键盘方式；矩阵式键盘的结构相对于独立式键盘的结构要复杂许多，但是它占用的资源比独立式键盘占用的少，通常用在按键数量比较多的场合中。4.2.1键的消抖由于键的按下与释放都是通过机械点的闭合与断开来实现的，因为机械触点的弹性作用，在键的闭合到断开，或是从断开到闭合的瞬间均有一个抖动的过程，所以键的闭合与断开会产生如图所示的电压波形，抖动的时间一般为5-10ms。这个抖动对判断按键是否按下或释放将会产生较大的影响，因此必须消除键的抖动，

38、只有 图4.2.1 抖动波形这样，才能可靠的判断按键的状态。在单片机应用系统中，消除键的抖动有硬件消抖和软件消抖两种方法。硬件消抖的方法主要是加消抖电路，从根本上避免抖动得产生，主要利用R-S触发器和滤波电路。软件消抖的方法则是采用时间的延迟以避开抖动的产生，待信号稳定后，再进行行键的扫描。一般情况下，延迟消抖的时间约是10-20ms。在单片机和大多数的微型计算机中，为简单起见，一般均采用软件延迟消抖的方法。4.2.2 键的保护键的保护问题是指当有双键或多键按下时会出现什么问题以及如何加以解决。以图为例，若在同一行上有两个键同时按下，从硬件上来说，不会出现什么问题；从软件上来说，由于这时读入的

39、列代码中出现了两个0信号，由此代码与行值组合成的键的特征值就超出了原来设定键的范围，因此也就查不出有效的键值来。一旦出现这样的情况，一般作为废键或无效键来处理。但是，若在同一列上有两个键同时按下时，从软件上来说，情况同上；从硬件上来说，采用行扫描法与采用线反转法情况有所不同：采用线反转法问题不大，但是对行扫描法来说，因为0信号是逐行发出的，当扫描到一个按键所在行为0时，而另一个按键所在行为1时，这时就出现了行输出端口短路的现象，从而造成输出端口的损坏。这时要绝对禁止的。4.3 电台存储和调出 为了存储电台序号和载频，使用串行E2PROM 24C16，其特点是占用极少的单片机口资源（两根口线）,

40、数据一旦写入可常年保存，容量为2k字节。如果按照电台序号将每个电台的载频（4位十进制数）存入相应地址的两个字节，理论上总共可以存储1023个字（另外两个字节存储电台数目）。4.4 本振频率控制 MC145155为串行输入频率合成器。89C52通过串行口输出分频比，从而实现本振频率的PLL控制。4.5 谐振回路变容二极管反向偏置电压控制为了抑制镜像干扰，输入调谐回路的谐振频率应比本振高455kHz左右，因此不能用自动电压扫描来选频，必须由单片机来控制。当单片机将本振调制某一频率时，查表得到一控制电压数值，然后通过D/A转换将这一控制电压作为反向偏置电压加至调谐回路的变容二极管上，使调谐回路谐振在

41、高于本振455kHz左右的频率上。程序用软件Franklin C51编写。图4.5.1为系统主程序流程图。开机初始化调入上次关机时电台数据显示并发送所需要载频到频率合成器键盘扫描子程序返回图4.5.1 系统主程序流程图第5章 测试方法与数据及测试结果分析5.1 测试仪表需要的测试仪表有E312A型通用计数器，SX2172交流毫伏表，SX2173交流微伏表，Protek 650220MHz示波器，HP 33120A Function Generator/Arbitrary Waveform Generator。5.1.1 SX2172交流毫伏表SX2172型交流毫伏表具有测量准确度高、频率影响误

42、差小、输入阻抗高的优点，且换量程不用调零，使用方便；有交流电压输出能用作为宽频带、低噪声、高增益放大器或其他电子仪器的前置放大器。该仪器用于测量频率为5Hz2MHz,电压为100V300V的正弦波有效值电压。 5.1.2 SX2173交流微伏表 SX2173型交流微伏表不但具有测量准确度高、频率影响误差小、输入阻抗高、不用调零、使用方便，便于维修等优点，而且具有灵敏度高、线性好的特点。有交流电压输出，便于生产流水线上调试，并能作为宽频带、低噪声、高增益放大器或其他电子仪器的前置放大器。该仪器用于测量频率为5Hz1MHz,电压为30V100V的正弦波有效值电压。5.1.3 HP 33120A F

43、unction Generator/Arbitrary Waveform Generator（1）HP33120A函数/任意波发生器控制软件设计HP33120A是一款高性能的15MHz合成函数发生器，它具有内置任意波形的能力。由于配备GPIB和RS232接口，它可与计算机通讯或直接由计算机对其进行远程控制，其控制指令完全符合可程控仪器标准命令SCPI。（2）仪器初始化与管理启动参数设置的仪器主地址是指仪器GPIB接口地址，该地址可以通过两种方式改变：一是通过GPIB接口卡带的I/O配置软件进行设置；二是在HP33120A仪器面板上，选取I/OMENU中HPIB ADDR项改变其参数。HP331

44、20A启动时会显示信息“ADDR?”一至两秒，数字“?”即该仪器的地址。用户应将该数字正确填入仪器主地址对话框中，错误的地址将使所有的控制命令无效。（3）任意波处理模块该模块包括两部分，一部分是任意波形绘制与编辑，另一部分是任意波存储管理与发送，任意波形绘制与编辑是该控制软件的主要特色，它是利用LabVIEW强大的图形显示工具编程实现的。当用户需要绘制编辑任意波时，首先将鼠标移到波形显示上的十字光标，然后按住左键拖动鼠标，鼠标移动轨迹即形成需要输出的任意波形。按下送出(Enter)键，HP33120A将保存该任意波并输出。活动光标位置通过X、Y指示光标或者面板右边的数字指示器可以一目了然。如果

45、仅仅想移动光标位置而并不希望跟踪鼠标轨迹绘制波形，则可以通过选取面板上的“光标效果”开关来实现。5.2 测试仪表的连接和输入输出由于没有8MHz10MHz的场强仪，故将信号发生器输出通过电容耦合至接收机的选频回路。仪表连接如图5.2.1所示。其中高频信号发生器HP33120A输出音频调频信号，其特性为 中心频率o8MHz10MHz 频偏3kHz 音频频率audio20Hz1000Hz信号发生器衰减器被测接收机示波器音频电压表 图5.2.1 测试仪表连接5.3性能测试最大不失真输出功率测量(8负载) 测试方法:调节音量电位器,同时用示波器观察功放输出波形,用交流毫伏表测量波形不失真时的功放输出电

46、平,并由8负载计算最大不失真输出功率.数据如下表所示:o/MHzaudio/Hz最大不失真输出电压V最大不失真输出功率mW8200.6552.84001.4024510000.94110.59200.7163.04001.52288.810000.90101.310200.6349.64001.37234.610000.8590.3(1) 通频带测试测试方法：测试中心频率o处的输出电平，然后改变载波频率，当输出电平下降3dB时，即为3dB带宽的上下限截止频率。数据如下表所示：o/MHzBWkHz8595105（2）选择性测试 测试方法：测量载波频率为o处谐振时的输出电平，然后调节载波频率为o1

47、0 kHz，测量接收机输出电平，两者之差即为选择性。数据如下表所示：o/MHzo10/ kHz选择性/dB88010137990429901031899020101001032999030（4）灵敏度测量 测量方法：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100 mW，减小信号源输出幅度，使输出波形恰好不失真，此时调频信号源输出的电压即为灵敏度。 数据如下表所示：频率/MHz输出功率/mW信号源输出电压/mV8100100910009110100101(5)镜像抑制比测量测量方法:当接收机调谐于某一载频o时,降低载频至其镜像频率o-2I=o-2455=o-910 kHz,

48、测量两个频率和的输出电平,两者之差即为镜像抑制比。数据如下表所示：o/MHz镜像抑制比dB82392510305.4 功能测试（1） 可实现全频段范围搜索，自动存储电台。（2） 可实现全频段范围搜索，选择存储电台。（3） 可实现在特定频率范围搜索，选择存储电台。（4） 可实现调用已存储的任意电台。（5） 存储电台数最大可达1023个。（6） 有载波显示功能，显示载波频率误差4 kHz。5.5 性能测试结果分析 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反映了我们所设计的短波调频接收机的性能：(1）本接收机具有较高的灵敏度。测得灵敏度指标0.68 mV远

49、高于所要求的指标5 mV。这是因为我们所设计的双调谐回路高频放大器Q值较高，所用的MC3361B内部也有40dB增益高频放大电路和60dB增益中频放大电路，本身具有很高的灵敏度（2.6V），因此使本机获得了较高的灵敏度。（2）通频带和选择性基本达到指标。通频带和选择性的矛盾由双调谐回路谐振放大器的精心设计而得到解决。（3）音频响应在较低音频（20Hz）调制时，最大不失真输出功率不到100 mW，这是因为功放部分为OTL电路，有较大的隔直流电容，使低频信号有较大衰减。5.6 功能测试结果分析由于本设计采用单片机控制锁相环输出作为本振，通过D/A转换合成电压控制调谐，以及使用串行E2PROM，很容

50、易就实现了各种程控搜索、电台存储和载波显示等功能，较好地实现了发挥部分的指标。 总的来看，本设计的接收机性能基本上达到，控制功能比较完善。结论/展望紧张的毕业设计结束了，在这一段时间里我感受颇深。通过设计我明白了许多以前在课本中不能明白的道理，使我学到了许多在课本中学不到的知识。在设计的过程中，我学会了独立分析问题、解决问题，也学会了查阅资料手册。在设计的过程中，我们也发现了自己的不足之处，理论知识不够扎实，最基本的电路不能灵活运用，对课本上的知识只留于表面，没有真正的深入理解、体会。这就要求我们在以后的工作学习中，不管做什么事一定要认认真真、一丝不苟。不仅要知其表，且要知其里。只有对每一个单

51、元电路分析透彻了，才能很好的搭接整体电路，实现整体功能，完成整体设计的要求。如果一直整体考虑的话，容易顾此失彼，即使电路出来了，也不能实现整体的功能，达不到设计要求。以上是我们在设计中得到的结论。在设计中我们还发现,理论知识往往是不牢固的，若用于实践，在实践中总结体会，那样才能真正的学到知识。只有在实践中，才能体现出它的价值。在设计本论文的过程中，由于知识的不足，途中遇到很多困难。在论文的设计过程中，老师也给了我们帮助和建议，在此向老师表示衷心的感谢！本次毕业设计是我大学三年中最重要的一次，它不仅使我回顾了以前所学的知识，而且也是我踏入社会的起点，无论这次设计的好坏，我都感到欣慰。最后，请允许

52、我再次对帮助我的老师和同学们致以诚挚的问候和表达深深的谢意！致谢匆忙之中马上就要结束大学生活了，作为一名合格的大学生毕业设计是我们每个人都必须认真完成的任务，也是对大学里面所学课程的一次综合的回顾，也是考验我们在这里学到所有知识的掌握程度。通过本次毕业设计，我在指导老师的精心指导和严格要求下，获得了丰富的理论知识，极大地提高了实践能力，并对当前电子领域的研究状况和发展方向有了一定的了解，在此，我忠心感谢老师的指导和支持，也向在设计中帮助过我的老师和同学表示最亲切的谢意。在未来的工作和学习中，我将以更好的成绩来回报各位老师。做好毕业设计是每一位大学生的必修课，是学校的一个教学环节，感谢在各位老师

53、的带领和指引下使我成功的完成了本次设计项目，通过亲自动手使我学会了如何上网搜索资料，怎样借助书本知识查阅资料，通过做毕业设计使我获益匪浅，这也是我在学校做的最后和最大的一次设计，谢谢学校给我这次宝贵的机会，使我对三年学的知识有了更进一步的巩固，更好地为走进社会打下基础。最后，请允许我再次对帮助我的老师和同学们表达深深的谢意！参考文献（1） 胡宴如主编，高频电子线路 。 高等教育出版社，2004.6（2） 梁廷贵主编， 现代集成电路实用手册。科学技术文献出版社， 2002.2（3） 陆亚民主编，单片机原理及应用。 中国轻工业出版社， 2000年（4） 何立民主编，单片机应用系统设计。北京航空航天出版社。1993.3（5） 彭端主编，应用电子技术。机械工业出版社，2000.8（6） 肖景和主编，数字集成电路应用精粹。人民邮电出版社，2002.6（7） 张永瑞、刘振起编，电子测量技术基础。西安电子科技大学出版社，2002.8（8） 王晓光主编，中国集成电路大全（CMOS集成电路）。国防工出版社，1985.2（9） 张厥胜、张会宁、邢静编，锁相环频率合成器。电子工业出版社，1996.3（10）曾兴雯主编，高频电子线路。高等教育出版社，2003.6附录附图1附图1 MC3361B及其外围电路附图2附图2 输入回路附图3附图3 环路低通滤波器附图4附图4 本振电路38