汽車智能MP3無線發射器的技術原理
汽車MP3無線發射器可以將MP3播放器內存儲的音樂通過FM廣播方式發送,再通過FM調頻收音機接收,通過汽車音響播放。本文采用單片機AT89C52及數字鎖相環MC145152等芯片設計了汽車MP3無線發射器,從仿真結果與目標樣機的運行情況來看,均達到了預期效果。
系統組成
圖1為汽車智能MP3無線發射器的系統組成框圖,它主要由MC145152、MC1648組成數字鎖相環頻率合成器,采用變容二極管MV209調頻。用戶可使用簡易的按鍵,通過單片機AT89C52控制并監測發射頻率,同時利用液晶顯示器顯示反饋信息。另外,可使用串行口實現單片機與計算機的通信,從而通過計算機對發射機進行智能控制。音源不僅可以從車載MP3播放器獲取,還可以通過計算機甚至使用網絡資源提供。
圖1系統組成框圖
各組成模塊的設計
數字鎖相環頻率合成器的設計
本文采用MC145152,該芯片集成了晶振、參考分頻器、鑒頻/鑒相器、可編程分頻器等電路,簡化了電路設計。同時利用單片機來控制MC145152,確定分頻系數A、N和發射頻率的對應關系。
頻率合成器的控制由單片機來實現,由式f0=(P×N+A)×fr(式中f0為VCO輸出頻率,P為圖1高速分頻器的分頻系數,N、A為單片機可編程分頻系數,fr為調頻步進值)可知,輸出頻率可由A和N來控制,A和N的值分別從單片機的P2.2~P2.7(6位)和P0口(8位)向MC145152發送。本來發送N值需要10位數據線,但因為f0屬于88~108MHz頻段,如果采用10KHz調頻步進值fr,根據式f0=(P×N+A)×fr計算,可以得到N值最高位(N9,N8)恒為0,可省去單片機的輸出口,而將MC145152的N9、N8兩腳直接接地。
壓控振蕩器是頻率合成電路的關鍵部分,采用集成的VCO芯片MC1648,其工作電壓為5V,輸出頻率最高可達225MHz,輸出波形失真小,采用由變容二極管MV09和電感組成的并聯LC諧振槽路,振蕩頻率將受變容二極管的偏置電壓控制。
高速分頻器的設計
由于發射機的頻率高達88MHz ,MC145152無法對其直接分頻,必須先用ECL(非飽和型邏輯電路)的高速分頻器進行預分頻,把頻率降低,然后由MC145152進一步分頻,得到一個與參考頻率相等的頻率,并進行鑒相。為使分頻系數連續可調,可編程分頻電路采用的是吞咽脈沖計數法,它由ECL的高速分頻器MC12022及MC145152內部的÷A減法計數器和÷N減法計數器構成。
控制電路設計和頻率計算
控制電路的作用包括:響應按鍵輸入,控制液晶顯示,計算并向MC145152輸出控制信號以及監測發射頻率。單片機使用11.0592MHz晶振,從X1、X2口接入,晶振的兩個引腳分別接30pF的負載電容到地。
測頻可利用單片機來完成。單片機內部有兩個計時/計數器,一個用來計時,產生一個標準的時基閘門信號,一個用來計數,計下閘門時間內輸入的脈沖個數,然后經換算得到實際輸入的頻率。
與MC145152類似,單片機同樣無法以高達88MHz的頻率直接進行測量,必須先對發射頻率進行預分頻,降到單片機能夠測量的頻率范圍,并轉換成為通用TTL電平,再接入測頻接口,所測結果采用液晶顯示。MC12022的輸出頻率至少為88MHz/64=1.375MHz,高于單片機的測頻上限,無法直接利用,因此需要再接一個分頻系數為100的分頻器,本文采用價格較低的分頻器74HC390。
VCO輸出頻率的范圍是88 MHz ~108MHz。首先應確定參考頻率fc,fr為步長(頻率間隔)。 fr可由式1確定。
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