周天宇 鄭曉秋 古超 成新民

摘要：設(shè)計(jì)一款能夠嵌入墻壁的多功能收音機(jī)。該設(shè)計(jì)不但具有普通收音機(jī)的功能，還可以方便地在墻壁上顯示一些有用的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，包括電子時(shí)鐘，室內(nèi)的溫度、濕度，煙霧檢測(cè)（火災(zāi)預(yù)警）等。該多功能收音機(jī)的工作模式以及調(diào)頻頻率可以通過(guò)紅外遙控遠(yuǎn)程控制。采用高性能微處理器，該設(shè)計(jì)具有價(jià)格低廉、超薄新穎、實(shí)用方便、功能多樣的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：收音機(jī)；壁式；溫濕度檢測(cè)；紅外遙控

中圖分類號(hào)：TP368.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）07-0059-01

1 引言

數(shù)字式收音機(jī)已經(jīng)在各類消費(fèi)電子、汽車(chē)電子中得到了廣泛的應(yīng)用。但是在智能家居領(lǐng)域還沒(méi)有得到應(yīng)用。本文的嵌壁式多功能收音機(jī)可以將設(shè)備嵌入到墻壁內(nèi)，除了可以通過(guò)紅外遙控器切換頻道、調(diào)整音量等基本功能外，附帶的10英寸大屏幕可以顯示時(shí)間日期、室內(nèi)溫濕度、當(dāng)前頻道等實(shí)用信息，還擁有休眠、煙霧報(bào)警等功能。本項(xiàng)目填補(bǔ)了數(shù)字式收音機(jī)在智能家居領(lǐng)域的空白，同時(shí)也代替了人機(jī)交互不友好、功能單一的傳統(tǒng)收音機(jī)。

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 總體框架設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目研究的內(nèi)容有高精度的時(shí)鐘電路、性能優(yōu)良的收音機(jī)電路、實(shí)時(shí)高效的分布式溫濕度采集、人性化的數(shù)據(jù)顯示、穩(wěn)定并且抗干擾的紅外收發(fā)電路、煙霧檢測(cè)報(bào)警電路等等，采用微型貼片單片機(jī)控制以保證設(shè)計(jì)的美觀。將收音機(jī)嵌入進(jìn)墻壁中，可以很方便地從屏幕上看到時(shí)間、溫濕度、頻道等信息，用戶可以通過(guò)紅外遙控器來(lái)調(diào)節(jié)頻道和音量，控制收音機(jī)開(kāi)關(guān)狀態(tài)。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

2.2 收音機(jī)模塊

收音芯片采用TEA5767，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)，還可以應(yīng)用在歐洲、美國(guó)和日本不同的FM波段環(huán)境。收音芯片與微處理器通過(guò)I2C進(jìn)行通訊，該芯片內(nèi)置FM立體聲解調(diào)器，可以通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)軟靜音、去噪、自動(dòng)搜臺(tái)。

2.3 溫濕度檢測(cè)模塊

本設(shè)計(jì)采用的溫濕度傳感器型號(hào)為SHT11，它擁有體積小、功耗低、精度高的優(yōu)勢(shì)，其內(nèi)部原理如下：

SHT11芯片包括一個(gè)電容性聚合體濕度敏感元件和一個(gè)用能隙材料制成的溫度敏感元件，這兩個(gè)敏感元件分別將濕度和溫度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，該電信號(hào)首先進(jìn)入微弱信號(hào)放大器進(jìn)行放大；然后進(jìn)入一個(gè)14位的A/D轉(zhuǎn)換器；最后經(jīng)過(guò)二線串行數(shù)字接口輸出數(shù)字信號(hào)。此外，SHT11內(nèi)部還集成了一個(gè)加熱元件，主要為了比較加熱前后的溫度和濕度值，在高濕環(huán)境中，加熱傳感器可預(yù)防傳感器結(jié)露，同時(shí)縮短響應(yīng)時(shí)間，提高精度。

2.4 紅外接收模塊

本設(shè)計(jì)使用36kHz的固定編碼按鍵型遙控器，采用于其對(duì)應(yīng)的36kHz專用紅外接收頭IRM-3636T來(lái)接受遙控器發(fā)出的信號(hào)。單片機(jī)對(duì)紅外接收頭收到的按鍵編碼進(jìn)行識(shí)別和轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)例如收音機(jī)調(diào)頻、音量控制等各種遙控功能和需求。

2.5 信息顯示模塊

信息顯示模塊是本系統(tǒng)人機(jī)交互的核心。本系統(tǒng)選用了SDWe 070C06可編程十英寸串口屏。該屏幕具有超薄、色域廣、節(jié)能、通訊簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。微處理器將采集到的溫濕度信息、音量、當(dāng)前收音頻率等信息通過(guò)串口發(fā)送給屏幕，從而實(shí)時(shí)更新屏幕上顯示的數(shù)據(jù)。同時(shí)，給屏幕本身進(jìn)行編程，屏幕顯示背景會(huì)按照早午晚、季節(jié)、節(jié)日的變化而變化，帶來(lái)良好的用戶體驗(yàn)。若微處理器檢測(cè)到室內(nèi)環(huán)境異常，如溫度值、煙霧值超標(biāo)，則會(huì)在屏幕上進(jìn)行醒目的報(bào)警。

2.6 煙霧報(bào)警模塊

本設(shè)計(jì)選用MQ-2傳感器經(jīng)行煙霧檢測(cè)，其價(jià)格低廉，對(duì)甲烷、丙烷、丁烷、酒精、氫氣、天然氣、液化氣等多種可燃性氣體及煙霧都具有較高的靈敏度，且穩(wěn)定性高、壽命長(zhǎng)，完全能滿足家庭中的各種煙霧檢測(cè)需求。當(dāng)檢測(cè)到可燃?xì)怏w（煙霧）超出閾值時(shí)，單片機(jī)啟動(dòng)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。

3 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作完成后，可應(yīng)用在日常居住的環(huán)境中，用戶可通過(guò)液晶屏以及語(yǔ)音播報(bào)來(lái)獲取當(dāng)前室內(nèi)溫濕度、當(dāng)前日期、當(dāng)前廣播頻道等信息。本系統(tǒng)通過(guò)分布式煙霧傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)室內(nèi)煙霧值，若發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常則立刻發(fā)出警報(bào)以警示室內(nèi)人員檢查有無(wú)火情；時(shí)間信息采集精度高，年誤差小于兩分鐘，可內(nèi)置電池，一次性電池可保證在外部掉電的情況下時(shí)鐘使用壽命超過(guò)5年，具有很好的穩(wěn)定性。同時(shí)，收音機(jī)的選臺(tái)以及模式切換均由紅外遙控器遠(yuǎn)程控制，當(dāng)前頻段等信息顯示在液晶屏上，使人機(jī)交互更加友好并且設(shè)計(jì)成薄型嵌入式，以便家庭裝修時(shí)嵌入到墻壁，提升了實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)

[1]趙宇昕，胡迎賓.單片機(jī)在數(shù)字收音機(jī)中的應(yīng)用研究[J].首都師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，（2）：24-27.

[2]黃學(xué)平.移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代廣播收聽(tīng)場(chǎng)景的嬗變[J].傳媒，2018，（2）：15-19.

[3]何乃味.AVR單片機(jī)的調(diào)頻立體聲收音機(jī)設(shè)計(jì)[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2014，（5）：66-69.

[4]Digital Adaptive Filter for Real-time RFI Mitigation on Ground Based Radio Telescopes.2018.130（984）：025002-025002.