陳德軍 竇智

摘要：本文設(shè)計(jì)了無線話筒擴(kuò)音系統(tǒng)，主要由音頻輸入模塊、頻率控制模塊、調(diào)頻發(fā)送模塊、調(diào)頻接收模塊和3V轉(zhuǎn)5V升壓模塊組成，其中音頻信號(hào)輸入后，通過載波頻率控制模塊調(diào)節(jié)載波頻率，經(jīng)調(diào)頻發(fā)送模塊發(fā)送調(diào)頻波，接收模塊接收信號(hào)后鑒頻，經(jīng)功率放大后用喇叭輸出原音頻信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了無線話筒擴(kuò)音系統(tǒng)的基本功能，完成了硬件設(shè)計(jì)、電路板制作和電路調(diào)試過程，滿足了設(shè)計(jì)的基本要求。

關(guān)鍵詞：S12單片機(jī)；MAX2606；升壓模塊；功放

中圖分類號(hào)：TN8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）08-0169-01

1 引言

現(xiàn)代多媒體教室多采用固定頻率的無線話筒和無線接收機(jī)，用戶不能改變頻率使用。專門為此設(shè)計(jì)一塊能夠解決頻率不能改變的無線話筒。工作頻率可以通過按鍵調(diào)控，從而實(shí)現(xiàn)任意連接。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1 整體結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)主要音頻輸入模塊、頻率控制模塊、調(diào)頻發(fā)送模塊、調(diào)頻接收模塊和升壓模塊組成，系統(tǒng)總體組成如下圖1所示。

頻率控制模塊[1]控制調(diào)頻發(fā)送模塊的載波頻率在88MHz～108MHz之間按200kHz步進(jìn)變化，并用LCD顯示載波值。音頻輸入信號(hào)經(jīng)調(diào)頻發(fā)送模塊將音頻信號(hào)加載到載波頻率上后經(jīng)天線輻射出去，接收機(jī)接收到調(diào)頻波經(jīng)鑒頻電路檢出音頻信號(hào)，經(jīng)功放用8歐姆，0.5瓦的喇叭播放出音頻信號(hào)。頻率控制模塊、調(diào)頻發(fā)送模塊和音頻輸入模塊通過3V轉(zhuǎn)5V電源供電，而接收機(jī)和功放模塊3V供電。

2.2 系統(tǒng)總體電路模塊

2.2.1 頻率控制模塊

頻率控制模塊采用S12單片機(jī)[2]產(chǎn)生5K的PWM信號(hào)，通過積分電路后經(jīng)電阻分壓給調(diào)頻模塊供電，加減按鍵改變占空比，從而改變調(diào)頻模塊供電電壓，調(diào)頻模塊的載波頻率改變，同時(shí)LCD顯示當(dāng)前頻率值。

采用16位S12單片機(jī)處理速度快產(chǎn)生的5K的PWM準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性高，實(shí)用性強(qiáng)。

2.2.2 調(diào)頻發(fā)送模塊方案選擇

調(diào)頻發(fā)送模塊采用調(diào)頻芯片MAX2606，輸入音頻信號(hào)，輸出經(jīng)天線輻射。采用集成的調(diào)頻芯片完全解決電路中的分布電容和分布電感對(duì)振蕩頻率影響。

3 理論分析

3.1 頻率控制電路設(shè)計(jì)

S12單片機(jī)最小系統(tǒng)[3]由復(fù)位和晶振電路組成，P0口通過上拉電阻接LCD數(shù)據(jù)口D0-D7，P2.5接LCD的RS復(fù)位引腳，P2.6接LCD的R/W讀寫引腳，P2.7接LCD的E使能引腳，電路用洞洞板焊接。

單片機(jī)的P2.0接頻率加按鍵，P2.1接頻率減按鍵，P1.4輸出PWM信號(hào)，該P(yáng)WM信號(hào)經(jīng)過兩級(jí)RC積分電路后接到調(diào)頻發(fā)射電路的P2的第2腳。

單片機(jī)輸出的是占空比可調(diào)的脈沖信號(hào)，要轉(zhuǎn)換成電壓，后級(jí)加上RC積分電路，RC電路要實(shí)現(xiàn)積分，需要滿足，其中，為時(shí)間常數(shù)，T為PWM信號(hào)的周期。單片機(jī)輸出的PWM信號(hào)周期為0.5ms，通過理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)試，選擇R為1.5千歐姆，2.2微法。

音頻輸入模塊電路采用GY-4466駐極體話筒放大器MAX4466 可調(diào)放大器。

該音頻模塊有三個(gè)引腳，VCC接3V電源，GND接地，OUT引腳接調(diào)頻發(fā)射模塊的P1的第3腳。

3.2 調(diào)頻發(fā)射模塊電路設(shè)計(jì)

MAX2606的3腳為工作頻率調(diào)整端，調(diào)整該腳的直流電壓即可改變MAX2606內(nèi)部電路的振蕩頻率，平均頻率由L1設(shè)置，電感L1可將平均頻率設(shè)定在100MHz，所以單片機(jī)產(chǎn)生的PWM信號(hào)經(jīng)RC積分電路后直接接在P2，改變電阻R4的值和改變占空比可調(diào)節(jié)直流電壓大小，從而使載波頻率在88-108MHz之間變化。

音頻信號(hào)從P1輸入，改變R7電阻的值可改變輸入信號(hào)的幅度，經(jīng)過低通濾波器后送入MAX2606芯片的3腳即音頻輸入腳，調(diào)頻波的輸出在6腳，經(jīng)耦合電容C1接天線。第5腳接VCC，電容C2，C3起電源濾波的作用。

3.3 電源模塊電路設(shè)計(jì)

無線話筒采用2節(jié)1.5V電池獨(dú)立供電，而51單片機(jī)需要5V電源供電，所以采用3V升5V的DC-DC升壓模塊。

該非隔離升壓模塊采用的陶瓷電容（MCC），紋波非常低，帶負(fù)載指示燈兼欠壓指示，升壓效率高達(dá)96%。

4 程序設(shè)計(jì)

首先將單片機(jī)進(jìn)行初始化，然后定時(shí)器初始化，即設(shè)置定時(shí)方式、定時(shí)初值，打開定時(shí)器和定時(shí)器中斷。然后判斷是否有按鍵按下，若有，則對(duì)定時(shí)時(shí)間進(jìn)行修改，從而改變PWM信號(hào)的占空比；若無，則繼續(xù)檢測(cè)是否有按鍵，按鍵同時(shí)顯示當(dāng)前載波頻率值，如圖2所示。

5 結(jié)語

在制作過程中，無線話筒采用了基于硬件和軟件相結(jié)合的方式。通過S12單片機(jī)可以方便調(diào)節(jié)發(fā)射頻率。實(shí)現(xiàn)了無線話筒和任意接收機(jī)的配對(duì)。解決了無線話筒配對(duì)難的問題。

參考文獻(xiàn)

[1]陸云龍，張會(huì)銘，雷志華.基于nRF24Z1的多媒體教室無線話筒設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2007，26（10）：29-33.

[2]劉大川，汪小澄.基于S12單片機(jī)的循跡小車視覺系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2008，34（9）：109-111.

[3]張應(yīng)辰，張輝.用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)快速跳頻[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2004，（11）：72-74.