【参赛】DSP收音机设计和制作

airzwd · 发表于 2015-12-30 13:35:46

   一直没有对DSP收音机去深入了解，和大多数爱好者一样，对传统结构的收音机情有独钟。去年应老爸的要求,要做个FM收音机给他听新闻，当时贪懒，用一块SI4702的DSP收音机芯片来完成任务。没想到调出来之后灵敏度和选择性让我大吃一惊，这样小小的一块芯片，接收能力竟如此优秀，让我第一次感受到了DSP优越性。先来说说DSP吧，DSP就是用数值计算的方式对信号进行加工的理论和技术，它的英文原名叫digital signal processor，简称DSP，即数字信号处理器。国内做DSP收音机比较早的是凯隆，后来两德也跟进了，包括神机DE1103的新版本也采用了DSP技术。本着与时俱进的思想，借着矿坛第七届DIY大赛的东风，试着做一款DSP收音机与大伙交流。
   先说下方案吧，本次选用的是的美国Silicon Labs公司推出的高集成度AM/FM收音机芯片，原理图如图1所示。它的功能十分丰富，包括自动搜台、自动校准、数字调谐、自适应噪声抑制能力等。此制作为方便用的是某宝的小模块，集成了晶振和其它外围元件，有10个口引出来方便业余焊接，如图2.控制采用单片机STC12LE5A60S2。此单片机的低压版本，可以在较低的电压下工作，方便使用一节锂电池供电。显示用的的LCD5110，此LCD能显示丰富的信息，包换信号强度，信噪比，音量，频率，电池电量等，如图3。改变频率和音量都用一个飞梭来控制。用飞梭自带的开关来切换是调节音量还是频率，最大化地简化系统。电路框图如图4所示。
电路图如图5所示，单片机对DSP芯片发出指令，对DSP内部寄存器进行读写（采用IIC总线方式），完成了接收模式、频率、音量等设置，再从中读出接收的状态，包括信号强度，接收信噪比等，然后将这些信息显示在LCD上面，再利用自身的AD对电池电压进行检测，计算出电池电量一同显示在LCD上面。电路图中可以看出，还运用了飞梭来输入信号，默认状态飞梭是调节频率的，频率步进FM为0.1MHz,AM为9KHz。按一下飞梭进入音量调节模式，旋转飞梭即能改变音量。再按一下或者不动一定时间，会转换回频率调节模式。进入音量调节模式时，表示音量大小的数字会闪烁提示使用者此刻是音量调节模式。电路设计了两个按键开关，一个是FM/AM模式切换的，一个是AM带宽切换的。DSP芯片处理完的信号是音频信号，利用X8003音频功率放大IC放大即可推动喇叭发出声音。
   此收音机供电采用一节18650电池进行供电，充电采用4056E模块，如图6所示，充电状态红灯亮，充满后绿灯亮，如图7、图8所示。全机静态电流为40mA,比模拟方案的稍高一点，与单片机未做省电处理有关，选用低功耗的单片机静态电流应该能降到更低的水平。
   再说一下接收效果吧，此机FM灵敏度很高，一根30cm的拉杆天线就能将所有强台清晰接收，比9700DX接近1M长的拉杆天线相当不相上下，对9700DX无能为力的弱电，也能清楚接收，信噪比3db.选择性上，因本地电台不多，没有相邻的电台，无法测试，但调偏0.1MHz信号强度和信噪比立马下降许多，还能听到一丝电台的声音，调偏0.2MHz就无法听到了。所以说FM是完胜。AM效果就很一般了，只能收到本地强台，其它的台都淹没在噪声中，不知是算法的原因还是些芯片的特点就是这样。所以AM是9700DX完胜。
   总结：就接收性能而言，FM接收DSP有先天的优势，模拟的要做到DSP的指标恐怕需要的成本是相当高的，AM而言，传统的模拟方式的对业余的爱好者或许是个比较理想的选择。

补充内容 (2015-12-31 13:36):
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