一款低成本AM/FM车载收音机设计
量的调节。并且通过MC9S08QG8微处理器对整个音频高功率部分进行控制,实现待机(standby)、关机(shut up)等控制。
至于其它外围器件则可选用通用的,比如AM/FM天线、液晶显示器使用16x2的字符型LCD,以及作为调谐使用的编码电位器等,这部分的电路应用已是成熟技术。
2 音频音效处理与均衡技术
随着科学技术的不断发展,广播节目从采编、制作到传播、发送,都使用了较先进的技术设备,节目的质量也大为提高。虽然如此,接收天线与网络的匹配问题和音频信号在传输过程中的噪音和衰减问题仍然困扰着高保真音频享受技术的实现,这主要原因为工程师很少关心音频处理器的工作状态及设置问题。
广播音频信号在处理过程中存在很大的非线性,对音频处理设备来说,它不仅包括对信号的压缩、限制、削波、扩展等处理方式,而且还对音频处理设备安装的位置、引线长短,以及在高电磁场强辐射环境下抗干扰能力等方面都有严格的要求。
音频传播媒体特征,也即声波的物理特性,音频的记录和产生方式多种,主要包括模/数、数/模转换、数据压缩和声音合成等。音频数据的编辑处理方法也是多样,总的来说音频信号的处理方法大致可分为两类:一种是数字音频方式,另一种是分析一合成的方式。
规则音频是一种连续变化的模拟信号,可用一条连续的曲线来表示,称为声波。模拟信号的曲线无论多复杂,在任一时刻t都可分解成一系列正弦波的线性叠加:
音频信号的频带越宽,所包含的音频信号分量越丰富,音质越好,动态范围越大,信号强度的相对变化范围越大,音响效果越好。如图1即为几种音频信号动态范围。
动态范围=20xlog10(信号的最大强度/信号的最小强度)(dB)
由图中可以看出,3种音频信号的频域动态范围:
信噪比SNR(Signal to Noise Ratio)是有用信号与噪声之比的简称。噪音可分为环境噪音和设备噪音。信噪比越大,声音质量越好。
SNR=20xlog10(有用信号的平均功率/噪声的平均功率)(dB) (2)
PT2313L音频处理器内部主要由四部分电路组成。其中串行总线解码和锁存电路(Serial BusDecoder&Latchs)用于完成串行数据的接收、解码和锁存,并以其控制其余三部分电路。输入选择器和增益控制电路(Input Selector&Gain Control)主要完成对三路音响源的选择和对其增益的控制。音量和高响度(重低音)、低音、高音电路(Volume&Loudness、Bass、Treble)由对称的左右两个声道电路组成,主要完成对音量大小、重低音、低音、高音的控制。音频处理器,又称为数字处理器。数字处理器就是对数字信号的处理,其内部的构普遍是由输入部分和输出部分组成,其中属于音频处理部分的功能一般如下:输入部分一般会包括,输入增益控制(INPU TGAIN),输入均衡(若干段参数均衡)调节(INPUT EQ),输入端延时调节(INPUT DEIAY),输入极性(也就是大家说的相位)转换(input polarity)等功能。而输出部分一般有信号输入分配路由选择(ROUNT),高通滤波器(HPF),低通滤波器(LPF),均衡器(OUTPUTEQ),极性(polarity),增益(GAIN),延时(DELAY),限幅器启动电平等功能。
PT2313L音频处理器典型的音调(Typical Tone Response)频率响应曲线如图2所示,就音频处理器目前的技术水平来看,完全能满足高保真广播的要求,使经过加工后的声音听不到加工声,也就是说,在没有加工痕迹的情况下,仍然保留原声音的高品质,甚至比原声音更加悦耳、清晰、动听。
3 AM/FM车载收音机的总体构建
基于前述主要器件的选择考虑,本文实现的低端车载收音机解决方案原理框图如图3所示。
用来对调谐器和音效处理IC进行配置和与微控制器之间交换数据的接口主要为IIC总线接口(Inter-Integrated Circuit)。微控制器MC9S08QG8通过IIC接口(共2线)对TEF6621的内部寄存器进行读写操作(操作地址:读C1H/写0xC0H)。从而完成对TEF6621的控制和调谐操作。该接口可以读写调谐器的配置、状态和控制寄存器,实现调谐器初始化运行配置和频道选择等功能。
由于IIC是一种多向控制总线,微控制器MC9S080QG8同时可以通过IIC接口对PT2313的内部寄存器进行读写操作(操作地址:读89H/写0x88H)。配置其内部串行总线解码和锁存电路(Serial BusDecoder&Latchs)用于完成串行数据的接收、解码和锁存,并控制输入选择器和增益控制电路(Input Selector&Gain Control)主要完成对三路音响源的选择和控制由对称的左右两个声道电路组成的音量和高响度(重低音)、
低音、高音电路(Volume&Loudness、Bass、Treble),完成对音量大孝重低音、低音、高音的控制扬声器衰减
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