黃志輝++楊寧渝

摘要：數(shù)字調(diào)頻發(fā)射器是基于數(shù)字技術(shù)的高質(zhì)量廣播系統(tǒng)，它雖能很好地解決模擬調(diào)頻方案存在的電路體積大、調(diào)諧不方便、穩(wěn)定性欠佳等弊端。但是傳統(tǒng)的數(shù)字調(diào)頻發(fā)射器，大多采用的是通過(guò)編碼旋鈕開(kāi)關(guān)進(jìn)行調(diào)頻的機(jī)械式調(diào)頻方式，這就存在頻點(diǎn)精度高低與調(diào)頻步長(zhǎng)大小的矛盾關(guān)系，而且由于硬件的接觸不良還會(huì)給用戶在調(diào)頻上帶來(lái)更多的不便?；谟脩粼谑褂脭?shù)字調(diào)頻發(fā)射器的便捷以及如今藍(lán)牙手機(jī)的普及情況考慮，本文給出了基于arduino單片機(jī)的手機(jī)藍(lán)牙遙控?cái)?shù)字調(diào)頻解決方案。通過(guò)最終的測(cè)試可以看出，用戶通過(guò)手機(jī)的藍(lán)牙技術(shù)連接arduino單片機(jī)上的藍(lán)牙模塊，可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字調(diào)頻發(fā)射器進(jìn)行高精度的任意頻點(diǎn)間的跨頻點(diǎn)調(diào)頻；而且還減少傳統(tǒng)數(shù)字調(diào)頻在調(diào)頻和顯示上面的設(shè)計(jì)成本并大大簡(jiǎn)化了整個(gè)發(fā)射器的電路。

關(guān)鍵詞：Arduino單片機(jī) 手機(jī)藍(lán)牙遙控 數(shù)字調(diào)頻

中圖分類號(hào)：TN92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2014）12-0103-02

0 引言

調(diào)頻廣播作為人們?nèi)粘Ｉ钪匾膴蕵?lè)方式，由于模擬的調(diào)制音頻廣播頻段己經(jīng)飽和，導(dǎo)致越來(lái)越多的臨頻道和同頻道的信號(hào)干擾[1]，使廣播的質(zhì)量不斷惡。近幾年，隨著數(shù)字通信技和集成電路技術(shù)的快速發(fā)展，信號(hào)的數(shù)字處理技術(shù)也得到了相應(yīng)的發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理在我們的日常生活中也發(fā)揮著重要的作用，比如在交通、教學(xué)以及醫(yī)療等領(lǐng)域的作用日益重要。而今，廣播的數(shù)字化發(fā)展趨勢(shì)也越來(lái)越強(qiáng)，數(shù)字的調(diào)頻廣播激勵(lì)器是運(yùn)用數(shù)字方式來(lái)產(chǎn)生載波，然后進(jìn)行音頻信號(hào)和載波的合成，其具有信號(hào)頻率精確、信號(hào)質(zhì)量穩(wěn)定、音質(zhì)優(yōu)良以及較低的功耗等優(yōu)點(diǎn)，并越來(lái)越受到人們的重視[2]。然而，目前市場(chǎng)上數(shù)字調(diào)頻發(fā)射機(jī)因?yàn)槠胀ú捎镁幋a旋鈕開(kāi)關(guān)或者按鍵等機(jī)械的調(diào)頻方式，故而存在頻點(diǎn)精度高低與調(diào)頻步長(zhǎng)大小的矛盾關(guān)系，而且由于硬件的接觸不良還會(huì)給用戶在調(diào)頻上帶來(lái)更多的麻煩。因?yàn)樵O(shè)計(jì)者在給定的頻段上想要獲得更多的發(fā)射頻點(diǎn)就會(huì)設(shè)計(jì)更高的頻點(diǎn)精度，比如到0.1級(jí)的精度，但是這樣調(diào)頻步長(zhǎng)也相應(yīng)變小了，從而導(dǎo)致跨頻點(diǎn)調(diào)頻的不方便。而且由于機(jī)械調(diào)頻方式還可能存在硬件上面接觸不良的情況，所以也會(huì)給用戶在調(diào)頻時(shí)帶來(lái)沒(méi)反應(yīng)甚至反向調(diào)頻的麻煩。對(duì)此，本文基于用戶在使用數(shù)字調(diào)頻發(fā)射器時(shí)的便捷以及如今藍(lán)牙手機(jī)的普及情況考慮，給出了基于arduino單片機(jī)的手機(jī)藍(lán)牙遙控?cái)?shù)字調(diào)頻解決方案。

1 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與介紹

1.1 硬件結(jié)構(gòu)框圖設(shè)計(jì)

本文采用的是帶有藍(lán)牙模塊的arduino單片機(jī)作為數(shù)字調(diào)頻發(fā)射器的控制器，以其為中心再分別連接內(nèi)嵌有RDA5820芯片的PL102BH-20立體聲收發(fā)模塊和帶有藍(lán)牙無(wú)線通信技術(shù)的手機(jī)，并外接USB的5V電壓進(jìn)行供電。具體硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

1.2 相關(guān)硬件介紹

1.2.1 Arduino單片機(jī)與arduino藍(lán)牙模塊

Arduino是一款基于開(kāi)發(fā)原始代碼的開(kāi)源電子原型平臺(tái)。它具有便捷靈活、方便上手以及極好功能擴(kuò)展性等優(yōu)點(diǎn)，它使用類似Java、C語(yǔ)言的Processing/Wiring開(kāi)發(fā)環(huán)境。Arduino的UNO版單片機(jī)，其有左右兩排串口，左排串口包括3.3V、5V的供電串口和6個(gè)模擬串口；右排主要由14個(gè)的數(shù)字串口構(gòu)成。Arduino藍(lán)牙模塊，并且它的串口剛好能和Arduino單片機(jī)上的串口一一對(duì)應(yīng)，便于設(shè)計(jì)者在使用Arduino其他擴(kuò)展功能的時(shí)候，不改變其與其他設(shè)備的原來(lái)連接方式，有利于設(shè)計(jì)者后期對(duì)設(shè)計(jì)方案的改進(jìn)和優(yōu)化。

1.2.2 PL102BH-20立體聲收發(fā)模塊

“PL102BH-20”是一款內(nèi)置RDA Microelectronics公司研發(fā)的RDA5820 IC的立體聲收發(fā)模塊，它是最新開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的一片高靈敏度、低功耗、小體積的調(diào)頻立體聲收發(fā)模塊。此模塊外圍組件少、噪聲系數(shù)極小。具有體積?。?1*11）、低功耗、低成本、應(yīng)用簡(jiǎn)單、使用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。是一款簡(jiǎn)單易用且具極高性價(jià)比的單芯片F(xiàn)M立體聲收發(fā)模塊。最主要的是此模塊的串口模式是I2C模式，符合我們剛才在RDA5820芯片里面選用的串口模式。

PL102BH-20模塊在不減少RDA5820芯片功能的前提下已經(jīng)把RDA5820的24個(gè)串口封裝成了只有10個(gè)串口，這給設(shè)計(jì)者帶來(lái)了很大方便。而且這里面的SDA和SCK串口剛好能和Arduino單片機(jī)的A4、A5兩個(gè)串口進(jìn)行I2C模式的通信。

通過(guò)閱讀RDA5820芯片的設(shè)計(jì)手冊(cè)，可知配置RDA5820芯片寄存器40H的3-0這4位的CHIP_FUNC[3：0]數(shù)值（0000為FM RX，0001FM TX）來(lái)改變芯片接收和發(fā)射之間不同的工作模式；配置寄存器03H的15-6這10位的CHAN[9：0]數(shù)值來(lái)改變公式1中的CHAN參數(shù)以達(dá)到改變接受或發(fā)送頻點(diǎn)的目的；配置寄存器03H的3-2這2位的BAND[1：0]數(shù)值來(lái)改選擇芯片的工作頻段（00為87.0-108.0MHz，01為76.0-91.0.0MHz，10為76.0-108.0MHz）；通過(guò)提取寄存器0AH的9-0這10位的READCHAN[9：0]數(shù)值，再通過(guò)公式2算出READCHAN[9：0]參數(shù)以達(dá)到獲取當(dāng)前接受或發(fā)送頻點(diǎn)數(shù)值的目的。

1.2.3 Arduino藍(lán)牙模塊與手機(jī)的藍(lán)牙無(wú)線通信技術(shù)

藍(lán)牙是一種支持設(shè)備間短距離通信（一般10m內(nèi)）的無(wú)線電技術(shù)，它能在包括PDA、無(wú)線耳機(jī)、移動(dòng)電話、筆記本電腦等眾多帶有藍(lán)牙功能的設(shè)備之間進(jìn)行無(wú)線的信息交換。通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)，能夠有效地簡(jiǎn)化不同通信設(shè)備之間的電路連接和通信，從而使數(shù)據(jù)傳輸變得更加方便和高效，為無(wú)線通信技術(shù)拓寬道路。藍(lán)牙采用的是分散式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及快跳頻和短包技術(shù)，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信，工作在全球通用的2.4GHz ISM（即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）頻段。它的數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mb/s。采用時(shí)分雙工傳輸方案，可實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸。

本設(shè)計(jì)中主要用到的是藍(lán)牙配對(duì)技術(shù)[3]和Bluetooth Serial Port協(xié)議[4]。其中配對(duì)技術(shù)指的是兩個(gè)Bluetooth設(shè)備間建立新的通信鏈路的技術(shù)。在配對(duì)過(guò)程中，將交換鏈路密鑰（在請(qǐng)求建立連接之前或在連接階段）；而B(niǎo)luetooth Serial Port的主要功能是將Bluetooth的通信轉(zhuǎn)化成Virtual Serial Port（虛擬串口）。經(jīng)過(guò)這樣的轉(zhuǎn)換后，使用Bluetooth的Client程序就可以像使用串口一樣操作，即通過(guò)這個(gè)可以把Arduino單片機(jī)軟件的監(jiān)控窗口轉(zhuǎn)化為手機(jī)上的顯示界面，這樣通過(guò)手機(jī)界面就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)Arduino單片機(jī)進(jìn)行控制和檢測(cè)的操作[5]。

2 手機(jī)藍(lán)牙數(shù)字調(diào)頻發(fā)射器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 軟件的設(shè)計(jì)

通過(guò)上面對(duì)Arduino單片機(jī)、手機(jī)與Arduino單片機(jī)藍(lán)牙無(wú)線通信以及RDA5820芯片的學(xué)習(xí)和掌握，設(shè)計(jì)了如圖2所示的流程圖。并根據(jù)該流程圖在Arduino編程環(huán)境中進(jìn)行相應(yīng)代碼的編寫(xiě)。

2.2 硬件的搭建

根據(jù)圖2所示流程圖，搭建如圖3所示的手機(jī)藍(lán)牙遙控?cái)?shù)字調(diào)頻發(fā)射器的硬件結(jié)構(gòu)圖。

3 手機(jī)藍(lán)牙數(shù)字調(diào)頻發(fā)射器的測(cè)試

基于前面硬件、軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，把已經(jīng)編好的程序燒錄到Arduino單片機(jī)中，取兩部手機(jī)（一部藍(lán)牙遙控，一部進(jìn)行廣播收音）并在設(shè)計(jì)的硬件電路上進(jìn)行實(shí)測(cè)。實(shí)測(cè)結(jié)果如圖4所示。

通過(guò)圖4所示的實(shí)測(cè)圖，我們可以看出通過(guò)黑色手機(jī)的藍(lán)牙軟件監(jiān)控窗口，不僅可以顯示從Arduino單片機(jī)傳回來(lái)的RDA5820芯片工作頻點(diǎn)，而且還可以往Arduino單片機(jī)傳送一個(gè)預(yù)期頻點(diǎn)，讓RDA5820芯片的工作頻點(diǎn)直接調(diào)整到預(yù)期頻點(diǎn)上，達(dá)到快速高精度調(diào)頻的目的。

4 總結(jié)

通過(guò)本文的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，可以看出手機(jī)通過(guò)藍(lán)牙無(wú)線技術(shù)和Arduino的藍(lán)牙模塊進(jìn)行連接通信，不僅能大大簡(jiǎn)化整個(gè)系統(tǒng)的電路結(jié)果達(dá)到解決成本的目的；更為重要的是通過(guò)手機(jī)藍(lán)牙遙控功能，能很好的解決調(diào)頻精度和調(diào)頻步長(zhǎng)之間的矛盾，也避免了因?yàn)榫幋a旋鈕開(kāi)關(guān)接觸不良給用戶在調(diào)頻時(shí)帶來(lái)的麻煩。

參考文獻(xiàn)

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