基于S12单片机的无线话筒扩音系统

陈德军 窦智

摘要：本文设计了无线话筒扩音系统，主要由音频输入模块、频率控制模块、调频发送模块、调频接收模块和3V转5V升压模块组成，其中音频信号输入后，通过载波频率控制模块调节载波频率，经调频发送模块发送调频波，接收模块接收信号后鉴频，经功率放大后用喇叭输出原音频信号，实现了无线话筒扩音系统的基本功能，完成了硬件设计、电路板制作和电路调试过程，满足了设计的基本要求。

关键词：S12单片机；MAX2606；升压模块；功放

中图分类号：TN8 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）08-0169-01

1 引言

现代多媒体教室多采用固定频率的无线话筒和无线接收机，用户不能改变频率使用。专门为此设计一块能够解决频率不能改变的无线话筒。工作频率可以通过按键调控，从而实现任意连接。

2 系统设计方案

2.1 整体结构

本系统主要音频输入模块、频率控制模块、调频发送模块、调频接收模块和升压模块组成，系统总体组成如下图1所示。

频率控制模块[1]控制调频发送模块的载波频率在88MHz～108MHz之间按200kHz步进变化，并用LCD显示载波值。音频输入信号经调频发送模块将音频信号加载到载波频率上后经天线辐射出去，接收机接收到调频波经鉴频电路检出音频信号，经功放用8欧姆，0.5瓦的喇叭播放出音频信号。频率控制模块、调频发送模块和音频输入模块通过3V转5V电源供电，而接收机和功放模块3V供电。

2.2 系统总体电路模块

2.2.1 频率控制模块

频率控制模块采用S12单片机[2]产生5K的PWM信号，通过积分电路后经电阻分压给调频模块供电，加减按键改变占空比，从而改变调频模块供电电压，调频模块的载波频率改变，同时LCD显示当前频率值。

采用16位S12单片机处理速度快产生的5K的PWM准确度高，稳定性高，实用性强。

2.2.2 调频发送模块方案选择

调频发送模块采用调频芯片MAX2606，输入音频信号，输出经天线辐射。采用集成的调频芯片完全解决电路中的分布电容和分布电感对振荡频率影响。

3 理论分析

3.1 频率控制电路设计

S12单片机最小系统[3]由复位和晶振电路组成，P0口通过上拉电阻接LCD数据口D0-D7，P2.5接LCD的RS复位引脚，P2.6接LCD的R/W读写引脚，P2.7接LCD的E使能引脚，电路用洞洞板焊接。

单片机的P2.0接频率加按键，P2.1接频率减按键，P1.4输出PWM信号，该PWM信号经过两级RC积分电路后接到调频发射电路的P2的第2脚。

单片机输出的是占空比可调的脉冲信号，要转换成电压，后级加上RC积分电路，RC电路要实现积分，需要满足，其中，为时间常数，T为PWM信号的周期。单片机输出的PWM信号周期为0.5ms，通过理论计算和实验测试，选择R为1.5千欧姆，2.2微法。

音频输入模块电路采用GY-4466驻极体话筒放大器MAX4466 可调放大器。

该音频模块有三个引脚，VCC接3V电源，GND接地，OUT引脚接调频发射模块的P1的第3脚。

3.2 调频发射模块电路设计

MAX2606的3腳为工作频率调整端，调整该脚的直流电压即可改变MAX2606内部电路的振荡频率，平均频率由L1设置，电感L1可将平均频率设定在100MHz，所以单片机产生的PWM信号经RC积分电路后直接接在P2，改变电阻R4的值和改变占空比可调节直流电压大小，从而使载波频率在88-108MHz之间变化。

音频信号从P1输入，改变R7电阻的值可改变输入信号的幅度，经过低通滤波器后送入MAX2606芯片的3脚即音频输入脚，调频波的输出在6脚，经耦合电容C1接天线。第5脚接VCC，电容C2，C3起电源滤波的作用。

3.3 电源模块电路设计

无线话筒采用2节1.5V电池独立供电，而51单片机需要5V电源供电，所以采用3V升5V的DC-DC升压模块。

该非隔离升压模块采用的陶瓷电容（MCC），纹波非常低，带负载指示灯兼欠压指示，升压效率高达96%。

4 程序设计

首先将单片机进行初始化，然后定时器初始化，即设置定时方式、定时初值，打开定时器和定时器中断。然后判断是否有按键按下，若有，则对定时时间进行修改，从而改变PWM信号的占空比；若无，则继续检测是否有按键，按键同时显示当前载波频率值，如图2所示。

5 结语

在制作过程中，无线话筒采用了基于硬件和软件相结合的方式。通过S12单片机可以方便调节发射频率。实现了无线话筒和任意接收机的配对。解决了无线话筒配对难的问题。

参考文献

[1]陆云龙，张会铭，雷志华.基于nRF24Z1的多媒体教室无线话筒设计[J].实验室研究与探索，2007，26（10）：29-33.

[2]刘大川，汪小澄.基于S12单片机的循迹小车视觉系统设计与优化[J].电子技术应用，2008，34（9）：109-111.

[3]张应辰，张辉.用单片机实现快速跳频[J].单片机与嵌入式系统应用，2004，（11）：72-74.