周天宇 鄭曉秋 古超 成新民

摘要：設計一款能夠嵌入墻壁的多功能收音機。該設計不但具有普通收音機的功能，還可以方便地在墻壁上顯示一些有用的實時數據，包括電子時鐘，室內的溫度、濕度，煙霧檢測（火災預警）等。該多功能收音機的工作模式以及調頻頻率可以通過紅外遙控遠程控制。采用高性能微處理器，該設計具有價格低廉、超薄新穎、實用方便、功能多樣的特點。

關鍵詞：收音機；壁式；溫濕度檢測；紅外遙控

中圖分類號：TP368.1 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）07-0059-01

1 引言

數字式收音機已經在各類消費電子、汽車電子中得到了廣泛的應用。但是在智能家居領域還沒有得到應用。本文的嵌壁式多功能收音機可以將設備嵌入到墻壁內，除了可以通過紅外遙控器切換頻道、調整音量等基本功能外，附帶的10英寸大屏幕可以顯示時間日期、室內溫濕度、當前頻道等實用信息，還擁有休眠、煙霧報警等功能。本項目填補了數字式收音機在智能家居領域的空白，同時也代替了人機交互不友好、功能單一的傳統(tǒng)收音機。

2 硬件設計

2.1 總體框架設計

本項目研究的內容有高精度的時鐘電路、性能優(yōu)良的收音機電路、實時高效的分布式溫濕度采集、人性化的數據顯示、穩(wěn)定并且抗干擾的紅外收發(fā)電路、煙霧檢測報警電路等等，采用微型貼片單片機控制以保證設計的美觀。將收音機嵌入進墻壁中，可以很方便地從屏幕上看到時間、溫濕度、頻道等信息，用戶可以通過紅外遙控器來調節(jié)頻道和音量，控制收音機開關狀態(tài)。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

2.2 收音機模塊

收音芯片采用TEA5767，其內部集成了中頻選頻和解調網絡，可以做到完全免調，還可以應用在歐洲、美國和日本不同的FM波段環(huán)境。收音芯片與微處理器通過I2C進行通訊，該芯片內置FM立體聲解調器，可以通過編程實現軟靜音、去噪、自動搜臺。

2.3 溫濕度檢測模塊

本設計采用的溫濕度傳感器型號為SHT11，它擁有體積小、功耗低、精度高的優(yōu)勢，其內部原理如下：

SHT11芯片包括一個電容性聚合體濕度敏感元件和一個用能隙材料制成的溫度敏感元件，這兩個敏感元件分別將濕度和溫度轉換成電信號，該電信號首先進入微弱信號放大器進行放大；然后進入一個14位的A/D轉換器；最后經過二線串行數字接口輸出數字信號。此外，SHT11內部還集成了一個加熱元件，主要為了比較加熱前后的溫度和濕度值，在高濕環(huán)境中，加熱傳感器可預防傳感器結露，同時縮短響應時間，提高精度。

2.4 紅外接收模塊

本設計使用36kHz的固定編碼按鍵型遙控器，采用于其對應的36kHz專用紅外接收頭IRM-3636T來接受遙控器發(fā)出的信號。單片機對紅外接收頭收到的按鍵編碼進行識別和轉換，從而實現例如收音機調頻、音量控制等各種遙控功能和需求。

2.5 信息顯示模塊

信息顯示模塊是本系統(tǒng)人機交互的核心。本系統(tǒng)選用了SDWe 070C06可編程十英寸串口屏。該屏幕具有超薄、色域廣、節(jié)能、通訊簡單的特點。微處理器將采集到的溫濕度信息、音量、當前收音頻率等信息通過串口發(fā)送給屏幕，從而實時更新屏幕上顯示的數據。同時，給屏幕本身進行編程，屏幕顯示背景會按照早午晚、季節(jié)、節(jié)日的變化而變化，帶來良好的用戶體驗。若微處理器檢測到室內環(huán)境異常，如溫度值、煙霧值超標，則會在屏幕上進行醒目的報警。

2.6 煙霧報警模塊

本設計選用MQ-2傳感器經行煙霧檢測，其價格低廉，對甲烷、丙烷、丁烷、酒精、氫氣、天然氣、液化氣等多種可燃性氣體及煙霧都具有較高的靈敏度，且穩(wěn)定性高、壽命長，完全能滿足家庭中的各種煙霧檢測需求。當檢測到可燃氣體（煙霧）超出閾值時，單片機啟動蜂鳴器進行報警。

3 結語

本系統(tǒng)設計制作完成后，可應用在日常居住的環(huán)境中，用戶可通過液晶屏以及語音播報來獲取當前室內溫濕度、當前日期、當前廣播頻道等信息。本系統(tǒng)通過分布式煙霧傳感器實時檢測室內煙霧值，若發(fā)現數據異常則立刻發(fā)出警報以警示室內人員檢查有無火情；時間信息采集精度高，年誤差小于兩分鐘，可內置電池，一次性電池可保證在外部掉電的情況下時鐘使用壽命超過5年，具有很好的穩(wěn)定性。同時，收音機的選臺以及模式切換均由紅外遙控器遠程控制，當前頻段等信息顯示在液晶屏上，使人機交互更加友好并且設計成薄型嵌入式，以便家庭裝修時嵌入到墻壁，提升了實用性。

參考文獻

[1]趙宇昕，胡迎賓.單片機在數字收音機中的應用研究[J].首都師范大學學報（自然科學版），2015，（2）：24-27.

[2]黃學平.移動互聯(lián)時代廣播收聽場景的嬗變[J].傳媒，2018，（2）：15-19.

[3]何乃味.AVR單片機的調頻立體聲收音機設計[J].單片機與嵌入式系統(tǒng)應用，2014，（5）：66-69.

[4]Digital Adaptive Filter for Real-time RFI Mitigation on Ground Based Radio Telescopes.2018.130（984）：025002-025002.