多媒体电子调谐器的微机控制技术

引言
多媒体电子调谐器是一种全频道电视信号接收单元，可以将天线接收到的电视射频信号直接转换成1Vp-p的视频信号和音频信号。TCL2002MB-2是TCL公司开发的二合一多媒体调谐器，体积小，结构紧凑，性能稳定，内建直流一直流变换器，只需+5V电源供电，采用I2C总线控制，外围电路简单，广泛应用于计算机多媒体系统和LCD电视机。
在我们开发的智能校园广播系统中，多路音频信号用电视调制器调制成不同频道信号，混合后通过同轴电缆传输到广播终端。用户可以通过遥控器，对广播终端实现频道自动搜索和频道转换操作。本文就多媒体调谐器的硬件接口和控制软件提出一种解决方法。
1． 硬件接口
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多媒体调谐器硬件接口原理图如图1所示。主控制以单片微处理器AT89C52为核心，主要实现将接收红外信号指令译码，通过I2C总线实现对调谐器和E2PROM读写操作。SCL、SDA分别是I2C总线串行时钟线、串行数据线；E2PROM选用带I2C总线的AT24C04，在单片机控制下，自动搜索时将搜索中的射频信号频道分频系数写入记忆，频道转换时，将相应的频道分频系数读出再写入调谐器控制调谐；LED显示自动搜索或频段转换时当前操作的频道号。
调谐器电源电压要求稳定在4.75~5.25V之间，对纹波电压要求是：20HZ~100KHZ，<20mv；100~500KHZ <10mv。为使调谐器不受其它设备的干扰，+5V电源需经过10µH扼流线圈串接到调谐器的电源脚，同时要求电源脚并接100µF电解电容和0.1µF瓷介电容落地，调谐器外壳要可靠接地。
2． TCL2002MB-2的控制简介：
TCL2002MB-2内部有5个寄贮器，用以控制它的工作方式，对它操作有读写两种操作。写操作的作用是控制采用何种方式调谐到所需的射频信号频道，频道转换操作是在其写模式完成：读操作的作用将调谐器锁定的状态读出来，自动搜索操作在其读写两种模式下完成。
2．1 写模式
写模式涉及的字节见表1。
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在表1中，ACK为调谐器被成功写入一字节后的应答信号，MA1和MA0取值由调谐器AS引脚电压决定，通常设计使AS引脚接地，此时MA1、MA0为0、0；分频系数N14….N0用于设定接收的射频信号的频率，分频比计算公式N=16*{fRF(pc)+fIF(pc)},其中fRF(pc)为欲接收频道的图像载波频率，fIF(pc)为图像中频频率，单位为MHZ，TCL2002MB-2取fIF(pc)=38.9,而N=N14*214+N13*213+….+N1*x21+N0;CP用于设置调谐速度，CP=1为快速调谐，CP=0为中速调谐;T2、T1、T0为调谐器测试模式，使用时应设置为T2=T1=0，T0=1；RSA、RSB为调谐步长设置，RSA、RSB取值：（0、1）：31.25KHZ、（x、0）：50KHZ、（1、1）为62.5KHZ；VL、VH、VHF为频段控制，为1打开，为0关闭。
写模式共4种：
写模式1：Start-Adb1-Ack-Db1-Ack-Db2-Ack-Cb-Ack-Pb-Ack-Stop       
写模式2：Start-Adb1-Ack-Cb-Ack-Pb-Ack-Db1-Ack-Db2-Ack-Stop
写模式3：Start-Adb1-Ack-Db1-Ack-Db2-Ack-Cb-Ack-Stop
写模式4：Start-Adb1-Ack-Db1-Ack-Db2-Ack-Stop
模式3和模式4只用于在同一频段间频道转换。模式1和模式2可用于所有频道间频道转换。为了保证平滑调谐到所需频率而不引起充电泵不必要的动作，应考虑当前频道fc和欲接收频道fW，若fW>fC,,选用写模式1，若fW2．[!--empirenews.page--]2 读模式
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在表2中，MA1、MA0与写模式定义相同；P0R为电源指示，上电时，P0R=1；FL为锁定标志，当调谐回路锁定时，FL=1，环路要求要内部基准频率7.8125MHZ的8个周期内锁定；若T2T1T0=001,PLL锁定时，L=0，其它情况L=0；A2A1A0为指示AFT信号5级A/D转换后结果，当A2A1A0取值：（100）：fVIF=f0+125KHZ  (011)为fVIF=f0+62.5KHZ、（010）：fVIF=f0+0、（001）：fVIF=f0-62.5KHZ、（000）：fVIF=f0-125KHZ,其中f0为图像中频正常值，fVIF当前图像中频值。
读模式:Start-Adb2-Ack-STB-Stop
3 软件编程
3．1 I2C总线操作
将单片机AT89C52的引脚P1.7、P1.6分别定义SDA、SCL，单片机用两引脚模拟I2C总线时序就可完成对调谐器和E2PROM的操作。文献[1]中提出一种按平台模式设计、适用80C51系列单片机的虚拟I2C总线软件包，程序直接调用该I2C总线软件包的数据读写子程序，来实现对调谐器和E2PROM总线操作，软件包中WRNBYT为N字节写入的子程序，RDNBYT为读取N字节的子程序。
3． 2 自动搜索
自动搜索，实现将当前天线所有频道的射频信号搜索出来，并将频道的相应分频系数，按搜索频序依次存储于E2PROM，以供频道转换调用使用。为了搜索成功，采取以下方法：
自动搜索，由低频道向高频道搜索，搜索步长为0.25 MHZ,首先由48.25MHZ开始搜索，将图像载波频率对应的分频系数写入调谐器进行调谐，选择快速调谐，即设置CP=1，而为正确地调谐到所需的频道上，根据经验设定调谐步长为62.5KHZ；待PLL锁定，读取调谐器状态字STB的AFT信号是否在±62.5KHZ范围，范围内表示有台将分频系数写入E2PROM，E2PROM地址加1，频道号加1，搜索频率以一频道带宽递增进行下一个搜索，若不在范围，表示无台，继续以搜索步长0.25 MHZ递增进行下一个搜索，一直到搜到最高频率865.25MHZ。自动搜索时，调谐器写入方式，第一次按写模式2，以后按写模式1。程序流程如图2所示

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图2  自动搜索程序流程图
3．3 频道转换
单片机根据输入的频道转换指令，将相应频道的分频系数从E2PROM读出，再写入到调谐器。为获得较高S/N，调谐速度设定中速，也即CP=0；而为了成功稳定调谐，需采取以下方法：首次调谐时，需以写模式2先调谐到第一频道，再以写模式调谐到所需频道，其后需分析fw、fc的大小关系，来采取何种写模式。程序流程如图3所示：

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在我们设计的智能广播系统中先后使用了几种不同型号的多媒体电子调谐器（日本sharp.韩国SANSUNG等），其控制方式与本文叙述的TCL200MB-2的工作原理基本相同，读者可以根据有关技术资料，在设计时自行修改有关控制及控制字发送序列。
4 创新观点
在自动搜索程序流程， FL=1和AFT≤62.5KH为有无电视射频信号的判据是我们的一个创新观点，而频道转换程序流程中首次调谐时，需以写模式2先调谐到第一频道，再以写模式调谐到所需频道，可确保调谐稳定，是我们的另外一个创新观点。