USB（Universal Serial Bus）即通用串行总线，是一种新型的数据通信技术。当采用USB接口连接设备与计算机时，无需重新设置系统，也不必打开机壳来调整接口卡的指拨开关，计算机会自动识别接口设备，同时下传给外设的驱动程序。USB接口具有即插即用、速度快、易扩展等优点，已成为现今个人计算机上最重要的接口之一，更是一般消费性电子产品上不可或缺的接口。
短距离无线通信具有抗干扰能力强、可靠性高、安全性好、受地理条件限制较少、安装施工简便灵活等特点，应用非常广泛，如汽车遥控门钥、无线抄表、无线点菜、遥控遥测、小区自动化等。多媒体的成熟大大推动了上述两项技术的融合。特别对于音频信号，USB声卡相比机箱内的板载声卡来说，远离高频干扰环境，音质效果好，且易于携带；但是由于受到音频接口线的影响，局限在一定的范围内，且无法同时与多人分享，而短距离无线通信技术具有受地理条件限制小、可靠性高、安全性好等优点。
结合两者技术的优点，本设计利用TI公司的PCM2702来实现USB音频信号的采集，利用Rohm公司的BH1417来实现音频信号的立体声无线传输。可通过单片机同步显示频率，并控制80～180 MHz 14段频率的切换，可实现10～100 m内的高速音频信号传输。
1 主要芯片介绍
1．1 PCM2702芯片
数／模转换芯片PCM2702有2个数／模转换输出通道和1个一体化的USB接口控制器，该接口符合USB1．0标准；采用最新开发的SPAct（采样期内自适应控制跟踪）系统，能够从USB接口的音频数据中分离出一个稳定的、偏差较小的时钟信号以协调PLL和DAC工作。
PCM2702主要由3部分组成：Burr-Brown公司研制的增强型多层次δ-σ调制器，8×重复采样数字插值滤波器和模拟输出低通滤波器。 PCM2702可以接收48 kHz、44 kHz和32 kHz的16位立体声或单声道音频数据；内部集成有数字电位器的软件静音功能，通过USB的音频等级需求可以控制电位器和静音功能。
1．2 BH1417芯片
BH1417是一款集立体声FM、频率合成和RF放大器等功能于一体的大规模专用调频发射集成威廉希尔官方网站
。它可工作于87～108 MHz频段，与简单的外围威廉希尔官方网站
配合使用，可发射音频FM信号，配合普通的调频立体声接收机就可实现无线调频立体声传输。FM立体声发射器发射出的立体声的信号分离度可达50 dB，失真小于0．3％，而且威廉希尔官方网站
的稳定性大大加强。单单就收发效果而言，已基本接近正规的FM电台。
BH1417由5部分组成：音频预处理威廉希尔官方网站
（加重、限幅和低通滤波）；基频产生威廉希尔官方网站
（晶振、分频）；锁相环威廉希尔官方网站
（相位检测、锁频）；频率设定威廉希尔官方网站
（高低电平转换）；调频发射威廉希尔官方网站
。外围威廉希尔官方网站
主要有频率控制威廉希尔官方网站
、压控振荡器组成的载波产生威廉希尔官方网站
，定时器以及一些耦合电容。
BH1417将预加重威廉希尔官方网站
、限幅威廉希尔官方网站
、低通滤波威廉希尔官方网站
（LPF）一体化，使音频信号的质量比分立元件（如BA1404、NJM2035等）的威廉希尔官方网站
有很大改进；采用锁相环锁频，并与调频发射威廉希尔官方网站
一体化，使得发射的频率非常稳定；采用4路高低电平进行频率设定，可设定14个频点，使用非常方便。
2 硬件威廉希尔官方网站
设计
USB音频发射系统原理框图如图1所示。该系统主要由USB声卡模块、无线发射模块、单片机控制模块、键盘输入模块、频率显示模块和电源模块等构成。
当USB声卡模块和计算机连接后，计算机自动识别，并输出立体声音频信号；音频信号传送至无线发射模块，经过处理后，变换成调频电波发射出去。同时，单片机系统会控制调频发射模块的D0～D3四个引脚的高低电平，从而控制发射频率，同步将发射频率显示出来。
2．1 USB声卡模块
如图2所示，USB声卡模块主要由带有USB接口的16位立体声数／模转换芯片PCM2702和音频运算放大器OPA2134组成。PCM2702外围威廉希尔官方网站
比较简单，由数／模双电源供电，在数模信号接地时采用磁珠或O Ω电阻进行隔离，有效降低数模信号之间的干扰。在PCM2702模拟输出端，考虑到信号的驱动能力不够，采用音频专用运放OPA2134构成一个多重反馈型低通滤波器，同时对信号进一步放大和还原，输出的音频信号直接供无线发射模块使用。考虑到整体音质的效果，威廉希尔官方网站
中与音频信号相关的电容尽量选择优质电容。
2．2 无线发射模块
如图3所示，无线发射模块主要由大规模专用的调频发射集成威廉希尔官方网站
BH1417及简单外围威廉希尔官方网站
构成。
PCM2702与BH1417的USB音频发射系统
（1）立体声调制威廉希尔官方网站
音频信号通过1脚、22脚输入后，由BH1417的21、20、19、2、3、4脚和外威廉希尔官方网站
配合通过预加重威廉希尔官方网站
、限幅威廉希尔官方网站
和低通滤波器后送到混合器中。由 13脚、14脚输入的接入7．6 MHz晶振的振荡威廉希尔官方网站
，通过200分频产生38 kHz的副载波信号。38 kHz副载波通过2分频后产生19 kHz的导频信号，左声道减去右声道的信号与38 kHz的副载波进行平衡调制，调制后的复合信号通过5脚输出。
（2）调频发射威廉希尔官方网站
调频发射威廉希尔官方网站
采用频率稳定的锁相环系统。BH1417的15、16、17、18脚输入的频率代码经过解码和鉴相后，由7脚输出LC振荡器的控制信号 VCO。此VCO控制外部分立元件组成的高频振荡威廉希尔官方网站
产生FM调频的载波信号，并通过2个三极管C9018对5脚输出的复合立体声信号进行FM频率调制。调制后的信号通过9脚输入到BH1417，经过内部的射频放大器放大后的射频信号由11脚输出。输出后的信号可以直接接到发射天线上进行发射。 BH1417频点发射对应的高低电平如表1所列。
（3）高频振荡威廉希尔官方网站
BH1417的5、7、9、10、12引脚配合与其连接的分立元件，构成调频载波的频率振荡和射频调制部分；13、14脚需要外接7．6 MHz的晶体振荡器，提供给BH1417内部的鉴相、立体声信号调制等部分所需要的稳定时钟；6、8为电源部分；11脚与外部连接的元件构成调频信号发射部分。
（4）三极管放大威廉希尔官方网站
BH1417的11脚信号输出后，采用9018来一级放大。2．3单片机控制和频率显示模块单片机控制和频率显示威廉希尔官方网站
如图4所示，主要由AT89C51、键盘输入和液晶显示模块组成。单片机P2口的4个引脚分别连接BH1417的15、16、17、18引脚，通过键盘控制其高低电平，进而控制BH1417 的频率输出，同时将频率显示到1602液晶上。
2．4 电源模块
电源模块威廉希尔官方网站
如图5所示。12 V直流输入经过LM78L05ACH稳压管，5 V输出。电源部分主要为USB声卡模拟输出、音频放大、无线发射以及单片机控制和频率显示部分提供电源。为了减少无线发射模块对单片机控制和频率显示模块的干扰，可在电源和接地之间加入磁珠或0 Ω电阻。
3 软件程序设计
系统软件流程如图6所示。系统上电后，单片机系统初始化，P2的4个端口都为低，设定为87．7 MHz发射，同时在1602上显示频率。而后进入键盘循环扫描状态，当检测到键盘按下时判断键值，根据键值调整P2四个端口的电平高低，进而控制 BH1417的发射频率，然后显示频率。本系统的工作频率分为14个频段，详见表1。判断键值来增加／减少频率。当频率达到88．9 MHz或106．7 MHz时，跳过PLL停止档位。
4 系统制作、调试及抗干扰措施
在系统的焊接中要注意贴片的焊接，防止人体和烙铁的静电把芯片损坏。由于本系统是信号的传输，所以在通用板上布局时要尽量减少信号线的长度，滤波电容尽量离输出元器件近，以免产生多余的杂波。
系统调试过程中，由于本系统中有数字威廉希尔官方网站
、模拟低频和模拟高频威廉希尔官方网站
，注意相关电源的正确连接，以免引起威廉希尔官方网站
的异常和干扰，且电源间要加去耦威廉希尔官方网站
。先调试 USB声卡模块。根据PCM2702的资料，USB上电的时间要短，才能确保电脑正确地找到设备，并安装好。然后，进行无线发射模块的调试。由于实验室没有测频仪器，只好直接用精确度高的收音机直接接收测试。测试时，先将4个控制引脚用跳线接地，确保能够发射出无线信号后，再进行频率的校正和单片机控制显示等。
该系统对于抗干扰性有一定的要求，所以在电源模块中分别给出了数字、模拟低频、模拟高频的电源端口，加入磁珠和O Ω电阻以减少相互之间的干扰。威廉希尔官方网站
设计时，各个模块独立成块，四周接地以减少电磁干扰等；且各个模块中添加了必要的保护威廉希尔官方网站
，确保威廉希尔官方网站
的稳定性、可靠性。
结 语
基于PCM2702与BH1417的USB音频发射系统采用模块化的设计方法，使得整个系统具有一定的扩展性且可以分开独立使用。尽管也有USB声卡和 2．4 GHz构成的无限USB声卡方案，但是由于其频率不可变且需要配套的接收设备，无法做到与多人分享且保密性不强。使用调频发射，可以利用现成的收音机接收，频率可调可以加强安全性。
USB（Universal Serial Bus）即通用串行总线，是一种新型的数据通信技术。当采用USB接口连接设备与计算机时，无需重新设置系统，也不必打开机壳来调整接口卡的指拨开关，计算机会自动识别接口设备，同时下传给外设的驱动程序。USB接口具有即插即用、速度快、易扩展等优点，已成为现今个人计算机上最重要的接口之一，更是一般消费性电子产品上不可或缺的接口。
短距离无线通信具有抗干扰能力强、可靠性高、安全性好、受地理条件限制较少、安装施工简便灵活等特点，应用非常广泛，如汽车遥控门钥、无线抄表、无线点菜、遥控遥测、小区自动化等。多媒体的成熟大大推动了上述两项技术的融合。特别对于音频信号，USB声卡相比机箱内的板载声卡来说，远离高频干扰环境，音质效果好，且易于携带；但是由于受到音频接口线的影响，局限在一定的范围内，且无法同时与多人分享，而短距离无线通信技术具有受地理条件限制小、可靠性高、安全性好等优点。
结合两者技术的优点，本设计利用TI公司的PCM2702来实现USB音频信号的采集，利用Rohm公司的BH1417来实现音频信号的立体声无线传输。可通过单片机同步显示频率，并控制80～180 MHz 14段频率的切换，可实现10～100 m内的高速音频信号传输。
1 主要芯片介绍
1．1 PCM2702芯片
数／模转换芯片PCM2702有2个数／模转换输出通道和1个一体化的USB接口控制器，该接口符合USB1．0标准；采用最新开发的SPAct（采样期内自适应控制跟踪）系统，能够从USB接口的音频数据中分离出一个稳定的、偏差较小的时钟信号以协调PLL和DAC工作。
PCM2702主要由3部分组成：Burr-Brown公司研制的增强型多层次δ-σ调制器，8×重复采样数字插值滤波器和模拟输出低通滤波器。 PCM2702可以接收48 kHz、44 kHz和32 kHz的16位立体声或单声道音频数据；内部集成有数字电位器的软件静音功能，通过USB的音频等级需求可以控制电位器和静音功能。
1．2 BH1417芯片
BH1417是一款集立体声FM、频率合成和RF放大器等功能于一体的大规模专用调频发射集成威廉希尔官方网站
。它可工作于87～108 MHz频段，与简单的外围威廉希尔官方网站
配合使用，可发射音频FM信号，配合普通的调频立体声接收机就可实现无线调频立体声传输。FM立体声发射器发射出的立体声的信号分离度可达50 dB，失真小于0．3％，而且威廉希尔官方网站
的稳定性大大加强。单单就收发效果而言，已基本接近正规的FM电台。
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有很大改进；采用锁相环锁频，并与调频发射威廉希尔官方网站
一体化，使得发射的频率非常稳定；采用4路高低电平进行频率设定，可设定14个频点，使用非常方便。
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设计
USB音频发射系统原理框图如图1所示。该系统主要由USB声卡模块、无线发射模块、单片机控制模块、键盘输入模块、频率显示模块和电源模块等构成。
当USB声卡模块和计算机连接后，计算机自动识别，并输出立体声音频信号；音频信号传送至无线发射模块，经过处理后，变换成调频电波发射出去。同时，单片机系统会控制调频发射模块的D0～D3四个引脚的高低电平，从而控制发射频率，同步将发射频率显示出来。
2．1 USB声卡模块
如图2所示，USB声卡模块主要由带有USB接口的16位立体声数／模转换芯片PCM2702和音频运算放大器OPA2134组成。PCM2702外围威廉希尔官方网站
比较简单，由数／模双电源供电，在数模信号接地时采用磁珠或O Ω电阻进行隔离，有效降低数模信号之间的干扰。在PCM2702模拟输出端，考虑到信号的驱动能力不够，采用音频专用运放OPA2134构成一个多重反馈型低通滤波器，同时对信号进一步放大和还原，输出的音频信号直接供无线发射模块使用。考虑到整体音质的效果，威廉希尔官方网站
中与音频信号相关的电容尽量选择优质电容。
2．2 无线发射模块
如图3所示，无线发射模块主要由大规模专用的调频发射集成威廉希尔官方网站
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构成。
PCM2702与BH1417的USB音频发射系统
（1）立体声调制威廉希尔官方网站
音频信号通过1脚、22脚输入后，由BH1417的21、20、19、2、3、4脚和外威廉希尔官方网站
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，通过200分频产生38 kHz的副载波信号。38 kHz副载波通过2分频后产生19 kHz的导频信号，左声道减去右声道的信号与38 kHz的副载波进行平衡调制，调制后的复合信号通过5脚输出。
（2）调频发射威廉希尔官方网站
调频发射威廉希尔官方网站
采用频率稳定的锁相环系统。BH1417的15、16、17、18脚输入的频率代码经过解码和鉴相后，由7脚输出LC振荡器的控制信号 VCO。此VCO控制外部分立元件组成的高频振荡威廉希尔官方网站
产生FM调频的载波信号，并通过2个三极管C9018对5脚输出的复合立体声信号进行FM频率调制。调制后的信号通过9脚输入到BH1417，经过内部的射频放大器放大后的射频信号由11脚输出。输出后的信号可以直接接到发射天线上进行发射。 BH1417频点发射对应的高低电平如表1所列。
（3）高频振荡威廉希尔官方网站
BH1417的5、7、9、10、12引脚配合与其连接的分立元件，构成调频载波的频率振荡和射频调制部分；13、14脚需要外接7．6 MHz的晶体振荡器，提供给BH1417内部的鉴相、立体声信号调制等部分所需要的稳定时钟；6、8为电源部分；11脚与外部连接的元件构成调频信号发射部分。
（4）三极管放大威廉希尔官方网站
BH1417的11脚信号输出后，采用9018来一级放大。2．3单片机控制和频率显示模块单片机控制和频率显示威廉希尔官方网站
如图4所示，主要由AT89C51、键盘输入和液晶显示模块组成。单片机P2口的4个引脚分别连接BH1417的15、16、17、18引脚，通过键盘控制其高低电平，进而控制BH1417 的频率输出，同时将频率显示到1602液晶上。
2．4 电源模块
电源模块威廉希尔官方网站
如图5所示。12 V直流输入经过LM78L05ACH稳压管，5 V输出。电源部分主要为USB声卡模拟输出、音频放大、无线发射以及单片机控制和频率显示部分提供电源。为了减少无线发射模块对单片机控制和频率显示模块的干扰，可在电源和接地之间加入磁珠或0 Ω电阻。
3 软件程序设计
系统软件流程如图6所示。系统上电后，单片机系统初始化，P2的4个端口都为低，设定为87．7 MHz发射，同时在1602上显示频率。而后进入键盘循环扫描状态，当检测到键盘按下时判断键值，根据键值调整P2四个端口的电平高低，进而控制 BH1417的发射频率，然后显示频率。本系统的工作频率分为14个频段，详见表1。判断键值来增加／减少频率。当频率达到88．9 MHz或106．7 MHz时，跳过PLL停止档位。
4 系统制作、调试及抗干扰措施
在系统的焊接中要注意贴片的焊接，防止人体和烙铁的静电把芯片损坏。由于本系统是信号的传输，所以在通用板上布局时要尽量减少信号线的长度，滤波电容尽量离输出元器件近，以免产生多余的杂波。
系统调试过程中，由于本系统中有数字威廉希尔官方网站
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该系统对于抗干扰性有一定的要求，所以在电源模块中分别给出了数字、模拟低频、模拟高频的电源端口，加入磁珠和O Ω电阻以减少相互之间的干扰。威廉希尔官方网站
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基于PCM2702与BH1417的USB音频发射系统采用模块化的设计方法，使得整个系统具有一定的扩展性且可以分开独立使用。尽管也有USB声卡和 2．4 GHz构成的无限USB声卡方案，但是由于其频率不可变且需要配套的接收设备，无法做到与多人分享且保密性不强。使用调频发射，可以利用现成的收音机接收，频率可调可以加强安全性。
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