基于51单片机和DA转换的数控音频功率放大器设计
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编号毕业设计(论文)基于单片机的程控D类音频功率放大器Programmable Class-D Audio Power Amplifier Based on MCU学院名称专业名称学生姓名学号指导教师2015年6月28日摘要基于单片机的程控D类音频功率放大器主要运用基本电子技术基础、单片机控制技术、D 类音频功率放大技术、功率变换技术等专业知识,设计由通用型单片机控制实现的程控D 类音频功率放大器,具有基本的双路音频功率放大功能、单片机程控音频回啸检测抑制等功能。
本设计是基于MSP430单片机及其外围的控制电路来实现的。
主要由七大部分组成:拾音电路、程控电路、D类音频功率放大器、主控单元,啸叫检测,回啸抑制以及开关稳压电源电路。
由单片机程控音频功率放大器、检测并抑制啸叫。
D类音频功率放大器采用D类音频功率放大器专用芯片,由H 桥作为功率输出级,使得其输出没有传统的LC 滤波器的情况下可直接驱动感性负载,它的输出功率较大,失真小,且具有过载保护功能。
开关稳压电源提供12V直流电源为D类音频功率放大器供电,再经降压为单片机提供3.3V的直流电。
拾音电路通过单片机控制检测回啸并用带阻滤波器程控抑制回啸,将音频输入程控D类音频功率放大器。
该系统具有效率高、功耗低、体积小,专业性强等显著优点,可以满足各类用户的音频功放和高保真的要求,主要在汽车音响、教育教学、便携式音响系统和大功率音频视频等领域有广泛的应用。
关键词:D类功率放大器;功率放大器; 啸叫检测;回啸抑制AbstractProgrammable Class-D audio power amplifier based on MCU mainly uses professional knowledge like basic electronic technology, MCU control technology, Class-D audio power amplifier technology and power conversion technology This graduation project mainly designs programmable Class-D audio power amplifier based on MUC, it is a programmable Class-D audio power amplifier of real-time detecting and suppressing the howling by MUC, with a basic two-way audio power amplification function and howling suppression function.The programmable class-D audio power amplifier design is achieved on the basis of MSP430 MCU and peripheral control circuits. It is mainly divided into seven parts: pickup circuit, programmable circuit, and Class-D audio amplifier, the main control unit, howling detection, howling suppression and switching mode power supply. The system adopts MCU to control Class-D audio power amplifier, and to detect and suppress the howling. Class-D audio power amplifier adopts Class-D audio power amplifier ASIC, which uses H-bridge as a power output stage so that it can directly drive inductive load,its output power is larger, distortion is low. The system adopts switching power supply to provide a 12V DC power to, Class-D audio power amplifier and then reduce pressure to provide 3.3V DC power to MCU. Pickup circuit, detect the howling by MCU and suppress the howling by band-stop filter, finally input the audio to the programmable class-D audio power amplifier.This system has high efficiency, low power consumption, small size and other significant advantages.It meets users’ requirements of audio power amplifying and high definition, and it is mainly used in the field of car audio, education, portable sound system and power audio video.Key words: Class-D power amplifier; power amplifier; howling detection; howling suppression目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1音频功率放大器的设计背景 (1)1.2 D类音频功率放大器国内外发展现状 (2)1.3主要技术指标 (2)1.4本章小结 (3)第2章系统整体设计及各单元方案论证 (4)2.1系统整体设计框图 (4)2.2系统总体方案分析 (4)2.3各部分单元方案论证 (5)2.3.1主控单元电路设计 (5)2.3.2 D类音频功率放大器电路 (6)2.3.3拾音电路 (7)2.3.4带阻滤波电路 (8)2.3.5开关稳压电源电路 (8)2.4本章小结 (9)第3章各单元硬件电路设计 (10)3.1主控单元电路设计 (10)3.1.1芯片介绍 (10)3.1.2工作原理 (12)3.1.3主控单元最小系统 (12)3.2 D类音频功率放大器电路设计 (13)3.2.1芯片介绍 (13)3.2.2工作原理 (14)3.2.3硬件电路图 (16)3.3拾音电路及带阻滤波器电路设计 (16)3.3.1芯片介绍 (16)3.3.2工作原理 (17)3.3.3硬件电路图 (18)3.4程控电路设计 (19)3.4.1芯片介绍 (19)3.4.2工作原理 (20)3.4.3硬件电路图 (21)3.5开关电源稳压电路设计 (21)3.5.1 芯片介绍 (21)3.5.2工作原理 (24)3.5.3开关电源稳压电路图 (25)3.6本章小结 (26)第4章各单元软件电路的设计 (27)4.1 开发环境 (27)4.2总体设计软件流程图 (27)4.3 子程序流程图 (28)4.3.1 A/D检测子程序 (28)4.3.2 音量控制子程序 (29)4.4 本章总结 (30)第5章系统综合测试和分析 (31)5.1 测试环境 (31)5.1.1测试框图 (31)5.1.2测试仪器说明 (31)5.2 测试结果 (32)5.2.1性能分析 (32)5.2.2测试结果 (33)5.3 本章小结 (34)第6章结论 (35)参考文献 (36)致谢 (38)附录I (39)附录II (50)附录III (51)附录IV (55)第1章绪论1.1音频功率放大器的设计背景随着人们生活水平的提高,人们对电子产品质的要求越来越高,音频质量的好坏也就成为了人们关注的焦点,基本要求是在更低的负载阻抗和更高输出功率下实现更好的音质。
五邑大学2010年电子设计大赛课题:基于51单片机的多功能拾音放大器指导老师:周党培—————————————————组员:黄宝亢—————————————————林镇江—————————————————包文勇—————————————————2010-9-19基于51单片机的多功能拾音放大器概述:“基于51单片机的多功能拾音放大器”主要是:声音采集及放大,模数转换,无线收发技术,红外检测技术,遥控技术和单片机采集、检测、控制、显示等技术的实际应用。
集无线麦克风拾音与发送,FM频道的接收与放大,(可扩充为无线收听MP3音乐等功能),红外扰动检测,无线控制开关及音量大小等功能于一身的拾音与功率放大器。
可根据不同的需求而轻松改造出不同的产品,能扩展多种用途(下文详细介绍),具有相当的灵活性与实用价值。
工作原理分块流程图简介:拾音模块:图(1)拾音模块流程图声音信号可理解为直接能感受到的(我们平时听到的声音)和以电磁波形式传播的信号(FM广播等)。
收音部分的工作原理是在此基础上制作的,不仅可以直接收拾广播等信号,而且可以通过无线麦克风将声音转化成电信号,经过调试,以无线的形式发送到接收端收集起来。
放大模块:(接上)图(2)放大模块流程图收拾的声音信号先经过滤波电路去除杂波以提高声音的质量。
功率放大模块是高保真,高低音混合式放大电路,采用手动,感应,遥控三种开关控制方式,符合设计理念上的“人机关系”和自动化只能化等理念,而且具有较宽的应用领域(下文详说),而且应用PWM无线控制音量大小。
其功能绝对性的比一般的家庭音响强大好多。
部分电路工作原理:直流稳压电源:原理图:功放模块:原理图:遥控调节音量模块:原理图:作品创新点及用途:采用无线收发的形式拾音:采用无线收发,不仅可以采集声音信号和广播信号,而且可以扩展其他的功能:(1)、无线收听并放大MP3音乐,可经改装制造一款无线音箱,减少空间的限制,实现家居的最优化摆设和美化功能。
电气学科大类2009 级《单片机》课程设计报告姓名蔡玲珑学号专业班号电气提高班指导教师杨风开日期2012年3月实验成绩评阅人摘要本设计主要以CD4051模拟开关以及所连的电阻网络作为核心,利用SST89C51单片机控制所选A/D的电阻网络状态,同时编写峰值检测软件对输入信号进行峰值检测并以此为依据来控制正弦波的放大倍数,最后利用液晶显示器将其显示出来。
经过实际测量,本系统可以实现通频为0Hz~1.5KHz,放大倍数为0.96~5的无失真的自动波形放大器。
关键词: SST89C51单片机液晶显示器放大器TLC549目录摘要----------------------------------------------------------------------------------------------------2一.设计要求---------------------------------------------------------------------------------------41.1程控放大器的作用---------------------------------------------------------------------------4 1.2程控放大器的原理----------------------------------------------41.3课题要求------------------------------------------------------5二.实验方案及论证-----------------------------------------------------------------------------5三.单元电路分析与实现--------------------------------------------------------------------- -6 3.1引脚特性说明---------------------------------------------------------------------------------63.2 A/D转换电路---------------------------------------------------------------------------------73.3控制显示电路---------------------------------------------------------------------------------83.4峰值检测电路设计----------------------------------------------------------------- --------11 3.5实验硬件图-----------------------------------------------------------------------------------11四.软件分析--------------------------------------------------------------------------------------124.1编程排序---------------------------------------------------------------------------------------124.2倍数与引脚对应-----------------------------------------------------------------------------12 4.3峰值检测---------------------------------------------------------------------------------------134.4液晶显示---------------------------------------------------------------------------------------134.5对TLC549进行操作------------------------------------------------------------------------154.6主程序流程分析-----------------------------------------------------------------------------15五.实验仿真处理及结果分析---------------------------------------------------------------16六.实验总结---------------------------------------------------------------------------- ---------21七.参考文献-------------------------------------------------------------------------- -----------22附录---------------------------------------------------------------------------------------------------23一. 设计要求.1.1程控放大器的作用在信号调理电路中,必须将输出信号调理在适当水平。
基于单片机的程控放大器设计
程控放大器是一种能够通过数字信号控制放大器增益的电路,它可以实现对信号的精确控制,广泛应用于音频放大器、电视机、电脑音响等领域。
本文将介绍一种基于单片机的程控放大器设计方案。
设计方案
本设计方案采用单片机AT89C51作为控制核心,通过数字信号控制放大器的增益,实现对信号的精确控制。
具体实现步骤如下:
1. 信号输入:将音频信号输入到放大器的输入端口。
2. 放大器控制:将单片机输出的数字信号转换为模拟信号,通过运放实现对放大器的控制。
3. 增益控制:通过单片机控制放大器的增益,实现对信号的精确控制。
4. 输出信号:将控制后的信号输出到扬声器或其他设备。
设计要点
1. 单片机选择:本设计方案采用AT89C51单片机,具有较高的性能和稳定性,能够满足程控放大器的控制要求。
2. 放大器选择:本设计方案采用TL071运放作为放大器,具有高
增益、低噪声、低失真等优点,能够满足音频放大器的要求。
3. 增益控制:本设计方案采用数字信号控制放大器的增益,通过单片机控制放大器的反馈电阻,实现对信号的精确控制。
4. 输出保护:为了保护扬声器或其他设备,本设计方案采用输出保护电路,能够有效避免输出过载和短路等问题。
总结
基于单片机的程控放大器设计方案,能够实现对信号的精确控制,具有较高的性能和稳定性,广泛应用于音频放大器、电视机、电脑音响等领域。
本文介绍了一种基于单片机的程控放大器设计方案,希望能够对读者有所帮助。
程控音频功率放大器一.设计要求 (1)输入信号为30mv 峰峰值的正弦波,频率围 20HZ~20KHZ ,输入阻抗Ri ≥20K Ω,前级程控放大器增益通过单片机键盘输入控制,增益可预置为 10db ,20db ,30db ,40db 。
(2)后级功率放大器输出功率≥3W (8Ω负载)。
(3)液晶显示。
二.原理框图三.方案对比选择(1)选用继电器控制前级放大Vi1K用继电器控制电阻的选择进而控制放大倍数。
(2)模拟开关控制前级放大用模拟开光的断和同来控制放大倍数。
(3)用DAC0832控制前级放大out前级放大100倍后用单片机控制DAC0832进行衰减。
经对比选择用DAC0832控制前级放大比较简单,而且较精确。
四.电路图设计五.主要元件选择及参数设计(1)运放LF353out前级放大分别放大10倍,总共放大100倍。
LF353的工作电压是+15v,各引脚的接法见上图。
将7号输出脚的信号作为DAC0832的输入。
(2)功率放大器TDA2030TDA2030的工作电压是+15v。
它将输入的电流进行放大,然后驱动喇叭响。
具体接法见上图。
利用TDA2030进行功率放大。
TDA2030具有体积小,输出功率大,失真小等特点。
功率放大器含多种保护电路,工作安全可靠性高,主要保护电路有:短路保护,热保护,地线偶然开路,电源极性反接,以及负载泄放电压反冲等。
其中,热保护电路能够容易承受输出的过载,甚至是长时间的,或者环境温度超过时均起到保护作用。
与普通电路相比较,散热片可以有更小的安全系数。
结温超过时,也不会对器件有所损害。
(3)单片机STC89S52STC89S52是比较常用的52系列单片机。
它的工作电压是+5v。
外围电路加上12M的晶振,使其正常工作。
P2口控制DAC0832。
通过对P2口赋值来改变输出增益的大小。
(4)1602液晶(5)DAC0832DI0~DI7:数据输入线,TLL电平。
ILE:数据锁存允许控制信号输入线,高电平有效。
电气学科大类2009 级《单片机》课程设计报告姓名蔡玲珑学号专业班号电气提高班指导教师杨风开日期2012年3月实验成绩评阅人摘要本设计主要以CD4051模拟开关以及所连的电阻网络作为核心,利用SST89C51单片机控制所选A/D的电阻网络状态,同时编写峰值检测软件对输入信号进行峰值检测并以此为依据来控制正弦波的放大倍数,最后利用液晶显示器将其显示出来。
经过实际测量,本系统可以实现通频为0Hz~1.5KHz,放大倍数为0.96~5的无失真的自动波形放大器。
关键词: SST89C51单片机液晶显示器放大器 TLC549目录摘要----------------------------------------------------------------------------------------------------2 一.设计要求---------------------------------------------------------------------------------------4 1.1程控放大器的作用---------------------------------------------------------------------------4 1.2程控放大器的原理----------------------------------------------4 1.3课题要求------------------------------------------------------5二.实验方案及论证-----------------------------------------------------------------------------5三.单元电路分析与实现--------------------------------------------------------------------- -6 3.1引脚特性说明---------------------------------------------------------------------------------6 3.2 A/D转换电路---------------------------------------------------------------------------------7 3.3控制显示电路---------------------------------------------------------------------------------8 3.4峰值检测电路设计----------------------------------------------------------------- --------11 3.5实验硬件图--------------------------------------------------------------------------- --------11四.软件分析--------------------------------------------------------------------------------------12 4.1编程排序---------------------------------------------------------------------------------------12 4.2倍数与引脚对应-----------------------------------------------------------------------------12 4.3峰值检测---------------------------------------------------------------------------------------13 4.4液晶显示---------------------------------------------------------------------------------------13 4.5对TLC549进行操作------------------------------------------------------------------------15 4.6主程序流程分析-----------------------------------------------------------------------------15五.实验仿真处理及结果分析---------------------------------------------------------------16六.实验总结---------------------------------------------------------------------------- ---------21七.参考文献-------------------------------------------------------------------------- -----------22附录---------------------------------------------------------------------------------------------------23一. 设计要求.1.1程控放大器的作用在信号调理电路中,必须将输出信号调理在适当水平。
基于单片机和DA的数控音频功率放大器论文本文介绍了一种基于单片机和DA的数控音频功率放大器的设计和实现。
该设计可以通过数字信号处理实现包括音调控制、音量调节和平衡控制等功能,同时也可以实现各种输出功率的选择,满足不同音响设备的需求。
最终,该设计由DSP引擎和音频功放电路的组合完成数字信号的处理和放大输出,达到了高质量的音频放大效果。
本文首先介绍了该设计的背景和动机,旨在实现数字信号处理的音频功放系统,以便提高音频效果和信号处理方便性。
接着,我们详细阐述了DSP引擎和功放电路的设计,表明了其结构和功能。
DSP引擎主要是基于单片机和数字转换器实现的,支持常见的音效处理算法,包括宽带均衡、低通和高通滤波器等。
电路功放则采用高效能的N型MOS管电路,能满足输出电流达到50A的要求,同时还支持多路音频输入和输出功率选择。
为了解释这些方面的详细内容,我们展示了相应的电路图和信号流图。
我们还介绍了该系统的软件实现,包括单片机编程和DSP算法实现。
其中,单片机编程采用Keil编译器和汇编语言完成,并实现了数字转换器和脉宽调制(DSP)模块之间的通信。
此外,我们还探讨了音效算法的实现细节,重点介绍了宽带均衡和低通滤波器的实现方法,并提供了相应的源代码。
最终,我们对该系统进行了性能测试,包括信噪比测量,频率响应测试和失真测试。
结果表明,该数字控制功放器可以提供优质的音频输出效果,具有较低的噪声和失真,同时还能保证各种功率输出需求的满足。
总之,该系统可以为音频放大器领域带来技术进步,并为音乐爱好者和音响设备生产商提供更高质量的音频产品。
该设计结合了单片机控制、数字信号处理、功放电路和多功能输出功率的特点,从多个方面提高了音频放大效果和信号处理的方便性。
电子设计实验报告——数控音量调节的功率放大器 15组一、 实验目的设计出一个输出音量可以数字控制调节的功率放大电路,从而了解音频功率放大电路的基本结构和工作原理,同时也进一步加深对模拟电路中所学知识的掌握和认识,并通过单元电路的分析,了解电路系统设计的步骤和组合方法。
二、 实验摘要实验中重点要求复习和掌握运算放大器的基本使用方法,即运放同相比例放大和反相比例放大器的结构,计算和运用。
同时也要求复习和掌握有源滤波电路和功率放大电路及数字电路的基本结构和原理。
在电路设计中和实验中也需要了解对元器件的选择标准,掌握一些常用元件的性能。
另外,在本实验中还增加了一部分线性串联稳压电源的内容,要求通过实验掌握线性稳压电源的基本结构、工作原理以及三端集成稳压器的使用方法,同时复习和加深对桥式整流电路理解。
三、 实验电路原理分析整体框图:可以分为音频放大和直流电源两大部分。
220V 交流电源输入源输出图1 实验设计电路结构框图图2 音量调节线路其中,音放大电路的功能是将音源信号进行放大,然后再经过OTL 音频功率放大电路(用三极管设计并制作),其输出功率为0.25W,负载8Ω。
输入信号源为1KHz,10mv正弦信号达到最大功率不失真,最后去推动扬声器输出,简单来说,就是一个扩音器的基本原理。
直流电源部分则负责将220V 的交流电源转换为低压直流电供放大电路使用,同时,为了减小电源电压波动引起的噪声对放大电路的影响,电源部分要求采用线性直流稳压电源。
音量调节部分是通过两个按钮来进行数字控制,预置LED显示“4”,一个按钮向下调节,最小达到“0”并保持;另一个向上调节,最大达到“7”并保持,从而达到控制音量的目的。
四、直流电源制作从图 1 中可以看到,220V 的交流电源经变压器降压后,由全桥整流电路输出直流,再由稳压电路输出稳定的直流,提供给放大电路使用。
其中C1和C2能滤去电源中的交流成分。
如图3所示。
T1AIR_CORE_XFORMER U1V1220 Vrms60 Hz0°图3 线性串联稳压电源五、音频放大电路的分析1、前置放大前置放大器的作用简单说来就是“缓冲”,将外部输入的音源信号进行放大并输出。
基于51单片机的程控增益放大器设计报告一、研究内容及系统功能运算放大电路在各种仪器仪表中能够完成小信号放大电路,本设计旨在利用单片机实现与数字电位器进行I2C通信,控制数字电位器输出,且能显示输出增益变化。
增益可控放大器可由基本运算放大器、数字电位器和控制逻辑组成。
本次设计要求实现以下功能:1、利用单片机、数字电位器、运算放大器设计一个增益可控及能够显示增益变化的电路。
增益变化范围1~50,步进为1。
2、提交设计硬件电路图及软件编程代码;二、程控增益放大器硬件电路设计为了能更好的了解程控增益放大器的原理,本章首先给出设计方案并介绍了程控增益放大器的基本原理,然后对其各模块进行了分析。
本设计程控增益放大器硬件电路的设计主要包含四个模块:电源模块、电路控制模块、增益放大模块以及液晶显示模块,其设计结构图如图2-1所示:图2-1 程控增益放大器设计结构图2.1 电源模块本设计电源模块包含四个部分:电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路,电源模块原理框图及直流稳压电源波形变换图参见图2-2:图2-2 电源模块原理框图2.2.2 电源模块硬件电路设计本设计中,电源模块主要需要生+12V 、-12V 以及+5V 为控制模块、液晶显示模块以及增益放大模块供电。
电源模块硬件电路设计图参见图2-3及图2-4。
T A C 220VLM-317U1~~图2-3 电源电路U3+5V图2-4 电源电路本设计选取变压器规格为:功率50W ,220V 转双路15V 输出,整流电路采用4个整流二极管1N4007来构成单相桥式整流电路转换成直流电,经整流电路后,选取两只4700uF/50V 的电解电容作为滤波电容,滤波电路利用电容的充放电作用,会使得电压趋于平滑。
为保证电路获得稳定性好的直流电源,在整流、滤波电路后稳压电路部分选用LM317和LM337稳压芯片构成稳压电路,从而生成+12V和-12V为增益放大器模块的运放芯片供电保证其正常工作。
附件3“挑战杯——彩虹人生”湖南省职业学校创新创效创业大赛作品申报书申报者姓名:作品名称:学校全称:市州:指导教师1:所在单位:指导教师2:所在单位:指导教师3:所在单位:参赛形式:□1.个人作品▄2.集体作品组别:□1.中职组▄2.高职组类别:湖南省职业学校创新创效创业大赛组委会监制— 9--说明1.参赛者应认真阅读此说明各项内容后按照要求详细填写。
2.作品的文字必须是中文,请按照字体要求(标题字体为黑体小二号,居中;正文字体为宋体小四号,首行缩进2个字符。
若是外文,请附中文本)打印在A4纸上,文章版面尺寸14.5×22cm。
3.以个人形式参赛选手填A1表,以集体形式参赛团队填A2表。
参赛选手根据竞赛类别填写B1、B2表。
4.C、D表由作品作者填写;E表由作品指导教师填写;F表由申报单位和市州团委填写。
5.表内作品有关内容,可另附纸。
6.《作品申报书》须按要求由各市州团委统一寄送至指定地点,电子文本在大赛官方网站报备。
7.未尽事宜请向大赛组委会秘书处咨询。
— 9--A2.申报团队情况(集体作品)2.本表中学籍教学管理部门意见视为对申报情况的确认。
3.集体作品成员不超过3人,但无法区分第一作者的,将所有作者信息填写“共同作者情况”栏,并填写一个通讯地址。
— 9--B1.申报作品情况(创意设计竞赛)— 9--— 9--— 9--说明:1.必须由申报者本人填写;2.本部分中的学校意见视为对申报者所填内容的确认;3.本表须附研究报告,并提供图表、曲线、试验数据、原理结构图、外观图(照片),也可附鉴定证书和应用证书复印件。
— 9--C.当前国内外同类课题研究水平概述说明:1.申报者可根据作品类别和情况填写;2.填写此栏有助于评审。
— 9--D.参赛作品须提供证明材料内容— 9--E.指导教师情况及对作品的说明— 11 —F.申报单位及各市州团委审定意见— 11 —。
Ω 数控音量调节集成音频功率放大器设计报告1 前言集成音频功率放大器电路是一种可以采用数控方式产生计数脉冲实现音量调节的装置, 从原理上讲是一种典型的数字电路和模拟集成电路的组合和综合运用,因此,我们此次设计就是为了了解数控电路和功率放大电路的原理,从而学会制作数字控制电路而且通过制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法.且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路.通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。
2 数控音量调节集成音频功率放大器的原理其原理框图1如下:图1 数控音量集成音频功率放大器原理框图3 电路设计3.1 技术指标1、在音频信号处输入正弦波输入电压幅度≥800mV ,等效负载电阻R L 为8Ω情况下,功率放大器应满足:(1)额定功率输出功率:P OR ≥10W ;(2)频率响应:BW ≥20Hz ~ 100kHz (≤3dB )(3)在P OR和BW内非线性失真系数:≤1%(10W,30Hz~20kHz);(4)在P OR下的效率≥55%;(5)输出阻抗≤0.16Ω;2、数控音量调节部分尽量能多档位,并且有LED音量档位指示。
3、电源稳压部分不要自制,但要求必须有整流滤波电路。
2电路工作原理3.2.1集成音频功率放大器我们熟悉的集成功放有TDA2030A、LM1875、TDA1514等,其中TDA1514外围电路较复杂,且容易自激。
LM1875外围电路简单,电路成熟,低频特性好,保护功能齐全,但是高频特性较差(B W≤70KHz)。
TDA2030A上升速率高、瞬态互调失真小;输出功率大,而保护性能以较完善;外围电路简单,使用方便;频带宽BW(10~140KHz),缺点是低频特性欠缺。
综合题目要求,选用TDA2030A 作功放。
1、TDA2030简介TDA 2030 是一块性能十分优良的功率放大集成电路,其主要特点是上升速率高、瞬态互调失真小,在目前流行的数十种功率放大集成电路中,规定瞬态互调失真指标的仅有包括TDA 2030 在内的几种。
数控音频功率放大器一.设计要求(1)输入信号为30mv 峰峰值的正弦波,频率范围 20HZ~20KHZ ,输入阻抗Ri ≥20K Ω,前级程控放大器增益通过单片机键盘输入控制,增益可预置为 10db ,20db ,30db ,40db 。
(2)后级功率放大器输出功率≥3W (8Ω负载)。
(3)液晶显示。
二.原理框图三.方案对比选择用DAC0832控制前级放大Viout前级放大100倍后用单片机控制DAC0832进行衰减。
经对比选择用DAC0832控制前级放大比较简单,而且较精确。
四.电路图设计五.主要元件选择及参数设计(1)运放LF353out前级放大分别放大10倍,总共放大100倍。
LF353的工作电压是+15v,各引脚的接法见上图。
将7号输出脚的信号作为DAC0832的输入。
(2)功率放大器TDA2030TDA2030的工作电压是+15v。
它将输入的电流进行放大,然后驱动喇叭响。
具体接法见上图。
利用TDA2030进行功率放大。
TDA2030具有体积小,输出功率大,失真小等特点。
功率放大器内含多种保护电路,工作安全可靠性高,主要保护电路有:短路保护,热保护,地线偶然开路,电源极性反接,以及负载泄放电压反冲等。
其中,热保护电路能够容易承受输出的过载,甚至是长时间的,或者环境温度超过时均起到保护作用。
与普通电路相比较,散热片可以有更小的安全系数。
结温超过时,也不会对器件有所损害。
(3)单片机STC89S52STC89S52是比较常用的52系列单片机。
它的工作电压是+5v 。
外围电路加上12M 的晶振,使其正常工作。
P2口控制DAC0832。
通过对P2口赋值来改变输出增益的大小。
(4)1602液晶(5)DAC0832DI0~DI7:数据输入线,TLL电平。
ILE:数据锁存允许控制信号输入线,高电平有效。
CS:片选信号输入线,低电平有效。
WR1:为输入寄存器的写选通信号。
XFER:数据传送控制信号输入线,低电平有效。
基于51单片机的多功能信号发生器设计一、设计目的和意义随着电子技术的发展,信号发生器经常要用在各种科学技术领域和工程实践中。
选择适当的嵌入式处理器、DA转换芯片,放大器,设计出一种基于单片机的多功能信号发生器的设计,能够实现键盘控制下输出正弦波、方波、三角波等波形。
二、设计原理利用51单片机采用程序设计方法产生锯齿波、正弦波、矩形波三种波形,再通过D/A转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号,滤波放大,最终由示波器显示出来,能产1Hz—3kHz的波形。
通过键盘来控制三种波形的类型选择、频率变化,并通过液晶屏1602显示其各自的类型以及数值,系统大致包括信号发生部分、数/模转换部分以及液晶显示部分三部分。
三、详细设计步骤1.总体框架图1 系统总体框架2.单片机最小系统设计51单片机是片内有ROM/EPROM的单片机,因此,这种芯片构成的最小系统简单﹑可靠。
用80C51单片机构成最小应用系统时,只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可,如图2所示。
由于集成度的限制,最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。
其应用特点:(1) 有可供用户使用的大量I/O口线。
(2) 内部存储器容量有限。
(3) 应用系统开发具有特殊性。
图2 51单片机最小系统3.波形产生模块由单片机采用编程方法产生三种波形、通过DA转换模块DAC0832在进过滤波放大之后输出。
开始置DAC0832口地址4000HA赋值为#00H(A)0823输出A=F0H A=A+1图3锯齿波产生流程图锯齿波产生首先将DAC0832口地址置为4000H,然后将00H送入寄存器A中,DAC0832输出A的内容,当A中的内容等于F0H返回开始,当A中的内容不为0FH时,A的内容累加,从而输出波形。
图4 三角波产生流程图三角波产生首先将DAC0832口地址置为4000H,通过A中数值的加1递增,当A中的内容为0FFH时,A中的内容减1递减,从而循环产生三角波。
基于51单片机的音乐播放设计摘要为方便人们的日常生活,优化学校、机关等单位的计时系统,采用以单片机为基础设计了一种的自动音乐播放器。
本设计利用单片机AT89S52的定时和计数功能,来完成时间的显示和定时功能。
并且,通过对定时器初值的设定来产生不同频率的声音,利用定时器中断来完成对音乐节拍长度的控制。
通过音频功率放大器,将单片机输出的信号放大,再通过喇叭播放乐曲。
通过MAX232型芯片,可以转换PC机上的电压和单片机的电源电压,再通过串口接入PC机,这样就能从PC机上将用C语言编写的程序下载到单片机上。
最后可在数码管上显示时间,当定时时间到后,喇叭自动播放一段连续的音乐。
此设计摆脱了传统闹钟的刺耳声音,取而代之的是美妙的音乐,能为人们的日常生活提供准确的计时,且成本低廉,值得推广。
关键词:音乐播放;音频转换;时间显示;ULN2003Music playback design based on 51 single chip microcomputerAbstractFor the convenience of People's Daily lives, to optimize the timing system schools, agencies and other units, on the basis of the single chip microcomputer was adopted to design a kind of automatic music player.This design using the single chip microcomputer AT89S52 timing and counting functions, to complete the time display and timing functions.And, by the setting of the initial value of timer to generate different frequencies of sound, using a timer interrupt to complete control of the beat of the music length.Through the audio power amplifier, MCU output signal amplification, then play the music over the loudspeaker.Through MAX232 chip, can convert the voltage of power supply voltage of PC and microcontroller, through a serial port connected to the PC, so you can from the PC will be written in C language program downloaded to the microcontroller.Finally on the digital tube display time, when the time to regularly, speakers play a continuous music automatically.This design to get rid of the traditional alarm clock sharp voice, instead, the wonderful music, can offer the accurate timing for People's Daily lives, and low cost, is worth promoting.Key words:Music playback;Audio conversion;Time display;ULN2003目录1 总体设计 (1)2 硬件设计 (2)2.1 AT89S52型单片机介绍 (2)2.2 ULN2003及外围电路的设计 (2)2.3 串行通信和MAX232芯片 (3)2.4 AT89S52的定时/计数器概述 (3)2.5 LED显示 (5)3 软件设计 (6)3.1 音乐编程原理及其流程图 (6)3.1.1 产生声音信号 (6)3.1.2 产生节拍信号 (6)3.1.3 音频转换 (7)3.2 时间显示程序设计 (8)4 仿真及调试过程 (9)4.1 硬件调试过程 (9)4.2 软件仿真过程 (9)5 结束语 (11)参考文献 (12)1 总体设计在基于单片机的自动音乐播放器中,采用AT89C52RC型单片机为硬件基础,通过C语言对芯片进行编程。
程控音频功率放大器一.设计要求(1)输入信号为30mv 峰峰值的正弦波,频率范围 20HZ~20KHZ ,输入阻抗Ri ≥20K Ω,前级程控放大器增益通过单片机键盘输入控制,增益可预置为 10db ,20db ,30db ,40db 。
(2)后级功率放大器输出功率≥3W (8Ω负载)。
(3)液晶显示。
二.原理框图三.方案对比选择(1)选用继电器控制前级放大用继电器控制电阻的选择进而控制放大倍数。
Vi(2)模拟开关控制前级放大用模拟开光的断和同来控制放大倍数。
(3)用DAC0832控制前级放大前级放大100倍后用单片机控制DAC0832进行衰减。
经对比选择用DAC0832控制前级放大比较简单,而且较精确。
四.电路图设计五.主要元件选择及参数设计(1)运放LF353前级放大分别放大10倍,总共放大100倍。
LF353的工作电压是+15v,各引脚的接法见上图。
将7号输出脚的信号作为DAC0832的输入。
(2)功率放大器TDA2030TDA2030的工作电压是+15v。
它将输入的电流进行放大,然后驱动喇叭响。
具体接法见上图。
利用TDA2030进行功率放大。
TDA2030具有体积小,输出功率大,失真小等特点。
功率放大器内含多种保护电路,工作安全可靠性高,主要保护电路有:短路保护,热保护,地线偶然开路,电源极性反接,以及负载泄放电压反冲等。
其中,热保护电路能够容易承受输出的过载,甚至是长时间的,或者环境温度超过时均起到保护作用。
与普通电路相比较,散热片可以有更小的安全系数。
结温超过时,也不会对器件有所损害。
(3)单片机STC89S52STC89S52是比较常用的52系列单片机。
它的工作电压是+5v。
外围电路加上12M的晶振,使其正常工作。
P2口控制DAC0832。
通过对P2口赋值来改变输出增益的大小。
(4)1602液晶(5)DAC0832DI0~DI7:数据输入线,TLL电平。
ILE:数据锁存允许控制信号输入线,高电平有效。
CS:片选信号输入线,低电平有效。
WR1:为输入寄存器的写选通信号。
XFER:数据传送控制信号输入线,低电平有效。
WR2:为DAC寄存器写选通输入线。
Iout1:电流输出线。
当输入全为1时Iout1最大。
Iout2: 电流输出线。
其值与Iout1之和为一常数。
Rfb:反馈信号输入线,芯片内部有反馈电阻. Vcc:电源输入线 (+5v~+15v) Vref:基准电压输线(-10v~+10v ) AGND:模拟地,摸拟信号和基准电源的参考地 DGND:数字地,两种地线在基准电源处共地比较好.六.软件编程按照电路图的设计焊接好硬件电路。
就开始软件编程。
程序主要分为两个部分,即液晶显示部分和控制DAC0832的部分。
由于本设计采用的是用按键分别控制。
可以在主函数中调用一个键盘扫描的函数,当相应的不同按键按下后控制液晶显示和单片机P2的输出,从而控制DAC0832的输出增益。
源程序见附录。
七.调试部分本次实验的调试部分花了大量的时间。
当程序写好编译通过后,下载到单片机中,调试硬件看有无显示和输出。
调试主要分为3个部分。
分别是液晶显示部分,前级放大部分,功放输出部分。
首先是液晶部分,经过几次程序的修改,和对液晶部分电路的检测终于将液晶部分调出有显示。
然后检查前级放大部分。
在输入端输入峰峰值为50mv的正弦波。
用示波器检查运放的输出。
最后一遍联合按键控制用示波器观察DAC0832输出部分的波形。
结果显示良好。
八.实验心得体会与总结经过这次试验,我还是有一些收获的。
首先感觉到我们所学知识的肤浅,既没学活也没学深。
以后要想做好电信专业的工作,我们还有很长的路要走。
我也认识到模拟电路是一门很值得研究而且可以大有作为的学科,要想成功做出一个模拟电路出来需要付出许多汗水,并不是能够将电路设计出来就算成功,由于模拟电路本身的特点,理论值和实际情况往往有着很大的区别,当我们设计出一个合理的电路并把它焊接出来后,心中小有成就感,然而在调试的过程中却遭受了失败的一次次打击,我们甚至出现了上午把电路板调试好,下午输出信号完全混乱的情况,幸运的是我们任然坚持到最后并且品尝到了成功的喜悦。
可以说完成理论设计只是完成了整个课题的很小一部分,调试过程占了很大的比重,在这个过程中通过与同学交流我们学到了很多,比如说电源要接去耦电容、液晶背光灯调节电阻的几种解法,单片机程序中几个函数的用法,电路虚焊的检验方法等等。
通过这次实验,进一步验证了我的编程能力,使我看到了自己有许多需要提高和改进的地方,也增强了我学习本专业的兴趣和信心,可以说以后不管是读研还是找工作,我要想成为一名合格的电子工程师还有很长的路要走。
附录一实验电路图附录二实验源程序#include<>#include <>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit E=P1^2;sbit RS=P1^0;sbit RW=P1^1;sbit key1=P1^3;sbit key2=P1^4;sbit key3=P1^5;sbit key4=P1^6;sbit key5=P1^7;void lcd_init();void write_comm(uchar);void write_data(uchar);void write_string(uchar,uchar,uchar *);void lcd_delay();void delay_ms(uint);void delay_ms(uint i) //延时i毫秒{uint j;while(i--){for(j=0;j<=74;j++){_nop_();}}}void lcd_init(){lcd_delay();write_comm(0x38); //显示模式控制:设置16*2显示,5*7点阵,8位数据口write_comm(0x08); //关显示write_comm(0x01); //清屏write_comm(0x06); //输入模式控制:光标右移,整屏不移动write_comm(0x0c); //开显示,显示光标,光标闪烁//0x0e,开显示,显示下光标,光标不闪烁write_comm(0x80);write_comm(0x02); //数据指针清零}void write_comm(uchar i){RS=0;RW=0;P0=i;lcd_delay();E=0;lcd_delay();E=1;}void write_data(uchar i){RS=1;RW=0;P0=i;lcd_delay();E=0;lcd_delay();E=1;}void write_string(uchar row,uchar column,uchar *dis_buffer){switch(row) //这种结构保持以后升级到多行显示液晶{case 1:write_comm(0x80+column);break;case 2:write_comm(0x80+0x40+column);break;//重新调整数据地址指针default:break;}while(*dis_buffer!='\0') // '\0'结束符{write_data(*dis_buffer);dis_buffer++;column++;if(column==16){column=0;row++;if(row>=3)return;elseswitch(row) //这种结构保持以后升级到多行显示液晶{case 1:write_comm(0x80);break;case 2:write_comm(0x80+0x40);break;//重新调整数据地址指针default:break;}}}}void lcd_delay(){uchar i;for(i=0;i<255;i++);}void main(){lcd_init();//cntl1=1;cntl3=1; cntl2=0;cntl4=0;cntl5=1;cntl6=0;write_string(1,0,"Gain:");while(1){if(key1==0){delay_ms(15);if(key1==0){while(!key1);P2=0x02;write_string(2,0,"0dB");}}if(key2==0){delay_ms(15);if(key2==0){while(!key2);P2=0x08;write_string(2,0,"10dB");}}if(key3==0){delay_ms(15);if(key3==0){while(!key3);P2=0x1A;write_string(2,0,"20dB");}}if(key4==0){delay_ms(15);if(key4==0){while(!key4);P2=0x51;write_string(2,0,"30dB");}}if(key5==0){delay_ms(15);if(key5==0){while(!key5);P2=0xff;write_string(2,0,"40dB");}}}}。