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基于单片机数字调音功放设计
摘要
本文在小功率音频放大器的基础上，用STC89C52单片机和数字调音IC——M62429实现数字调节功放的输出音量，代替常见的旋钮式的调音电位器。
同时采用LCD1602显示音量当前音量的值和时间。
关键词：
单片机；功率放大器；数字电位器
Abstract
Thispaperinsmallpoweraudioamplifier,andonthebasisofSTC98C52MCUanddigitalIC-M62429tuningofdigitaladjustmentofthepoweramplifieroutputvolume,insteadofcommonknobtypetuningofpotentiometer.AtthesametimeLCD1602showsthevolumeofvalueandtimethecurrentvolume.
Keywords：
PowerAmplifier；Microcontroller；DigitalPotentiometer；
引言····································································3
1系统总体设计························································3
1.1系统设计框图··························································3
1.2系统设计的主要内容和具体要求··········································3
2系统硬件电路设计···················································3
2.1单片机控制电路························································3
2.1.1STC89C52的引脚及功能···············································4
2.1.2复位电路····························································5
2.2音量调节电路··························································5
2.2.1M62429简介·························································5
2.2.2M62429与单片机的连接···············································6
2.3功放电路······························································7
2.3.1TDA2822简介························································7
2.3.2功放电路图···························································8
3系统软件设计························································8
3.1程序总流程图··························································8
3.2M62429音量控制程序···················································9
3.3时间显示程序·························································10
4结论·································································11
谢辞····································································13
参考文献·······························································14
引言
随着电子技术的飞速发展，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域。
音频功放在日常生活中更是随处可见。
除了传统的旋钮式音量调节外，数字调节音量也越来越常见。
同时在一些特殊的应用中，数字调节音量有着无可比拟的优势。
本文在研究dta2822小功率音频放大器的基础上，采用数字调音芯片M62429代替常用的旋钮式电位器调音，同时采用STC52单片机作为整个系统的处理器。
本系统还设计出了较为直观明了的人机交互界面，LCD1602不仅仅用于显示当前的音量值，同时还显示了当前的时间。
除了加减音量按键之外，还人性化地增加了一个静音按键，以满足在某些特殊的情况时的需求。
1系统总体设计
1.1系统设计框图
图1-1
1.2系统设计的主要内容和具体要求
本次设计要求在音频功率放大器的基础上实现数字式音量调节。
具体要求：
（1）设计一个小功率的音频放大器。
（2）用按键实现功放音量的加减调节。
（3）在LCD1602上显示当前音量值。
（4）在LCD1602上显示时间。
（5）能够通过按键调节时间的各个参数。
2系统硬件电路设计
2.1单片机控制电路
本系统选用STC89C52单片机作为核心处理器。
STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。
在单芯片上，内置4KBEEPROM，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。
因此，STC89C52单片机完全满足本系统的要求。
2.1.1STC89C52的引脚及功能
单片机STC89C52的管脚说明如图2-1所示：
图2-1STC89C52的管脚
（1）主要电源引脚
VCC电源端
②GND接地端
（2）外接晶体引脚XTAL1和XTAL2
（3）控制或与其它电源复用引脚RST、ALE//PROG、/PSEN和/EA/VPP
RST复位输入端。
②ALE//PROG当访问外部存储器时，ALE（地址锁存允许）的输出用于锁存地址的低位字节。
③/PSEN程序存储允许（/PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号。
④/EA/VPP外部访问允许端。
（4）输入/输出引脚P0.0～P0.7、P1.0～P1.7、P2.0～P2.7和P3.0～P3.7
P0端口（P0.0～P0.7）P0是一个8位漏极开路型双向I/O端口。
作为输出口用时，每位能以吸收电流的方式驱动8个TTL输入，对端口写1时，又可作高阻抗输入端用。
②P1端口（P1.0～P1.7）P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。
P1的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。
对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。
作输入口时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。
③P2端口（P2.0～P2.7）P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。
P2的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。
对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。
P2作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。
④P3端口（P3.0～P3.7）P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流，这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为STC89C52的一些特殊功能，这些特殊功能见表2-1：
端口引脚
兼用功能
P3.0
RXD（串行输入口）
P3.1
TXD（串行输出口）
P3.2
/INT0（外部中断0）
P3.3
/INT1（外部中断1）
P3.4
T0（定时器0的外部输入）
P3.5
T1（定时器1的外部输入）
P3.6
/WR（外部数据存储器写选通）
P3.7
/RD（外部数据存储器读选通）
表2-1P3端口的特殊功能
2.1.2复位电路
单片机复位的条件是当单片机振荡器工作时，RST引脚上出现持续两个机器周期的高电平，从而实现复位操作，使单片机回复到初始状态。
上电时，考虑到振荡器有一定的起振时间，RST引脚上高电平必须持续10ms以上才能保证有效复位。
STC89C52的复位是由外部的复位电路来实现的：
图2-2
2.2音量调节电路
2.2.1M62429简介
本系统采用数字调音ICM62429实现音量调节。
M62429是一个只需2根串行数据线控制的双通道电子音量调节IC，内部集成调音电路，只需很少外围元器件就能组建一个低噪声和低失真音量控制电路。
M62429由串行数据控制，音量可以在0—83dB（1dB/step）调节（独立的每个声道音量控制）。
M62429的系统框图如图2-3所示。
图2-3
表2-1所示是M62429的各个引脚功能。
表2-1
2.2.2M62429与单片机的连接
单片机与M62429的连接如图2-4所示。
M62429的DATA引脚和时钟引脚CLK分别接在单片机的IO口P36、P37上，单片机通过这两个引脚发送数据对M62429控制。
音频信号分别从IN1和IN2输入，OUT1和OUT2输出，在输入输出端都分别串联一个电容作耦合电容，作用是隔直流同时能让交流信号顺利通过，并使前后工作点不相连。
图2-4
2.3功放电路
2.3.1TDA2822简介
TDA2822是小功率集成功放，其特点是：
工作电压低，低于1.8V时仍能正常工作，集成度高，外围元件少，音质好，可用于桥式或立体声功放。
图2-5所示是TDA2822的内部电路图机各个引脚功能。
图2-5
2.3.2功放电路图
如图2-6所示为本系统TDA2822的立体声功放电路。
图中，R1，R2是输入偏置电阻，C1，C2是负反馈端的接地电容气，C6，C7是输出耦合电容，R3，C4和R4，C5是高次谐波抑制电路，用于防止电路振荡。
图2-6
3系统软件设计
本系统软件采用模块化结构，主要由主函数，键盘扫描函数，音量设置函数，LCD1602的显示函数，中断函数等组成。
3.1程序总流程图
图3-1所示为系统总流程图，定时器产生中断是执行中断函数。
否
是
图3-1
系统从主函数开始执行，先设置初值，分别对LCD1602，M62429进行初始化，定时器赋初值，定时开始计时。
然后进入键盘扫描函数的循环中，判断是否有按键按下。
当键盘扫描到有按键按下，通过延迟消抖后，执行相应的程序。
当定时器定时到相应的时间后，产生中断，此时跳出键盘扫描程序的循环，执行中断程序，中断程序执行完后返回原来的断点继续执行。
3.2M62429音量控制程序
从M62429使用手册可知，单片机送去M62429的控制数据DATA为11位。
通常的用法如表3-1所示：
表3-1
其中D0和D1为两个通道的控制位。
D2到D8位是音量控制位。
音量可以在0—83dB（1dB/step）之间调节。
他们之间的关系如下表3-2和表3-3所示
表3-2
表3-3
我们可以通过查表获得D2到D8的值，例如最大音量时衰减值为0dB,查表二，D2—D6数据为10101，查表三，D7,D8为11，所以D2—D8应为1010111，根据表一，D0—D10这11位数据为10101011111。
同理，衰减值为-1dB时的11位数据为10101010111。
这11位数据由单片机的模拟串口发送。
其中数据与时钟的关系如下图3-2所示和图3-3所示，读数据信号在时钟信号的上升沿而读锁存信号在时钟下降沿。
图3-2读数据信号在时钟信号的上升沿
图3-3读锁存信号在时钟下降沿
由于STC89C52系列单片机处理数据是8位，单片机的模拟串口无法一次完成11位数据的发送工作。
我们只好把这11位数据分两次或多次发送。
本系统将这11为数据分三次发送，先发送通道控制位D0、D1，接着发送音量控制位D2到D9，最后发送D10。
3.3时间显示程序
本系统的LCD1602不仅仅用于显示当前的音量值，还用于显示当前的时间和日期。
本系统利用单片机的一个16位定时器/计数器每50ms产生一个中断信号，中断20次后产生一个秒信号，然后根据时间进制关系依次向分、时、日、月进位。
这样就实现了直接用单片机来实现电子时钟设计。
程序流程如下图3-4所示。
图3-4
4结论
在设计时要先明确设计的任务，根据要求构思好流程图，同时要理解并掌握各个模块的原理以及设计思想。
在制作过程中阅读了音频功放ICTDA2822和数字调音ICM62429的相关书籍和论文，基本上掌握了他们的基本原理和应用。
在本次课程设计中学会了发现问题的同时要认真分析找出问题的所在，同时从相应的书籍期刊等找到相应的知识点，解决问题
谢辞
在做课程设计的这段时间里，我收获颇丰，同时体会到了学习带来的乐趣。
值此在论文完成之际。
我谨向所有关心、爱护、帮助我的人们表示最诚挚的感谢与最美好的祝愿。
本论文是在王国富老师的悉心指导之下完成的，在此表示深切的谢意与祝福！
本论文的完成也离不开我的舍友和朋友的关心和帮助，他们对待学习的态度和学习的方法也深深的影响了我，在此也向他们表示深切谢意。
参考文献
[1]郭天祥.新概念51单片机C语言教程[M].北京：
电子工业出版社，2009.
[2]吴金戌，沈庆阳．8051单片机实践与应用，北京：
清华大学出版社，2003.12，26－38.
[3]刘华东.电子CAD技术—Protel电路设计[M].北京：
清华大学出版社，2007.
[4]谭汉强.C语言程序设计[M].北京：
清华大学出版社，1999.
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