電子設(shè)計競賽 ”電子產(chǎn)品設(shè)計與制作“ 技術(shù)說明書.

1、2012年海南省職業(yè)院校技能大賽高職組“電子產(chǎn)品設(shè)計及制作”（低功耗高效率的小功率音頻放大器）2012年4月25日摘要本設(shè)計為低功耗高效率小功率音頻放大器，主要由LF353集成運算，STC89C52單片機，TDA2030集成音頻放大器構(gòu)成。具有保護電路，紅外遙控，多路切換功能，液晶顯示功能，頻率檢測功能。關(guān)鍵字：LF353集成運算、STC89C52單片機，TDA2030集成音頻放大器。 Abstract The design for low power high efficiency audio power amplifier, is mainly composed of a LF353 in

2、tegrated operational, STC89C52 chip, TDA2030 integrated audio amplifier.A protection circuit, infrared remote control, switching function, the liquid crystal display function, frequencydetection function.Keyword: LF353 integrated operation, STC89C52 MCU, TDA2030 integrated audio amplifier.目 錄一、功能要求與

3、技術(shù)指標(biāo)1二、電路原理圖1三、方案設(shè)計23.1 前置放大23.2 音調(diào)調(diào)節(jié)控制電路133.3 反相電路43.4 音量音調(diào)調(diào)節(jié)253.5 音頻功率放大器63.6 電源模塊8四、拓展部分94.1 音樂盒94.2 單片機控制輸入信號94.3 頻率檢測104.4 保護電路10五、程序部分125.1 功能框圖125.2 主程序框圖125.3 液晶1602135.4 頻率檢測135.5 紅外遙控145.6 鍵盤檢測14六、總程序14一、任務(wù)分析 1.1 技術(shù)指標(biāo)要求1. 當(dāng)輸入正弦信號電壓有效值為500mV時，在8負載下輸出功率3W，輸出波形無明顯失真； 2. 效率70%；3. 頻率響應(yīng)：100

4、Hz15KHz；4. 失真1% ；5. 較高的性價比；6 其他發(fā)揮功能，如：保護電路、高低音調(diào)整、音量控制、程控及顯示、遙控、無線輸入、多路輸入切換等。1.2 設(shè)計要求1、 設(shè)計前置放大器、音調(diào)音量控制級、功率放大級和供電電源；2、 選定參數(shù)與設(shè)計電路原理圖；3、 電路的安裝于調(diào)試；4、 測試輸入阻抗、輸出阻抗；二、電路原理圖 音頻功率放大器主要由前置放大電路，音調(diào)級電路，功率放大電路三部分組成。前置放大電路要求輸入阻抗高，輸出阻抗低，頻帶寬，噪聲小，主要承擔(dān)控制任務(wù)，對各種生源信號進行選擇和處理；音調(diào)控制級對輸入信號主要起提升、衰減作用，它將微弱信號進行放大，進行各種音質(zhì)

5、控制，美化音色；功率放大級是音頻功放電路中最重要的部分，它決定輸出功率的大小，效率的大小，它所承擔(dān)的放大任務(wù)是將前面的音頻信號進行功率放大，以推動揚聲器發(fā)聲。對整機的要求是失真小，噪聲低，有較好的擴音效果，根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求與設(shè)計指標(biāo)要求，設(shè)計各級方案，增益分配。 圖2-1 總功能電路框圖三、方案設(shè)計 3.1 前置放大 前置放大在音頻放大電路中起著承前啟后的作用，又由電路對頻率響應(yīng)及零輸入（即輸入短入）時的噪聲、電流、電壓的要求，前置放大選LF353集成雙運放，LF353是一種雙路運算放大器，屬于高輸入阻抗低噪聲的集成運放，前置放大由兩級放大組成。 圖 3-1 前置放大電路 圖3-2 元器件參數(shù)

6、：第一級放大A1=010，(1+R4)/RV1)=010,A2=(1+R12/RV2)=010，R2=R4=R5=R12=100K, R13=22K,RV1=RV2=100K,C11=C13=C15=10uF,C14= C15=100uF以保證擴聲電路的低頻響應(yīng),C12=100Pf。由元器件參數(shù)的前置放大最大放大倍數(shù)為100倍，最小時起衰減信號作用。 3.2 反相電路由音調(diào)調(diào)節(jié)輸出的波形與原來信號頻率相同但相位相差180度，所以用一個反相器把信號的相位反相回來。R17=R18=10K,R19=R17/R18. 圖3-3 反相器3.3 音量音調(diào)調(diào)節(jié)此電路是高低音分別控制衰減式音調(diào)控制電路。R8=

7、10K,RV6=1M,R24=1.5K,C1=C2=33nF組成低音控制電路，C3=2.2nF，C4=33nF，RV7=1M組成高音控制電路，R5為隔離電阻，RV5=1M為音量調(diào)節(jié)。C28為隔直電容為防止后級放大器直流信號對前級控制器的影響。 音頻放大器的性能主要是由音調(diào)控制器與功率放大器決定的。音調(diào)控制器的作用是控制、調(diào)節(jié)音響放大器輸出頻率的高低。音量調(diào)節(jié)只對低音與高音的增益進行提升與衰減，中音頻增益保持不變。所以音調(diào)調(diào)節(jié)控制器的電路由低通和高通濾波器共同組成。圖3-4 圖3-5 音調(diào)音量調(diào)節(jié)電路3.4 音頻功率放大器 由功放設(shè)計有5類：A類功放效率低最高效率只有50%；B類功放效率可達78

8、.5%但輸出信號會有交越失真；AB類功放相當(dāng)于A類B類功放相結(jié)合，高效率低失真，C類功放效率達78.5%以上當(dāng)C類功放只用于特殊領(lǐng)域不適合用于音頻功放；D類功放理想效率可達100%但成本高。所以綜合考慮采用AB類功放.由技術(shù)指標(biāo)與設(shè)計指標(biāo)，音頻功率放大電路采用音頻集成芯片CM20381A，此芯片優(yōu)點是外接元件非常少，輸出功率Po>=3W(RL=8)，開機沖擊極小。內(nèi)含各種保護電路，因此工作安全可靠。主要保護電路有：短路保護、熱保護、地線偶然開路、電源極性反接（Vsmax=5V）以及負載泄放電壓反沖等，CM20381A能在8阻抗時能夠輸出>=3W的有效功率，THD1%。圖3-6 圖3

9、-7 音頻功率放大電路3.5 電源模塊電源模塊主要由電源變壓器、橋式整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓電路主要由LM7805,LML7812,M7912三個三端穩(wěn)壓芯片組成。確保電路的正常穩(wěn)定工作。這部分電路比較簡單，都采用三端穩(wěn)壓管實現(xiàn)，故不作詳述。圖3-8 圖3-9 電源模塊四、拓展部分4.1 音樂盒音樂盒由51單片機產(chǎn)生16首不同的歌曲用矩陣鍵盤控制。 圖4-1 圖4-2 音樂盒4.2 單片機控制輸入信號由單片機輸入音頻信號，在由單片機控制輸入信號幅度 圖4-3 單片機控制輸入信號 4.3 頻率檢測與液晶顯示 頻率檢測由NE555組成的施密特觸發(fā)器組成，將正弦波變換成矩形波 通過1602

10、液晶顯示當(dāng)前頻率。 圖4-4 頻率檢測電路4.4 保護電路 此電路在揚聲器引腳上取檢測信號，通過橋式整流電路變成直流信號，當(dāng)揚聲器上電流超過額定值時使Q1導(dǎo)通-Q2飽和-Q3深度飽和，使繼電器導(dǎo)通，斷開繼電器常閉，短開揚聲器與功率放大器的接線。圖4-5圖4-6 保護電路五、程序部分5.1 功能框圖 圖5-1 總功能電路框圖5.2 主程序框圖圖5-2 主程序框圖 5.3 液晶1602圖5-3 液晶16025.4 頻率檢測 圖5-4 頻率檢測5.5 紅外遙控 - 圖5-5 紅外遙控5.6 鍵盤檢測圖5-6 鍵盤檢測六、總程序#include<reg52.h> /包含頭文件sbit IR

11、=P32; /紅外接口標(biāo)志sbit key1 = P16 ;sbit key2 = P17 ;sbit sw=P36;sbit swp1=P13;sbit swp2=P14;sbit swp3=P15;/*名稱：聲明函數(shù)內(nèi)容：對函數(shù)進行聲明，為全局服務(wù)*/#include <intrins.h>/*類型宏定義的聲明*/#define uchar8 unsigned char #define uint16 unsigned intsbit RS = P10 ; /* 寄存器選擇：為1時選擇數(shù)據(jù)寄存器，為0時選擇指令寄存器 */ sbit RW = P11 ; /* 為讀信號線 */s

12、bit EN = P12 ; /* 為使能端 */uchar8 code begin = " Link: 0Hz" ;uchar8 code table = " The voice: 00" ;/*延時函數(shù)的聲明*/void delay( uint16 t ) ;/*1602函數(shù)的聲明*/void lcd_clr( void ) ;void lcd_init( void ) ;void write_cmd( uchar8 cmd ) ;void write_data( uchar8 dat ) ;void key();/void display( uch

13、ar8 addr,uchar8 *p ) ; /*按鍵函數(shù)的聲明*/*全局變量的聲明*/ int Voice,num1;/*- 全局變量聲明-*/unsigned char irtime,Hztime,Hzgeshu,Hzflag=0,swflag;/紅外用全局變量unsigned int Hznum=0;bit irpro_ok,irok;unsigned char IRcord4;unsigned char irdata33;/*- 函數(shù)聲明-*/void Ir_work(void);void Ircordpro(void);/*- 定時器0中斷處理-*/void tim0_isr (vo

14、id) interrupt 1 using 1 irtime+; /用于計數(shù)2個下降沿之間的時間/*- 定時器1中斷處理-*/void tim1_Hz (void) interrupt 3 uchar8 Hzbai,Hzshi,Hzge,Hzqian,Hzkqian,Hzkflag=1;/float Hzkshi,Hzkge,Hzkfen,Hzknum;TR1=0;TH1=(65535-50000)/256; /定時器重新賦值 TL1=(65535-50000)%256;Hzgeshu+; /計數(shù)1S時間if(Hzgeshu=20) /時間到Hzgeshu=0;/Hznum=Hznum-5;H

15、zkqian=Hznum/10000; /賦值用于LCD顯示Hzqian=Hznum%10000/1000;Hzbai=Hznum%1000/100;Hzshi=Hznum%100/10;Hzge=Hznum%10;Hzflag=1; if(Hzflag) /在1S的時候處理Hzflag=0;if(Hznum<1000)/如果小于1000的頻率Hznum=0;if(Hzbai)/不顯示Kwrite_cmd(0x80+11);write_data(0x30+Hzbai);elsewrite_cmd(0x80+11);write_data(' ');if(Hzbai|Hzsh

16、i)write_cmd(0x80+12);write_data(0x30+Hzshi);elsewrite_cmd(0x80+12);write_data(' ');write_cmd(0x80+13);write_data(0x30+Hzge); if(Hznum>=1000)/大于1000顯示小數(shù)點if(Hznum%1000!=0)/不為整數(shù)時顯示小數(shù)點if(Hzkqian)write_cmd(0x80+9);write_data(0x30+Hzkqian);elsewrite_cmd(0x80+9);write_data(' ');if(Hzkqia

17、n|Hzqian)write_cmd(0x80+10);write_data(0x30+Hzqian);elsewrite_cmd(0x80+10);write_data(' ');if(Hzqian|Hzkqian)write_cmd(0x80+11);write_data('.');elsewrite_cmd(0x80+11);write_data(' ');write_cmd(0x80+12);write_data(0x30+Hzbai);if(Hzqian)write_cmd(0x80+13);write_data('k'

18、);else/否則顯示整數(shù)write_cmd(0x80+11);write_data(0x30+Hzkqian);write_cmd(0x80+12);write_data(0x30+Hzqian);if(Hzkqian|Hzqian)write_cmd(0x80+13);write_data('k');Hznum=0;/ write_cmd(0x80+14);write_data('H');write_cmd(0x80+15);write_data('z');TR1=1;/*- 延時子程序-*/void delay( uint16 t ) wh

19、ile( t- ) ;/*- 鍵盤掃描-*/void key( )if( key1=0 ) /按下鍵盤1放大增大delay( 100 ) ;if( key1=0 )while(!key1);Voice += 200 ;num1+=51;if(num1>=255)num1=255;P2=num1;if( Voice>900 )Voice = 1000 ; P2 = 0xff ;/按下鍵盤2放大減小if( key2=0 )delay( 100 ) ;if( key2=0 )while(!key2);Voice -= 200 ;num1-=51;if(num1<=0)num1=0;

20、P2=num1;if( Voice<0 )Voice = 0 ;P2 = 0x00 ;/P2=0xff;/return Voice ;/*- 按鍵選擇音樂-*/void sw_music(void)if(sw=0)delay(100);if(sw=0) while(!sw); swflag+; if(swflag=4) /按鍵選擇音樂播放線路 swflag=0;if(swflag=1)swp1=1;elseswp1=0;if(swflag=2)swp2=1;elseswp2=0;if(swflag=3)swp3=1;elseswp3=0;write_cmd( 0x86 );write_d

21、ata(0x30+swflag);/*- 外部中斷0中斷處理-*/void EX0_ISR (void) interrupt 0 /外部中斷0服務(wù)函數(shù) static unsigned char i; /接收紅外信號處理 static bit startflag; /是否開始處理標(biāo)志位if(startflag) i=0; irdatai=irtime;/存儲每個電平的持續(xù)時間，用于以后判斷是0還是1 irtime=0; i+; if(i=33) irok=1; i=0; elseirtime=0;startflag=1;/*- 外部中斷1中斷處理-*/void EX1_ISR (void) in

22、terrupt 2Hznum+;/*- 定時器0初始化-*/void TIM0init(void)/定時器0初始化 TMOD=0x12;/定時器0工作方式2，TH0是重裝值，TL0是初值 TH0=0x00; /重載值 TL0=0x00; /初始化值 TH1=(65535-50000)/256; TL1=(65535-50000)%256; ET1=1; /開中斷 TR1=1; ET0=1; /開中斷 TR0=1; /*- 外部中斷0初始化-*/void EX0init(void) IT0 = 1; /指定外部中斷0下降沿觸發(fā)，INT0 (P3.2) EX0 = 1; /使能外部中斷 IT1=1

23、; EX1=1; EA = 1; /開總中斷/*- 鍵值處理-*/void Ir_work(void)/紅外鍵值散轉(zhuǎn)程序 switch(IRcord2)/判斷第三個數(shù)碼值 case 0x15: Voice += 200 ; /按下+放大增大num1+=51;if(num1>=255)num1=255; /按下-放大減小P2=num1;if( Voice>900 )Voice = 1000 ; P2 = 0xff ;break;/+ case 0x07: Voice -= 200 ;num1-=51;if(num1<=0)num1=0;P2=num1;if( Voice<

24、0 )Voice = 0 ;P2 = 0x00 ;break;/-case 0x16: swflag=0; sw_music(); break; case 0x0c: swflag=1; sw_music(); break; case 0x18: swflag=2; sw_music(); break; case 0x5e: swflag=3; sw_music(); break; default:break; irpro_ok=0;/處理完成標(biāo)志 /*- 紅外碼值處理-*/void Ircordpro(void)/紅外碼值處理函數(shù) unsigned char i, j, k; unsigne

25、d char cord,value; k=1; for(i=0;i<4;i+) /處理4個字節(jié) for(j=1;j<=8;j+) /處理1個字節(jié)8位 cord=irdatak; if(cord>7)/大于某值為1，這個和晶振有絕對關(guān)系，這里使用12M計算，此值可以有一定誤差 value|=0x80; if(j<8) value>>=1; k+; IRcordi=value; value=0; irpro_ok=1;/處理完畢標(biāo)志位置1/*函數(shù)功能：1602寫命令程序入口參數(shù)：dat出口參數(shù): 無 */void write_cmd( uchar8 cmd )RS = 0 ;RW = 0 ; P0 = cmd ;EN = 1;delay( 10 ) ;EN = 0 ;/*函數(shù)功能：1602寫數(shù)據(jù)程序入口參數(shù)：dat出口參數(shù): 無 */void write_data( uchar8 dat )RS = 1 ;RW = 0 ;P0 = dat ;EN = 1 ;delay( 20 ) ;EN = 0 ;/*函數(shù)功能：1602初始化程序入口參數(shù)：無出口參數(shù): 無 */void lcd_init( void )write_cmd( 0x38 ) ;write_cmd( 0x06 ) ;write_cmd( 0x0c ) ;/write_