數(shù)字式音量自動調(diào)節(jié)電路實驗報告

1、 物理與機電工程學院 （20152016 學年第 二 學期） 綜合設(shè)計報告 數(shù)字式音量自動調(diào)節(jié)電路 專 業(yè)：電子信息科學與技術(shù)學 號： 2014216010 姓 名： 侯 濤 指導(dǎo)教師： 石玉軍 數(shù)字式音量自動調(diào)節(jié)電路摘要隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會的各個領(lǐng)域，音頻功放在日常生活中也變得·隨處可見，除了傳統(tǒng)的旋鈕式音量調(diào)節(jié)外，數(shù)字調(diào)節(jié)音量也越來越常見。同時在一些特殊的應(yīng)用中，數(shù)字調(diào)節(jié)音量有著無可比擬的優(yōu)勢。本電路的設(shè)計采用了八位電壓輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換器VDAC8，同步四位二進制可逆計數(shù)器74LS193以及SR鎖存器，較好的實現(xiàn)了數(shù)字式音量的自動調(diào)節(jié)，并且具有操作簡單，

2、成本低廉，電路穩(wěn)定等優(yōu)點。關(guān)鍵詞 數(shù)字式；鎖存器；數(shù)模轉(zhuǎn)換器；音量調(diào)節(jié)1. 引言隨著電子技術(shù)突飛猛進的發(fā)展，電子音量控制的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，但從國內(nèi)來講，我國的電子音量控制產(chǎn)品還是以中、低端產(chǎn)品為主，并且以片式元件品種少，生產(chǎn)規(guī)模不大，遠遠滿足不了整機的需要。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展以及加入WTO，我國政府及企業(yè)對此都是十分的看重，相繼建立了一些國家級、企業(yè)級的研究中心，開展創(chuàng)新性研究，使我國電子音量控制行業(yè)得到了迅速的發(fā)展。目前專業(yè)門類齊全、品種基本配套。同時也引進的先進的技術(shù)，致使實現(xiàn)了多品種、自動化大生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量也得到了提升。已為發(fā)展規(guī)模經(jīng)濟奠定了良好的基礎(chǔ)。本文將介紹由同步四位二進制可逆計

3、數(shù)器及八位電壓輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換器所構(gòu)成的音量調(diào)節(jié)電路的設(shè)計方法。并且此電路具有顯示數(shù)字音量大小的功能，能很清晰明了的知道音量的大小，并隨著音量的改變而改變。此次設(shè)計的電路音量共分為8個檔位，每按鍵一次，將自動增加或減少一檔。2. 設(shè)計內(nèi)容和要求2.1 設(shè)計一個數(shù)字式的音量自動調(diào)節(jié)電路，要求有兩個外部操作按鍵，即音量自動增加按鍵S2和音量自動減小按鍵S3和一個復(fù)位按鍵S1。2.2 剛接通電源時，音響設(shè)備的音量處于一個合適的位置。3、方案的論證和選擇3.1 實驗方案一具有顯示控制的8檔音量控制器，要實現(xiàn)音量增加(減少)到最大值（最小值）時停止增（減），需要通過移位寄存器來實現(xiàn)這個功能；顯示音量的大小，

4、需要編碼器和顯示器來實現(xiàn)。查找相關(guān)系列的芯片以及它們的邏輯功能、引腳分布，并在紙上畫出設(shè)計電路圖以及對每一個設(shè)計模塊進行理論驗證。3.2 實驗方案二設(shè)計的音量調(diào)節(jié)器有兩個按鍵和一個開關(guān)，按“加音量”鍵能對輸出音量進行增大，按“減音量”鍵能對輸出音量進行減小，“開關(guān)機”音量調(diào)節(jié)器所在機器的開關(guān)機鍵。加減音量按鍵給“音量調(diào)節(jié)開關(guān)”有次序的脈沖高電位，根據(jù)加減按鍵所給的脈沖信號，“音量調(diào)節(jié)開關(guān)”將輸入信號翻譯成二進制代碼的同時送給“譯碼器”和“音量數(shù)字顯示器”?！白g碼器”將送來的二進制碼經(jīng)過編譯送給“D/A轉(zhuǎn)換器”，由“D/A轉(zhuǎn)換器”將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬信號，再經(jīng)過模擬信號的放大實現(xiàn)音量的放大。經(jīng)過

5、兩個方案的相互比較，明顯方案一繁瑣，不易操作，方案二通過有次序的脈沖信號來加減音量按鍵，調(diào)節(jié)音量的大小，簡單方便，容易操作。所以本次設(shè)計采用方案二。4、系統(tǒng)框圖音量顯示器DA轉(zhuǎn)換器譯碼器開關(guān)機鍵加音量減音量音量調(diào)節(jié)開關(guān)5、硬件系統(tǒng)的設(shè)計3.1鎖存器電路圖2 鎖存器電路這個圖實現(xiàn)的邏輯功能是在兩個開關(guān)中選擇一個輸入信號，同時鎖存另一個輸入端為高電平，從而實現(xiàn)加減計數(shù)的目的。其電路如圖2所示。3.2 譯碼顯示電路圖3 譯碼顯示電路經(jīng)編碼產(chǎn)生的二進制數(shù)由BCD七段顯示譯碼器顯示輸出音量大小。譯碼顯示電路如圖3所示。3.3編碼電路圖4編碼電路74LS193D 為 可 預(yù) 置 的 十 六 進 制 同 步

6、 加 / 減 計 數(shù) 器。74LS193 的清除端是異步的。當清除端（CLR）為高電平時，不管時鐘端（UP、DOWN）狀態(tài)如何，即可完成清除功能。193 的預(yù)置是異步的。當置入控制端（LOAD）為低電平時，不管時鐘CP的狀態(tài)如何，輸出端（QAQD）即可預(yù)置成與數(shù)據(jù)輸入端（AD）相一致的狀態(tài)。193 的計數(shù)是同步的，靠UP、DOWN同時加在 4 個觸發(fā)器上而實現(xiàn)。在UP、DOWN上升作用下QAQD 同時變化，從而消除了異步計數(shù)器中出現(xiàn)的計數(shù)尖峰。當進行加計數(shù)或減計數(shù)時可分別利用UP或DOWN，此時另一個時鐘應(yīng)為高電平。其電路如圖4所示。3.4 八位電壓輸出 D/A轉(zhuǎn)換器圖5 八位電壓輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換

7、器八位電壓輸出 D/A轉(zhuǎn)換器主要是為了將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，能夠?qū)崿F(xiàn)對信號的放大以及數(shù)字控制。3.5 音量控制電路圖6 音量控制電路音量控制電路通過開關(guān)S2(S3)的閉與合來影響輸出的高低電平，結(jié)合譯碼器的輸出信號（QAQD）來給時鐘端（UP、DOWN）一個控制信號，從而達到了音量大小控制的目的。6、測試結(jié)果6.1 閉合S1、S3,依次按下S2鍵，可以看見音量逐漸增大。如圖7、圖8所示。圖7 仿真電路圖圖8 仿真電路圖6.2 閉合S1、S2,依次按下S3鍵，可以看見音量逐漸減小。如圖9、圖10所示。圖9 仿真電路圖圖10 仿真電路圖8、結(jié)論設(shè)計優(yōu)點：這個電路設(shè)計簡單、方便以及操作容易，仿真

8、過程中也十分容易的找出問題所在并加以改正。設(shè)計不足：在PCB制版中，遇見了以下問題1) 門電路沒有仿真模型，2) 非門是貼片式元件，3) Altium Designer14.0中沒有元件SR鎖存器、74LS193D以及相應(yīng)的仿真模型。解決辦法: 在Altium Designer14.0中自己繪制一定尺寸的元件模型以及仿真模型，所繪制的元件一定要和其他元件尺寸相對應(yīng)，不能太大或太小。9、參考文獻1 閻石主編.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)，北京，高等教育出版社，2007年2 楊兆選、丁潤濤.555 定時器原理及實用電路集錦.天津，天津大學出版社3 唐敏.數(shù)字式音量控制電路.重慶師范學院學報(自然科學版)，1997年4 謝實、朱榮.電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗與實訓.北京，科技出版社，2009年3月10、致謝彈指一揮間，大學兩年已經(jīng)接近了尾聲。想著自己也從當年從山里走出的懵懂孩子變成了一個成熟青年，回想自己的十幾年的求學生涯。首先，從小學到大學的學費和生活費