51单片机和DA的数控音频功率放大器论文

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 ≥20KΩ，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

液晶 单片机 键盘 Vi

前级程控 放大 功率放大器

三．方案对比选择

（1）选用继电器控制前级放大

K1R1R21KK210KR1R2+5VQ13.3K10K+5VRelay-SPDT9014Relay-SPDTR3Q1Vo+12v VCCDiode 1N40012K+12v VCCDiode 1N40019014R32KR1Vi1KR51K823ALF353D1P3^0U1A132SN74LS86DR11K65R51KB8LF353P7P3^1U1B465SN74LS86D4-12v VCC-12v VCC4 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

U1BU1DR710100KR89100KOUT/INHEF4066BP+158R11CNTLIN/OUT1211100KR9CNTLIN/OUT68100K2OUT/IN3OUT/INHEF4066BPU1ACNTLIN/OUT54OUT/INHEF4066BPU3CCNTLIN/OUT131HEF4066BP+15U4B6BR10110K4U4A2A3TL082CN8R12in10K75TL082CN4-15-15 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

Rf110k+VCCR13(1K)U5A13inR141KRf210k88U5B7out6524-VCCVCCU212181917765416151413310CSWR1WR2ILEXFERDI0DI1DI2DI3DI4DI5DI6DI7GNDGNDDAC0830VDD20VREFRFBIOUT1IOUT28911124

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

R15VCC1KVCC5vVSS1VDD2VL3RS4R/W5EN6D07D18D29D310D411D512D613D714BL+15BL-16Rf110k+VCCR13(1K)U5A13448Rf210kR141KU1C12VCC1918P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P1.0/T2P1.1/T2EXP1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A1540393837363534333212345678U22122232425262728121819177654161514133108U5B7out6530pF1C2Y11.0592MXTAL1XTAL22in30pFC310uF93129VCC30RSTEA/VPPPSENALE-VCCR110K1011121314151617P3.0/RxDP3.1/TxDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RDVCCCSWR1WR2ILEXFERDI0DI1DI2DI3DI4DI5DI6DI7GNDGNDDAC0830VDD20+VsC7220uFC8100nFD1820VREFRFBIOUT1IOUT289111223+VCCVSSAT89C52U?ALF353D1C411uF(4.7uF)R522K25AU4TDA20304R73P1.4S2P1.5S3P1.64S1-VCCR668022KR91RLD2C11C522uFC9100uFC10100nF220nF（100nf）-Vs

五．主要元件选择及参数设计

（1） 运放LF353

Rf110k+VCCR13(1K)U5A13inR141KRf210k88U5B7out65244-VCC

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TDA2030

C7220uFC8100nFD1521U4TDA20304R7R522KR6680322KR91RLD2C11C522uFC9100uFC10100nF220nF（100nf）-Vs TDA2030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STC89S52

U1C12VCC1918P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P1.0/T2P1.1/T2EXP1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A1540393837363534333212345678212223242526272830pF130pFC2Y11.0592MXTAL1XTAL2C310uF（22uF）93129VCC30RSTEA/VPPPSENALER110K1011121314151617P3.0/RxDP3.1/TxDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD20VSSAT89C52

STC89S52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

VCC5vVSS1VDD2VL3RS4R/W5EN6D07D18D29D310D411D512D613D714BL+15BL-16 1602显示容量为16乘2个字符。工作电压为+5v。 编号 符号 引脚说明 编号 符号 1 VSS 电源地 9 D2 2 VDD 电源正极 10 D3 3 VL 液晶显示偏压11 D4 信号 4 RS 数据/命令选12 D5 择端 5 R/W 读写选择端 13 D6 6 E 使能端 14 D7 7 D0 Date I/O 15 BLA 8 D1 Date I/O 16 BLK

引脚说明 Date I/O Date I/O Date I/O Date I/O Date I/O Date I/O 背光源正极 背光源负极

（5）DAC0832

VCCU212181917765416151413310CSWR1WR2ILEXFERDI0DI1DI2DI3DI4DI5DI6DI7GNDGNDDAC0830VDD20VREFRFBIOUT1IOUT289111223+VCC8U?ALF353D1A DI0~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

4-VCC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

R15VCC1KVCC5vVSS1VDD2VL3RS4R/W5EN6D07D18D29D310D411D512D613D714BL+15BL-16Rf110k+VCCR13(1K)U5A134Rf210kR141KU1C12VCC19XTAL118XTAL2P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P1.0/T2P1.1/T2EXP1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15840393837363534333212345678U22122232425262728121819177654161514138U5B7out654230pF1C2Y11.0592Min30pFC310uF（22uF）9RST31EA/VPP29PSENVCC30ALER110K1011121314151617-VCCP3.0/RxDP3.1/TxDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RDVCCCSWR1WR2ILEXFERDI0DI1DI2DI3DI4DI5DI6DI7VDD20+VsC7220uFC8100nFD1820VREFRFB8923+VCCVSSAT89C5211IOUT112IOUT2U?ALF353D1C411uF(4.7uF)R522KR668025AU4TDA20304R73P1.3S2P1.4S3P1.5S4P1.6S5P1.73GND10GNDDAC08304S1-VCC22KR91RLD2C11C522uFC9100uFC10100nF220nF（100nf）-Vs

附录二 实验源程序 #include #include

#define uchar unsigned char #define uint unsigned int

sbit 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; else

switch(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,\while(1) {

if(key1==0) {

delay_ms(15); if(key1==0) {

while(!key1); P2=0x02;

write_string(2,0,\ } }

if(key2==0)

{

delay_ms(15); if(key2==0) {

while(!key2); P2=0x08;

write_string(2,0,\ } }

if(key3==0) {

delay_ms(15); if(key3==0) {

while(!key3); P2=0x1A;

write_string(2,0,\ } }

if(key4==0) {

delay_ms(15); if(key4==0) {

while(!key4); P2=0x51;

write_string(2,0,\ } }

if(key5==0) {

delay_ms(15); if(key5==0) {

while(!key5); P2=0xff;

write_string(2,0,\ } } } }

{

delay_ms(15); if(key2==0) {

while(!key2); P2=0x08;

write_string(2,0,\ } }

if(key3==0) {

delay_ms(15); if(key3==0) {

while(!key3); P2=0x1A;

write_string(2,0,\ } }

if(key4==0) {

delay_ms(15); if(key4==0) {

while(!key4); P2=0x51;

write_string(2,0,\ } }

if(key5==0) {

delay_ms(15); if(key5==0) {

while(!key5); P2=0xff;

write_string(2,0,\ } } } }

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