基于st89c51单片机和DA的数控音频功率放大器设计.docx
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基于st89c51单片机和DA的数控音频功率放大器设计
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
三．方案对比选择
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TDA2030
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
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
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
引脚说明
1
VSS
电源地
9
D2
DateI/O
2
VDD
电源正极
10
D3
DateI/O
3
VL
液晶显示偏压信号
11
D4
DateI/O
4
RS
数据/命令选择端
12
D5
DateI/O
5
R/W
读写选择端
13
D6
DateI/O
6
E
使能端
14
D7
DateI/O
7
D0
DateI/O
15
BLA
背光源正极
8
D1
DateI/O
16
BLK
背光源负极
（5）DAC0832
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
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitE=P1^2;
sbitRS=P1^0;
sbitRW=P1^1;
sbitkey1=P1^3;
sbitkey2=P1^4;
sbitkey3=P1^5;
sbitkey4=P1^6;
sbitkey5=P1^7;
voidlcd_init（）;
voidwrite_comm（uchar）;
voidwrite_data（uchar）;
voidwrite_string（uchar,uchar,uchar*）;
voidlcd_delay（）;
voiddelay_ms（uint）;
voiddelay_ms（uinti）//延时i毫秒
{
uintj;
while（i--）
{
for（j=0;j<=74;j++）
{
_nop_（）;
}
}
}
voidlcd_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
}
voidwrite_comm（uchari）
{
RS=0;
RW=0;
P0=i;
lcd_delay（）;
E=0;
lcd_delay（）;
E=1;
}
voidwrite_data（uchari）
{
RS=1;
RW=0;
P0=i;
lcd_delay（）;
E=0;
lcd_delay（）;
E=1;
}
voidwrite_string（ucharrow,ucharcolumn,uchar*dis_buffer）
{
switch（row）//这种结构保持以后升级到多行显示液晶
{
case1:
write_comm（0x80+column）;break;
case2:
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
{
case1:
write_comm（0x80）;break;
case2:
write_comm（0x80+0x40）;break;//重新调整数据地址指针
default:
break;
}
}
}
}
voidlcd_delay（）
{
uchari;
for（i=0;i<255;i++）;
}
voidmain（）
{
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"）;
}
}
}
}
.
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