【正文】 ...........................16 液晶顯示電路介紹 ................................................................................17 功率顯示系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì) ....................................................................18 電壓比較器的應(yīng)用電路設(shè)計(jì) ............................................................................18 集成運(yùn)放 LM324 介紹 ............................................................................18 利用 LM324 集成運(yùn)放設(shè)計(jì)的 16路電壓比較器 LED 驅(qū)動(dòng)電路 ..........19 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .............................................................................................................20 微處理器的 程序 開(kāi)發(fā)環(huán)境 ................................................................................20 At89C51 程序開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹 ................................................................20 Atmega8 程序開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹 ................................................................20 程序設(shè)計(jì)及流程圖 ............................................................................................20 功率檢測(cè)模塊及顯示的程序設(shè)計(jì) ........................................................20 功放電源電壓采集與顯示的程序設(shè)計(jì) ................................................22 5 系統(tǒng)調(diào)試及 性能測(cè)試 .................................................................................................24 直流電源的調(diào)試 ................................................................................................24 前級(jí)濾波放大電路的調(diào)試 ................................................................................24 信號(hào)檢測(cè)記錄 ....................................................................................................24 音頻功率放大器的放大性能測(cè)試 ........................................................24 前級(jí)濾波電路的性能測(cè)試 ....................................................................24 6 結(jié) 論 .....................................................................................................................28 7 參考文獻(xiàn) .....................................................................................................................29 8 附錄 .............................................................................................................................30 9 致 謝 .....................................................................................................................32 天津 職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021 屆 本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1 緒論 研究的背景與意義 音樂(lè)的發(fā)展史從古至今已有大量的制作，在我們的今天，音樂(lè)是流行、通俗、戲曲、民歌等等一片繁榮；各種流行音樂(lè)、影視制作深深融入我們的生活。如今科學(xué)技術(shù)提高，經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的飛快，人民生活水平不斷 的提高，影視設(shè)備是人們娛樂(lè)產(chǎn)品首選之一。音響設(shè)備作為家庭影院、 KTV 和電腦的配套產(chǎn)品，在家庭影院快速發(fā)展和電腦逐漸普及的帶動(dòng)下顯示出強(qiáng)勁的發(fā)展動(dòng)力。由于產(chǎn)品需求量大幅度增長(zhǎng)，對(duì)音響設(shè)備的要求越來(lái)越高，作為供應(yīng)商的生產(chǎn)企業(yè)紛紛擴(kuò)建、增產(chǎn)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。 研究現(xiàn)狀 隨著人們生活水平的提高，高保真音響設(shè)備和高端的家庭影院逐漸興起。在這些設(shè)備中，功放機(jī)幾十瓦甚至幾百瓦的音頻功率是多數(shù)的。因此，失真小、高效率的音頻功率放大器就成為關(guān)鍵部件。進(jìn)入 21 世紀(jì)后，各式便攜式的弱電設(shè)備成為電子設(shè)備中的一種重要的發(fā)展趨 勢(shì)。 近十載年來(lái)，中國(guó)的音響行業(yè)快速的發(fā)展，從傳統(tǒng)意義上的音箱、揚(yáng)聲器，家庭影視中的聲設(shè)備，公共場(chǎng)地、會(huì)議室中要用到的擴(kuò)音系統(tǒng)等等；隨著數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，音響將與計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備、視頻設(shè)備及智能化居家電器相配合，一體化趨勢(shì)發(fā)展。 如今，音響設(shè)備的老產(chǎn)品更新?lián)Q代、新產(chǎn)品層出不斷，其產(chǎn)品外觀逐漸個(gè)性化、藝術(shù)化。 研究的主要內(nèi)容 針對(duì)我國(guó)音響 設(shè)備的趨勢(shì)，結(jié)合多個(gè)模塊的功能技術(shù)的研究，自主研發(fā)了一套智能音響系統(tǒng)。 主要完成以下各指標(biāo)： a）在不失真的情況下功率達(dá)到 50W*2，并盡量提高功率。 b）采用 PC模塊 接收 MF 信號(hào)以及解讀 mp3 音頻文件。 c）在液晶屏上顯示系統(tǒng)功率。 本系統(tǒng)是以 tda7294 為主功放芯片為主的音頻功率放大器，本設(shè)計(jì)以 AB 類(lèi)音頻功放集成電路 作為主功放電路，不失真功率（ 10%）達(dá)到 40W*2，并帶功率實(shí)時(shí)顯示、功率燈光顯示、功放電源電壓顯示、收音機(jī)、 MP3 數(shù)字文件解碼、音頻（音量，高音，低音，平衡音）可調(diào)集為一體的一款具有功能多音質(zhì)好功率大的音響系統(tǒng)。 天津 職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021 屆 本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 tda7294 的工作電壓在 177。10V ~ 177。40V ,電源采用環(huán)牛 300W 變壓器， 10000uf 電解電容濾波，為功放電路提供充足功率源；穩(wěn)壓器由 金屬封裝的 LM31 LM338 穩(wěn)壓電路及三級(jí)管擴(kuò)流電路組成；電源電壓在 177。1 .25V ~ 177。 32V 可調(diào)，最大電流在 3A左右；用 ad 電路采集電源電壓發(fā)送到 51 單片機(jī)處理后在 8段數(shù)碼管顯示出實(shí)時(shí)電壓。音頻信號(hào)源輸入 TA7630P 電路，由 4個(gè)手調(diào)電阻來(lái)調(diào)節(jié)音量、高音、低音及左右平衡音。音響系統(tǒng)接入了可以實(shí)現(xiàn) FM 及 MP3 文件解碼轉(zhuǎn)為的音頻信號(hào)的電路，并且?guī)в屑t外小遙控，有音量加減、上下首、收音機(jī)模式切換、輸出音頻頻率選擇等多種功能， FM、MP外部音頻輸入可切換。在播放的音樂(lè)的過(guò)程有 LCD 液晶屏顯示實(shí)時(shí)功率變化，音頻信號(hào)輸入 16路電壓比較器使 16個(gè)藍(lán)色發(fā)光二極管隨著功率變換而高低閃爍。 本課題的研究音響智能化，它將電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)、控制、通信等實(shí)用電子技術(shù)集中運(yùn)用于音響系統(tǒng)。智能音響系統(tǒng)彌補(bǔ)現(xiàn)市場(chǎng)上普通音響器材在功能方面的不足，音響的多功能化使音響的控制更加靈活，體現(xiàn)出其實(shí)用性與方便性。與人類(lèi)未來(lái)家居電器的人性化、智能化、多元化這一主線相融合，同時(shí)將給音響行業(yè)和社會(huì)帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。 天津 職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021 屆 本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 2 系統(tǒng)方案 設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) 該系統(tǒng)主要由供電模塊、音頻功率放大器、音頻信號(hào) 處理、 電源檢測(cè)及顯示、單片機(jī)系統(tǒng)等模塊功能組成，結(jié)構(gòu)框圖如圖 21所示。 電源系統(tǒng)音 頻 功 率 放 大 器電 流 電 壓采 樣 模 塊單 片 機(jī) 處理 及 顯 示音 頻 濾 波音 箱輸 出 圖 21結(jié)構(gòu)框圖 音頻功率放大器 音頻功率放大器主要用來(lái)放大聲源信號(hào)及推動(dòng)音響發(fā)出聲音，音色的好聽(tīng)與否取決與音頻功率放大器的性能，所以音頻功率放大器是音響的核心。 方案 1采用 LM1875 集成音頻放大電路。 lm1875 功放集成芯片價(jià)格優(yōu)廉，外圍電路接法簡(jiǎn)單，輸出電流 3A， 輸出功率較大。電路內(nèi)部設(shè)有過(guò)載 、 過(guò)熱及反向電勢(shì) （ 感性負(fù)載 ） 安全工作保護(hù)。 其工作電壓范圍為177。 6～177。 25V，輸出功率為 30W。此電路多數(shù)應(yīng)用在有源電腦音箱，具有失真小、優(yōu)美音質(zhì)、短路保護(hù)和過(guò)熱保護(hù)等特點(diǎn)。該電路調(diào)試簡(jiǎn)單，效果明顯，為廣泛音響發(fā)燒友所喜愛(ài)的芯片之一。 方案 2采用 TDA7294 音頻芯片作為功率放大電路。 該芯片差分輸入級(jí)由 雙極型 三級(jí) 管 構(gòu)成，推動(dòng)級(jí)和 末端 功率輸出級(jí)采用半導(dǎo)體技術(shù)場(chǎng)效應(yīng)管。這種混合半導(dǎo)體 技術(shù)制造 工藝使得 TDA7294 既有 雙極型信號(hào)處理電路 也有 MOS 功率管的優(yōu)點(diǎn) 。 電源電壓范圍： 177。10V ~177。40V ，輸出功率為 70W，最大可達(dá)到 100W， 音色極具 厚重優(yōu)美， 被發(fā)燒友譽(yù)為 “ 膽味功放 ” ；內(nèi)置的靜音待機(jī)功能， 帶有 短路電流及過(guò)熱保護(hù)功能 。 外圍電路復(fù)雜程度較簡(jiǎn)單， 可應(yīng)用在 HiFi 家 庭 音響、有源音響等領(lǐng)域。 綜上論證，兩種集成功放芯片表現(xiàn)力都相當(dāng)不錯(cuò)，但是 TDA7294 相對(duì)音質(zhì)較好，天津 職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021 屆 本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 音色優(yōu)美，且功率大，因此功率放大器選 TDA7294 作為主功放電路。 功放電源系統(tǒng) 功放的電源主要是供給音頻功率放大器作為工作電壓源， 電源的功率及電壓的穩(wěn)定性是功放對(duì)電源的主要要求。 方案 1采用大 功率環(huán)變壓器作為主要供電功率，兩路 交流 33v 輸出，采用大電流整流橋整流，一級(jí)濾波采用大容量電解電容 10000uF/63v，穩(wěn)壓器用金屬封裝的正電壓 LM317k、負(fù)電壓 LM338k，此穩(wěn)壓器線性電壓可調(diào)范圍大，輸出電流大，有 3A、 5A選擇，并帶有過(guò)載保護(hù)，目前市場(chǎng)此款 5A 的穩(wěn)壓器較難購(gòu)買(mǎi)。由此制作的電源電路穩(wěn)定，功率大，電流大，非常適合用于功放電路，電路也相對(duì)簡(jiǎn)單。 方案 2制作開(kāi)關(guān)電源，開(kāi)關(guān)電源效率高，電壓穩(wěn)定，電路相對(duì)復(fù)雜，調(diào)試難度高，沒(méi)有一定開(kāi)關(guān)電源基礎(chǔ)制作起來(lái)相當(dāng)困難。 由于開(kāi)關(guān)電源制作難度大，因此直接 選 取 方案 1作為電源系統(tǒng)。 電源系統(tǒng)的電壓顯示 功放的工作電壓有著重要的意義，特別是雙電源功放電路，對(duì)其供電正負(fù)電壓的對(duì)稱(chēng)性大小、電壓的高低對(duì)其功率、音質(zhì)有著直接的影響，因此設(shè)計(jì)了對(duì)電源電壓的檢測(cè)及顯示電路。 方案 1采用 16 位 AD 芯片采集電壓，經(jīng)過(guò)單片機(jī)程序換算用 LCD液晶屏 顯示。 方案 2 采用 Atmage8 單片機(jī)直接采集模擬電壓， Atmage8 內(nèi)有 10 位精度 ADC 功能，程序配置簡(jiǎn)單，并且可以直接驅(qū)動(dòng) LED 數(shù)碼管。 結(jié)論：以上兩種方法各有長(zhǎng)處， 但是方案 2 設(shè)計(jì)更為便。電壓顯示需要比較直觀性，明顯的， 因此 顯 示需要采用 LED數(shù)碼管。 功率檢測(cè) 對(duì)于功放的功率用儀器檢測(cè)相當(dāng)麻煩，且功率是在實(shí)時(shí)變化中；此設(shè)計(jì)能實(shí)時(shí)顯示功放的運(yùn)行功率，體現(xiàn)出該功放的運(yùn)行詳細(xì)轉(zhuǎn)態(tài)。 方案 1采用電流互感器采集電源線路電流，在互感器輸出端接上采集電阻，再用集成運(yùn)放采集電阻上的電壓， AD 采集運(yùn)放輸出電壓經(jīng)過(guò)單片機(jī)換算在 LCD 液晶屏顯示。這個(gè)方法思路清晰，可行度較高，但經(jīng)過(guò)調(diào)試發(fā)現(xiàn)運(yùn)放的采集不是特別穩(wěn)定，制作過(guò)程也是麻煩。 方案 2 采用 直流電壓電流電量檢測(cè)模塊可與電腦通迅電池電壓電流功率電量檢測(cè) ， 可測(cè)量直流電壓電流功率電能參數(shù)，模塊帶有 UART 和 RS485 可與電腦或單片機(jī)通迅，可多個(gè)模塊用 485 總線接一起，實(shí)現(xiàn)多路直流電壓電流功率電量檢測(cè)， 此模塊天津 職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021 屆 本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 檢測(cè)準(zhǔn)確度高，效率高反應(yīng)快，控制程序簡(jiǎn)單，線路接法更是簡(jiǎn)單，單片機(jī)采集后在LCD液晶屏顯示。 綜合上訴選方案 2作為功率檢測(cè)制作。 單片機(jī)的選擇 單片機(jī)在本設(shè)計(jì)中主要用來(lái)采集電壓及顯示，主要分兩部分，一是用來(lái)處理及顯示功放的運(yùn)行功率，而是用來(lái)采集及處理電源電壓的數(shù)值。 方案 1