【正文】 國大學生電子設計競賽。功率檢測的使用了檢測模塊與單片機通訊處理后在液晶屏顯示，電源電壓檢測使用了 Atmega8 單片機直接用 AD 功能采集處理后在數(shù)碼上顯示，解碼器使用模塊來解碼數(shù)據(jù)，前級濾波放大采用了無源濾波和 opa2604 運放來放大信號。 首先是設想功能，然后通過查閱資料等去加以論證能否實現(xiàn)；當然可以實現(xiàn)功能的方案不止一個，所以還要根據(jù)器件的性能、成本以及制作難度多方面去考慮選擇方案。 天津 職業(yè)技術師范大學 2021 屆 本科生 畢業(yè)設計 28 6 結論 本設計是以集成功放芯片 TDA7294 為主要器件而制作的音頻功率放大器，多功能輔助音頻功放的智能音響設計。 信號檢測記錄 音頻功率放大器的放大性能測試 將 1kHz 正弦波信號輸入音頻功率放大器，得出無失真的完美正弦波信號，放大倍數(shù) 約 為 34 倍 ， 輸入 波形如圖 51 所示 ，輸出波形如圖 52 所示。首先打開 PC0端口的第二功能 ADC 功能，然后讀取 ADC0 腳的電壓值，經過數(shù)據(jù)轉換后顯示到第一組數(shù)碼管上，顯示完成后再打開 PC1 端口的第二功能ADC1 功能，同樣讀取 ADC1 腳上的電壓值后顯示到第二組數(shù)碼管上 。 date[15]=(0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0)。 w1=date[7]*256+date[8]。ch_disp_any(0x94,5,v)。 ES=1。 ES=1。 天津 職業(yè)技術師范大學 2021 屆 本科生 畢業(yè)設計 21 ch_disp_any(0x88,8,電流值： )。 init_lcd()。然后打開串口中斷發(fā)送一條讀取測量模塊數(shù)據(jù)的指令，等待串口中斷的回復。 在編程時可分模塊編寫，子程序調用靈活，編譯程序若有錯誤均能提示，設置變量及其他語句定義等 等程序字體顏色均不一樣，且各種語句字體都有分別的顏色表示，比較人性化的一款編程軟件。其 封裝 圖及 內部 圖 如圖 322 所示。 LCD 液晶用來 顯示系統(tǒng)名稱、測量電壓伏數(shù)、電流及功率變化，數(shù)據(jù)采用 了 串行的 通訊方式， 給單片機節(jié)省了 I/O 口。實物圖 如圖 318 所示 圖 318功率檢測模塊實物圖 天津 職業(yè)技術師范大學 2021 屆 本科生 畢業(yè)設計 17 該模塊接線簡單跟單片機僅有 2根串口線相連，電源線 2根，被測電壓輸入 2 根，輸出供給負載電壓 2根，總共 8根線。電壓電流的測量精度在 177。 圖 315 封裝實物圖 圖 316 管腳功能圖 天津 職業(yè)技術師范大學 2021 屆 本科生 畢業(yè)設計 16 此次設計用到了 51 單片機的少 部分功能，使用了最小系統(tǒng)電路、串口功能及附加了 LCE 液晶顯示。 功率采集處理電路 at89S51 單片機小系統(tǒng)簡介 AT89C51 帶 4K 字節(jié) FLASH 存儲器 ， 工作電壓 5V，是一款 性能 較高 CMOS 8 位 微處理器 ， 程序擦寫次數(shù)可達 1000 次。最小系統(tǒng)電路原理圖如圖313 所示。 ATmega8 有 8K 字節(jié)Flash( 擁有同時讀和寫的能力 )， 512 字節(jié) EEPROM， 1K 字節(jié) SRAM， 32 I/O 接 口，32 個寄存器，三個具有比較 模式的定時器 / 計數(shù)器 (T/C), 片內 / 外中斷，串行USART，兩線串行接口， 6 路 10 位 ADC 采集 ，具有片內可編程看門狗定時器，一個 spi 串行端口，以及五種省電模式可通過軟件進行選擇。 天津 職業(yè)技術師范大學 2021 屆 本科生 畢業(yè)設計 14 “ 09”數(shù)字鍵可以選擇內存卡或 U盤中前 9 首要播放的歌曲序號。 ，再次按下即可取消靜音。其實物圖如圖 311所示。 MP3 解碼器的主要功能是將 U 盤、內存卡內的 MPP3 音頻文件轉換成數(shù)字音頻信號輸出，供給后級 放大電路 作為音頻輸入信號。 5V，它是屬于直流控制， 雙聲道控制； 具有電源供給范圍寬、溫度漂移小、串音小、音調控制范圍寬等特性， 適用于汽車音響、收錄機等等多個應用。電路板的 PCB設計圖 如圖 38所示，實物圖如圖 39所示。典型應用電路如下圖 37 所示。它由意法公司根據(jù)分立元件甲乙類音頻功放經典電路設計而成。電源板的焊接板是用敷銅板打印線路用藥水腐蝕而成，板子厚度有 ，硬度較 大，足夠承受電路的物理重量及安裝是的受力壓迫，設計圖如圖 33所示，實物圖如圖 34所示。 圖 31 LM317 封裝圖 本設計采用金屬封裝 T03功率較大，常被功放發(fā)燒友稱之為金封“毒菇”，性能遠在一般的塑封 LM317/LM337之上，高可靠、耐高溫、低溫飄。10V ~ 177。 結論：兩種單片機都能夠滿足設計需要， AT89S51相對較普遍，程序編寫也較為簡單；具體方案采用 At89C51 單片機作為功率顯示的處理器，采用 Atmage8 采集電源電壓，然后用 LED 數(shù)碼管顯示。 單片機的選擇 單片機在本設計中主要用來采集電壓及顯示，主要分兩部分，一是用來處理及顯示功放的運行功率，而是用來采集及處理電源電壓的數(shù)值。 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，再用集成運放采集電阻上的電壓， AD 采集運放輸出電壓經過單片機換算在 LCD 液晶屏顯示。 方案 2 采用 Atmage8 單片機直接采集模擬電壓， Atmage8 內有 10 位精度 ADC 功能，程序配置簡單，并且可以直接驅動 LED 數(shù)碼管。 方案 2制作開關電源，開關電源效率高，電壓穩(wěn)定，電路相對復雜，調試難度高，沒有一定開關電源基礎制作起來相當困難。 綜上論證，兩種集成功放芯片表現(xiàn)力都相當不錯，但是 TDA7294 相對音質較好，天津 職業(yè)技術師范大學 2021 屆 本科生 畢業(yè)設計 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。 電源電壓范圍： 177。該電路調試簡單，效果明顯，為廣泛音響發(fā)燒友所喜愛的芯片之一。 其工作電壓范圍為177。 電源系統(tǒng)音 頻 功 率 放 大 器電 流 電 壓采 樣 模 塊單 片 機 處理 及 顯 示音 頻 濾 波音 箱輸 出 圖 21結構框圖 音頻功率放大器 音頻功率放大器主要用來放大聲源信號及推動音響發(fā)出聲音，音色的好聽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。 本課題的研究音響智能化，它將電子技術、計算機、控制、通信等實用電子技術集中運用于音響系統(tǒng)。 32V 可調，最大電流在 3A左右；用 ad 電路采集電源電壓發(fā)送到 51 單片機處理后在 8段數(shù)碼管顯示出實時電壓。 天津 職業(yè)技術師范大學 2021 屆 本科生 畢業(yè)設計 2 tda7294 的工作電壓在 177。 主要完成以下各指標： a）在不失真的情況下功率達到 50W*2，并盡量提高功率。進入 21 世紀后，各式便攜式的弱電設備成為電子設備中的一種重要的發(fā)展趨 勢。由于產品需求量大幅度增長，對音響設備的要求越來越高，作為供應商的生產企業(yè)紛紛擴建、增產，市場競爭日趨激烈。TDA7294,。 to 177。在播放的音樂的過程有 lcd12864 顯示實時運行功率，音頻信號輸入 16 路電壓比較器帶動 16 個發(fā)光二極管隨著功放的功率變換而高低閃爍。1 .25V ~ 177。 本設計以 AB類音頻功放 TDA7294 集成電路 作為主功放電路，不失真功率（ 10%）達到 40W*2，并帶功率實時顯示、功率燈光顯示、功放電源電壓顯示、收音機、 MP3數(shù)字文 件解碼、音頻頻率可調集為一體的一款具有功能多音質好功率大的音響系統(tǒng)。人們對音響的使用性能也越來越有追求，為了大多數(shù)音響愛好者為此設計了智能音響系統(tǒng)音響。40V ,電源采用環(huán)牛300W 變壓器，為功放提供充足功率源；電源電壓在 177。音響系統(tǒng)使用了可以實現(xiàn) FM及 MP3 文件解碼轉為的音頻信號的電路，且?guī)в屑t外小遙控，有音量加減、上下首、輸出音頻頻率選擇等多種功能， MP FM、外部音 頻輸入可切換。40V, it adopts the 300W Cattle ring voltage transformer for supporting enough Power amplifier source. The adjustable voltage is among 177。 Cattle ring voltage transformer。音響設備作為家庭影院、 KTV 和電腦的配套產品，在家庭影院快速發(fā)展和電腦逐漸普及的帶動下顯示出強勁的發(fā)展動力。因此，失真小、高效率的音頻功率放大器就成為關鍵部件。 研究的主要內容 針對我國音響 設備的趨勢，結合多個模塊的功能技術的研究，自主研發(fā)了一套智能音響系統(tǒng)。 本系統(tǒng)是以 tda7294 為主功放芯片為主的音頻功率放大器，本設計以 AB 類音頻功放集成電路 作為主功放電路，不失真功率（ 10%）達到 40W*2，并帶功率實時顯示、功率燈光顯示、功放電源電壓顯示、收音機、 MP3 數(shù)字文件解碼、音頻（音量，高音，低音，平衡音）可調集為一體的一款具有功能多音質好功率大的音響系統(tǒng)。1 .25V ~ 177。在播放的音樂的過程有 LCD 液晶屏顯示實時功率變化，音頻信號輸入 16路電壓比較器使 16個藍色發(fā)光二極管隨著功率變換而高低閃爍。 天津 職業(yè)技術師范大學 2021 屆 本科生 畢業(yè)設計 3 2 系統(tǒng)方案 設計 系統(tǒng)總體方案設計結構 該系統(tǒng)主要由供電模塊、音頻功率放大器、音頻信號 處理、 電源檢測及顯示、單片機系統(tǒng)等模塊功能組成，結構框圖如圖 21所示。電路內部設有過載 、 過熱及反向電勢 （ 感性負載 ） 安全工作保護。此電路多數(shù)應用在有源電腦音箱，具有失真小、優(yōu)美音質、短路保護和過熱保護等特點。這種混合半導體 技術制造 工藝使得 TDA7294 既有 雙極型信號處理電路 也有 MOS 功率管的優(yōu)點 。 外圍電路復雜程度較簡單， 可應用在 HiFi 家 庭 音響、有源音響等領域。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，電路也相對簡單。 方案 1采用 16 位 AD 芯片采集電壓，經過單片機程序換算用 LCD液晶屏 顯示。 功率檢測 對于功放的功率用儀器檢測相當麻煩，且功率是在實時變化中；此設計能實時顯示功放的運行功率，體現(xiàn)出該功放的運行詳細轉態(tài)。 綜合上訴選方案 2作為功率檢測制作。該芯片價格便宜，功能足夠達到所需；程序編寫簡單，調試簡單，應用也是相當多。 環(huán)牛變壓器整流整流濾 波濾 波濾 波濾 波可 調 正 電 壓可 調 負 電 壓+ 1 2 V 、 + 5 V 1 2 V 、 5 V交 流 3 3 V * 2 輸 入交 流 1 2 V * 2 輸 入1 0 0 0 0 u F * 22 2 0 0 u F * 2L M 3 1 7 / L M 3 3 8可 調 穩(wěn) 壓L M 7 8 、 7 9 系 列固 定 穩(wěn) 壓 圖 22 系統(tǒng)電源設 計框圖 天津 職業(yè)技術師范大學 2021 屆 本科生 畢業(yè)設計 6 音 頻 功 率放 大 器電 流 電 壓采 樣 模 塊電 壓 采 樣A t m e g a 8單 片 機數(shù) 碼 管顯 示 電 壓電源系統(tǒng)電 壓 比 較 器音 頻 采 樣 輸 入L E D 燈 驅 動A t 8 9 C 5 1單 片 機液 晶 屏 顯 示電 壓 電 流 功 率音 頻 輸 入M P 3 解 碼 器T A 7 6 3 0音 頻 濾 波音 箱輸 出單獨電源 圖 27 系統(tǒng) 功能結構 設計框圖 天津 職業(yè)技術師范大學 2021 屆 本科生 畢業(yè)設計 7 3 系統(tǒng)的硬件 設計與實現(xiàn) 電源電路設計 PCB 制作及電壓檢測顯示 直流電源 TDA7294的工作電壓 在 177。穩(wěn)壓器采用三端可調穩(wěn)壓器 LM317/LM337正負電壓輸出， LM317/LM337是 輸出電壓可變的集成三端穩(wěn)壓塊使用方便、應用廣泛 ， LM317的封裝形式有多種，一般有金屬封裝 T0金屬封裝 T03塑料封裝 T0220這三種 （圖 31所示 ）。 天津 職業(yè)技術師范大學 2021 屆 本科生 畢業(yè)設計 8 10000uFC310000uFC7C2C6IN31OUT2ADJU1 LM317BTIN21OUT3ADJU2 LM337BT10uFC410uFC5100uFC1100uFC8240R3240R4RP1RP2GNDT1N 5822 * 4AC33V*2AC 220V/50Hz+VCCVEE~ 32V 輸出~ 32V 輸出