【正文】 第四章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 17第四章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的音量控制電路的硬件設(shè)計(jì)，首先采用分塊設(shè)計(jì)的方法。基本功能： （1）設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的音量控制電路：要求有兩個(gè)外部操作按鍵，即音量自動增加按鍵K1(或用“+”表示)和音量自動減小按鍵K2(或用“—”表示)。使用SPI接口的數(shù)字電位器不僅簡化了設(shè)計(jì)，還提高了數(shù)字電位器的可靠性。數(shù)據(jù)傳輸只用兩根線，傳輸速率高。 方案3：放大器的增益與電阻有關(guān)，改變相應(yīng)電阻的阻值就可改變放大器的增益，由于采用數(shù)字電位器改變電阻來控制放大器增益的方案具有概念清晰、電路組成簡單、實(shí)現(xiàn)容易、成本低廉，可較好地滿足實(shí)際要求。本設(shè)計(jì)中主要應(yīng)用COMS管集成芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)，應(yīng)用到的主要芯片有STC89C52，它主要是控制數(shù)字電位器進(jìn)而控制音量的大小，SPI接口型MCP41XXX是控制電路的主要芯片，是控制電路中的數(shù)字電位器。 隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及加入WTO，我國政府及企業(yè)對此都非常重視，相繼建立了一些國家級、企業(yè)級的研發(fā)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。 與傳統(tǒng)的機(jī)械式音量電位器相比，數(shù)字電位器(DCP)的阻值調(diào)節(jié)由內(nèi)部CMOS開關(guān)控制，因而使用壽命長、可靠性高且不會產(chǎn)生機(jī)械噪聲。 學(xué) 院 審 核（蓋章） 注：此表由指導(dǎo)教師填寫，5月15日前交學(xué)院辦公室，中期檢查成績將作為畢業(yè)設(shè)計(jì)總成績的一部分；此表裝訂入畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中。 論文作者： 崔振壘 （簽字）時(shí)間：2012 年5 月18日指導(dǎo)教師已閱： 楊振江 （簽字）時(shí)間：2012年 5 月19日 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 長 安 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 學(xué)生姓名 崔振壘 學(xué)號 08212003 指導(dǎo)教師 楊振江 職稱 副教授 學(xué)院 長安學(xué)院 專業(yè) 電子信息工程 題目名稱 基于單片機(jī)的音量控制電路設(shè)計(jì) 任務(wù)與要求 1. 熟悉STC系列單片機(jī)的工作原理； 2. 掌握數(shù)字電位器的使用方法，重點(diǎn)學(xué)習(xí)數(shù)控音頻信號工作機(jī)理； 3. 熟練掌握C51程序設(shè)計(jì)技巧與編程方法； 4. 設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的音頻控制電路系統(tǒng)（原理與PCB圖）； 5. 設(shè)計(jì)相關(guān)操作軟件； 6. 撰寫畢業(yè)論文。 二、主要參考書目（資料） [1] 楊振江，單片機(jī)原理與實(shí)踐指導(dǎo)，中國電力出版社，2008年8月 [2] 楊振江，流行集成電路程序設(shè)計(jì)與實(shí)例，西安電子科技大學(xué)出版社，2009年2月 [3] 楊振江 劉男 楊璐，單片機(jī)應(yīng)用與實(shí)踐指導(dǎo)，西安電子科技大學(xué)出版社，2010年3月 [4] 張毅剛，單片機(jī)原理及接口技術(shù)(C51編程)，人民郵電出版社，2011年8月 [5] 張毅剛，新編MCS51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)(第3版)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2008年4月 [6] 謝維成 楊加國，單片機(jī)原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計(jì)，清華大學(xué)出版社，2009年7月 三、主要儀器設(shè)備及材料 PC機(jī)、單片機(jī)及相關(guān)設(shè)計(jì)系統(tǒng)。同時(shí)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。 隨著新技術(shù)的不斷開發(fā)與應(yīng)用，近年來單片機(jī)發(fā)展十分迅速，一個(gè)以微機(jī)應(yīng)用為主的新技術(shù)革命浪潮正在蓬勃興起，單片機(jī)具有集成度高，通用性好，功能強(qiáng)，特別是體積小、重量輕、耗能低、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)和使用方便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)字、智能化方面有廣泛的用途。 課題設(shè)計(jì)目的 1：鞏固、加深和擴(kuò)大單片機(jī)應(yīng)用的知識面，提高綜合及靈活運(yùn)用所學(xué)知識解決工業(yè)控制的能力。常用的單片機(jī)有很多種：Intel8051系列、Motorola的M68HC系列、Atmel的AT89系列、臺灣華邦的W78系列、荷蘭Philips的PCF80C51系列、Microchip公司的PIC系列、Atmel的AT90S系列、韓國三星公司的KS57C系列4位單片機(jī)、臺灣義隆的EM78系列等。 數(shù)字電位器的比較和選擇 在這里，按照數(shù)字電位器的常用接口類型來選擇。C串行數(shù)據(jù)總線的串行數(shù)據(jù)線SDA和串行時(shí)鐘線SCL必須經(jīng)過上拉電阻接到正電源上。 典型的產(chǎn)品有美國Microchip公司的MCP41XXX/MCP42XXX系列電位器，是用SCK代表串行時(shí)鐘端，SI代表串行數(shù)據(jù)輸入端，代表片選端。  系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理 基于單片機(jī)的音量控制電路，采用MCP41XXX系列數(shù)字電位器，用STC89S52單片機(jī)進(jìn)行控制，音量和音調(diào)的調(diào)節(jié)是通過選擇數(shù)字電位器中不同阻值的電位器以及軟件的進(jìn)一步修正來達(dá)到的，較好地實(shí)現(xiàn)了可控增益放大器。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容[1]。 (3) RST/Vpd——復(fù)位/備用電源。 在不并行擴(kuò)展外存儲器與擴(kuò)展I/O口時(shí)，P2口可用作雙向I/O口。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號。復(fù)位信號是高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)24個(gè)振蕩周期(即二個(gè)機(jī)器周期)以上。另外有一種情況，按鍵抖動問題：當(dāng)操作者手動按鍵時(shí)，由于按鍵會產(chǎn)生數(shù)次抖動，而在較短的時(shí)間內(nèi)，檢測程序會檢測到多次按下操作，而執(zhí)行多次相應(yīng)程序，這與實(shí)際情況并不相符。同時(shí)單片機(jī)將發(fā)送數(shù)據(jù)到數(shù)字電位器，數(shù)字電位器再根據(jù)傳送的數(shù)據(jù)執(zhí)行抽頭的上調(diào)或下調(diào)動作，達(dá)到音量調(diào)節(jié)的目的。 每次上電或重新復(fù)位“數(shù)據(jù)字節(jié)”的數(shù)據(jù)被初始化為80H(即電位器的滑動端處在中心位置)。 (a)內(nèi)部結(jié)構(gòu) (b)等效電路 MCP41XX的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、等效電路 4．MCP41XXX系列數(shù)字電位器的操作 MCP4lXXX系列數(shù)字電位器的操作是通過一個(gè)命令字節(jié)完成的。所以在編程時(shí)，可以設(shè)一個(gè)字符型變量，每次開機(jī)時(shí)可以將該變量 確定為80H，每操作一次MCP41XXX器件，該變量相應(yīng)增加同樣的值，即可解決任意電阻位置的