基于8051F单片机的数字音频信号源的幅度控制

基于8051F单片机的数字音频信号源的幅度控制

 

　　介绍了一种基于单片机由电阻衰减器和模拟开关组成的音频控制系统。该系统可通过单片机及上位PC机设置音频信号的衰减量，控制衰减量的增减。该系统具有适用广泛，使用方便，移植性高等特点。

 

　　2系统总体设计基于805lF330的音频控制系统结构如图l所示，它主要由8051F330单片机、衰减器模块、控制模块等部分组成。单片机以中断方式向控制模块发送控制信号，通过控制模块改变衰减器衰减量，以产生所需衰减量的音频信号。衰减器模块是用于衰减音频信号，采用电阻衰减器网络进行设计；采用模拟开关CD4053来控制衰减量大小。上位PC机通过8051F330单片机控制衰减器模块的衰减量，以达到控制音频信号衰减量的目的。

 

　　音频衰减器模块信号衰减器是一类用于传输系统降低信号电平，使其不产生显著畸变的无源网络，用于信号源去耦，调节电路的传输电平，或缓冲阻抗变换的影响，改善阻抗匹配。衰减器已广泛应用于无线电测试仪器、仪表、传输线、标准衰减器及邮电、通讯、信号载波、广播电视、计算机等系统中，工作频率可达到VHF，适用于音频信号衰减。衰减器结构是根据电阻排列形式可分为T、H、π、L、O型，最常用的有T型与π型。

 

　　zin、Zout分别为衰减器的输入、输出阻抗。在实际应用中，根据衰减器的输入、输出阻抗和所需衰减量计算电阻阻值。，根据若干组T型网络构成衰减器的基本单元，其衰减量可根据需要计算组合；使用开关电路以切换若干组基本单元，其控制由数字控制部分传送的二进制代码来实现。若控制A1接通，则表示R1部分被短路，总衰减量为R2+R3；同理，若控制B1接通，则表示R2部分被短路，总衰减量为Rl+R3。

 

　　音频信号源C8051F330单片机内置一路10位电流数／模转换器，可将数字信号转化为模拟电流，输出电流由IDAC数据寄存器决定一音频信号采用DDS造波法生成，或读取预先存储在存储器内的音频信号，也可使用其他音频信号源，在此不作赘述。由于C8051F330输出的是电流信号，需要在输出端和地之间接入一只电阻R4来得到电压信号。

　　基于单片机的高精度音频控制系统实例如图5所示，将R1～R7的7级T形电阻衰减器串联，组成基本音频衰减器通路，采用一组数控开关切换若干组基本单元接入音频通路或被短路接出，改变控制量。选用三组二路模拟开关CD4053作为数控开关切换各级衰减器接入音频通路或被短路接出，改变控制量。

 

　　实际电路设计所需的衰减器衰减量以及前后级的阻抗匹配常常不同，市场上衰减器只有固定的衰减值、衰减量步进值及匹配阻抗。采用组合衰减器网络，在实际运用中根据设计需要，自主设计所需衰减器的级数、衰减值组合，并灵活计算使用衰减器电阻值，具有极高的灵活性和可移植性；大大降低了设计成本，具有极高的实用价值。