数电课程设计音量控制

目录摘要 (2)

一设计任务说明 (3)

二工作原理，具体工作过程分析 (4)

1 方框图 (4)

2具体工作过程分析 (5)

三单元功能电路的设计 (6)

1 BCD-七段显示器 (6)

2 74HC160译码器 (7)

3 555多谐振荡器 (8)

4发光二极管 (9)

5电阻 (10)

6电容 (10)

7 74HC42译码器 (11)

8 555单稳态触发器 (12)

四结论 (14)

五参考文献 (14)

六附录 (15)

1元器件明细表，备注 (15)

2 仿真电路 (16)

七设计总结，心得体会 (13)

摘要：

1 基本内容

本设计是在前导验证性认知实验的基础上，进行更高层次的命题设计实验——十二级数字音量控制电路，在教师指导下独立查阅资料、设计、特定功能的电子电路。以此培养利用模拟、数字电路知识，解决电子线路中常见实际问题的能力，积累实际电子制作经验，目的在于巩固基础、注重设计、培养技能、追求创新、走向实用。

2 用途

本文将介绍一种由数字电路构成音量控制电路的设计方法。这种数字式音量自动控制电路将是未来音量控制发展的主流，将越来越受消费者喜爱。

3 特点

在音响设备中通常采用电位器进行音量控制。但经常进行音量控制时，又容易使电位器磨损而出故障而采用数字式音量控制就可以避免模拟调节易受干扰的缺点，而且操作控制更加方便。

一设计任务说明

数字音量控制电路是用于控制和调节扬声器音量的，音量从低到高分为1~12级，要求如下：

1、音量由一个按钮控制。每按一次为一个音量级别，从0级到11级不断循环；

2、设计相应电路来控制输出音量的大小；

3、选择的音量级别应有LED显示功能；

4、要求将最大音量级和最小音量级分别用持续2s的不同声音提示；

5 、各音量级别用其相应的指示灯指示音量大小；

6 、要求设计出完整的音频信号放大电路，包括电压放大和功率放大电路；

7 ﹑分析课题要求，搞清数字音量控制电路的工作原理，拟定总体设计方案，画出系统的组成框图；

8 ﹑设计完成单元功能电路，包括叙述单元电路工作原理，所用电路器件的选择和必要的参数计算；

9 ﹑画出十二级数字音量控制电路的设计电路图；

10 ﹑写出设计说明书。

二 工作原理，具体工作过程分析

1方框图

2具体工作过程分析 （1）555单稳态触发器产生脉冲，经过开关，驱动74HC160译码器。

（2）74HC160译码器分别与74HC42译码器和BCD-七段显示器相连接。

（3）74HC42译码器输出为高电平，分别经过或非门和非门产生低电平，使发光二极管发光，并通过4个多谐振荡器使两个蜂鸣器发出声音。

（4）每按一次按钮，BCD-七段显示器显示音量级别。

三 单元功能电路的设计

⑴BCD-七段显示器

工作原理：

BD4511是一组用来作为BCD 对共阴极LED 七段显示器译码的包装。其引脚图， 与真值表图所示，其各引脚功能如下：电子 LT ：做灯泡测试用，当LT=0，则不论其它输入状态为何，其输

BCD-七段显示器 译码器 提示音 指示灯 计数器 555单稳态触发器（产生脉冲，

定时，延迟）

出ABCDEFG=1111111，使七段显示器全亮，即显示8，以便

观测七段显示器是否正常。当LT=1，则正

常解码。计算公式大全BI：空白输入控制，当BI=0 (LT为1时)

则不论DA,DC,DB,DA 之输入为何，其输出ABCDEFG皆为

0，即七段显示器完全不亮，此脚可供使用者控制仅对有效数据

译码，避免在无意义的数据输入时显示出来造成字型的系乱。

LE：数据栓锁致能控制；在BD4511 中，不但具译码功能，更

具有数据栓锁的记忆功能。当LE=0 时(LT=1 且BI=1)，

DCBA 数据会被送入IC 的缓存器中保存，以供译码器码；当

LE=1 时，则IC 中的暂存器会关闭，仅保存原来在LE=0 时的DCBA 数据供译码器译码。换句话说当LE=1 时，不论DCBA

的输入数据为何，皆不影响其输出，其输出ABCDEFG 仍保留

原来在LE 由0转为1以前的资料。

(2)74HC160译码器

工作原理：

CLK ~CLR ~LOAD ENP END 功能

×0 ×××异步清零

↑ 1 0 ××同步置数

× 1 1 0 1 保持（包括ＲＣＯ的状态）× 1 1 ×0 保持（RCO=0）

↑ 1 1 1 1 同步计数

（3）555多谐振荡器

工作原理：

多谐振荡器是能产生矩形波的一种自激振荡器电路，由于矩形波中除基波外还含有丰富的高次谐波，故称为多谐振荡器。

多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，在自身因素的作用下，电路就在两个暂稳态之间来回转换，故又称它为无稳态电路。

由555定时器构成的多谐振荡器如图所示，R3，R4，C3 和C4是外接定时元件，电路中将高电平触发端（6脚）接到R4 的连接处，将放电端（7脚）接到R4的连接处，由于接通电源瞬间，电容C来不及充电，电容器两端电压uc为低电平，小于（1/3）Vcc，故高电平触发端与低电平触发端均为低电平，输出端OUT为高电平，放电管VT截止。这时，电源经R4，对电容C充电，使电压uc 按指数规律上升，当uc上升到（2/3）Vcc时，输出uo为低电平，放电管VT导通，把uc从（1∕3）上升到（2/3）Vcc这段时间内电路的状态称为第一暂稳态，其维持时间TPH的长短与电容的充电时间有关。由于放电管VT导通，电容C通过电阻R9和放电管放电，电路进人第二暂稳态.其维持时间TPL的长短与电容的放电时间有关，随着C的放电，uc下降，当uc下降到（1/3）Vcc 时，输出uo。为高电平，放电管VT截止，Vcc再次对电容c充电，电路又翻转到第一暂稳态。不难理解，接通电源后，电路就在两个暂稳态之间来回翻转，则输出可得矩形波。电路一旦起振后，uc 电压总是在（1/3～2/3）Vcc 之间变化。下图所示为工作波形。（4）发光二极管