数字式音量自动调节电路实验报告

物理与机电工程学院（2015——2016 学年第二学期）
综合设计报告
数字式音量自动调节电路
专业：电子信息科学与技术学号： ********** *名：**
指导教师：***
数字式音量自动调节电路
摘要
随着电子技术的飞速发展，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，音频功放在日常生活中也变得·随处可见，除了传统的旋钮式音量调节外，数字调节音量也越来越常见。

同时在一些特殊的应用中，数字调节音量有着无可比拟的优势。

本电路的设计采用了八位电压输出数模转换器VDAC8，同步四位二进制可逆计数器74LS193以及SR锁存器，较好的实现了数字式音量的自动调节，并且具有操作简单，成本低廉，电路稳定等优点。

关键词数字式；锁存器；数模转换器；音量调节
1.引言
随着电子技术突飞猛进的发展，电子音量控制的应用已经十分广泛，但从国内来讲，我国的电子音量控制产品还是以中、低端产品为主，并且以片式元件品种少，生产规模不大，远远满足不了整机的需要。

随着我国经济的发展以及加入WTO，我国政府及企业对此都是十分的看重，相继建立了一些国家级、企业级的研究中心，开展创新性研究，使我国电子音量控制行业得到了迅速的发展。

目前专业门类齐全、品种基本配套。

同时也引进的先进的技术，致使实现了多品种、自动化大生产、产品质量也得到了提升。

已为发展规模经济奠定了良好的基础。

本文将介绍由同步四位二进制可逆计数器及八位电压输出数模转换器所构成的音量调节电路的设计方法。

并且此电路具有显示数字音量大小的功能，能很清晰明了的知道音量的大小，并随着音量的改变而改变。

此次设计的电路音量共分为8个档位，每按键一次，将自动增加或减少一档。

2.设计内容和要求
2.1 设计一个数字式的音量自动调节电路，要求有两个外部操作按键，即音量自动增加按键S2和音量自动减小按键S3和一个复位按键S1。

2.2 刚接通电源时，音响设备的音量处于一个合适的位置。

3、方案的论证和选择
3.1实验方案一
具有显示控制的8档音量控制器，要实现音量增加(减少)到最大值（最小值）时停止增（减），需要通过移位寄存器来实现这个功能；显示音量的大小，需要编码器和显示器来实现。

查找相关系列的芯片以及它们的逻辑功能、引脚分布，并在纸上画出设计电路图以及对每一个设计模块进行理论验证。

3.2 实验方案二
设计的音量调节器有两个按键和一个开关，按“加音量”键能对输出音量进行增大，按“减音量”键能对输出音量进行减小，“开关机”音量调节器所在机器的开关机键。

加减音量按键给“音量调节开关”有次序的脉冲高电位，根据加减按键所给的脉冲信号，“音量调节开关”将输入信号翻译成二进制代码的同时
送给“译码器”和“音量数字显示器”。

“译码器”将送来的二进制码经过编译送给“D/A转换器”，由“D/A转换器”将数字信号转化为模拟信号，再经过模拟信号的放大实现音量的放大。

经过两个方案的相互比较，明显方案一繁琐，不易操作，方案二通过有次序的脉冲信号来加减音量按键，调节音量的大小，简单方便，容易操作。

所以本次设计采用方案二。

4、系统框图
5、硬件系统的设计
3.1锁存器电路
图2 锁存器电路
这个图实现的逻辑功能是在两个开关中选择一个输入信号，同时锁存另一个输入端为高电平，从而实现加减计数的目的。

其电路如图2所示。

3.2 译码显示电路
图3 译码显示电路
经编码产生的二进制数由BCD七段显示译码器显示输出音量大小。

译码显示电路如图3所示。

3.3编码电路
图4编码电路
74LS193D 为可预置的十六进制同步加 / 减计数器。

74LS193 的清除端是异步的。

当清除端（CLR）为高电平时，不管时钟端（UP、DOWN）状态如何，即可完成清除功能。

193 的预置是异步的。

当置入控制端（LOAD）为低电平时，不管时钟CP的状态如何，输出端（QA～QD）即可预置成与数据输入端（A～D）相一致的状态。

193 的计数是同步的，靠UP、DOWN同时加在 4 个触发器上而实现。

在UP、DOWN上升作用下QA～QD 同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。

当进行加计数或减计数时可分别利用UP或DOWN，此时另一个时钟应为高电平。

其电路如图4所示。

3.4 八位电压输出 D/A转换器
图5 八位电压输出数模转换器
八位电压输出 D/A转换器主要是为了将数字信号转换成模拟信号，能够实现对信号的放大以及数字控制。

3.5 音量控制电路
图6 音量控制电路
音量控制电路通过开关S2(S3)的闭与合来影响输出的高低电平，结合译码器的输出信号（QA～QD）来给时钟端（UP、DOWN）一个控制信号，从而达到了音量大小控制的目的。

6、测试结果
6.1 闭合S1、S3,依次按下S2键，可以看见音量逐渐增大。

如图7、图8所示。

图7 仿真电路图
图8 仿真电路图
6.2 闭合S1、S2,依次按下S3键，可以看见音量逐渐减小。

如图9、图10所示。

图9 仿真电路图
图10 仿真电路图
8、结论
设计优点：这个电路设计简单、方便以及操作容易，仿真过程中也十分容易的找出问题所在并加以改正。

设计不足：在PCB制版中，遇见了以下问题
1)门电路没有仿真模型，
2)非门是贴片式元件，
3)Altium Designer14.0中没有元件SR锁存器、74LS193D以及相应的仿真模型。

解决办法: 在Altium Designer14.0中自己绘制一定尺寸的元件模型以及仿真模型，所绘制的元件一定要和其他元件尺寸相对应，不能太大或太小。

9、参考文献
[1] 阎石主编.《数字电子技术基础》，北京，高等教育出版社，2007年
[2] 杨兆选、丁润涛.555 定时器原理及实用电路集锦.天津，天津大学出版社
[3] 唐敏.数字式音量控制电路.重庆师范学院学报(自然科学版)，1997年
[4] 谢实、朱荣.电子技术基础实验与实训.北京，科技出版社，2009年3月
10、致谢
弹指一挥间，大学两年已经接近了尾声。

想着自己也从当年从山里走出的懵懂孩子变成了一个成熟青年，回想自己的十几年的求学生涯。

首先，从小学到大学的学费和生活费就不是一个小数目，我要感谢我的爸爸妈妈，他们都是农民，没有他们的勤勤恳恳和细心安排，我是无论如何也进入不了我的大学生活。

没有他们的支持和鼓励，我也不可能在学校学习。

我还要感谢那些在我求学时对我经济和精神上帮助的亲戚、朋友、老师和同学们，我的生活因你们而精彩和充实!。