南京工业职业技术学院(数控音频功率放大器实训报告).docx

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1、(精编 )南京工业职业技术学院 (数控音频功率放大器实训报告 )数码音量控制扩音器综合实训数控音频功率放大器的设计与制作姓名：学号：班级：指导教师：提交日期：2013 年 4 月 7 日能源与电气工程学院目录前言 .3一、方案论证41.1 项目设计要求及芯片的选择41.2 芯片介绍51 、芯片 780572、芯片 LM35883、芯片 X9313.94、芯片 CD4053115、芯片 TDA2003136、 STC89C51147、 LED 数码管17二、 DXP2004软件的介绍182.1DXP2004的发展史182.2DXP2004的系统组成18三、项目的制作与调试183.1 原理图、 P

2、CB 的设计183.2 焊接的要求213.3 软、硬件调试21总结30参考文献31附录 A31附录 B33前言通过五周的实训，使我对数控音频功率放大器的设计与制作、分析、调试有一定的感性和理性认识，对芯片LM7805、 LM78L05、 LM358、 CD4053、 X9313、TDA2003 、 STC89C51 的工作原理、典型电路有一定的了解；为日后的学习打下了更深一层的基础。实训让我掌握了电路的设计方法，能够独立的分析解决一般性质的问题，在设计与制作过程中能够从经济性和环保性等方面去考虑，在设计与制作中能大胆的实践，开拓创新，能够将自己的想法体现到实际电路当中去；培养了我与同组同学的团

3、队合作、共同探讨、共同前进的精神。本次实习我有以下收获：1、进一步熟悉稳压源、示波器使用、调试。2、了解了芯片LM7805 、LM78L05 、CD4053 、X9313 、TDA2003 、STC89C51 的引脚分布以及引脚功能、芯片的应用、工作原理、典型电路及部分元器件的封装。3、学会了DXP2004绘图工具的使用。4 、基本掌握手工电烙铁的焊接技术，能够独立的完成简单电子产品的安装与焊接。熟悉电子产品的安装工艺的生产流程。一、方案论证1.1 项目设计要求及芯片的选择1 、数控音频功率放大器的结构框图：2 、数控音频功率放大器的技术指标和功能要求：1. 输入电源： 18v/2A2. 功放

4、效率： 35%3. 线性放大频率响应： 100hz15khz(3dB带宽 )4. 性噪比： 80dB5. 非线性失真： (PO=1W 1%)6. 音量控制分 32 级，并具有静音和音量参数的掉电保护功能7. 输入分为音频线路输入 1Vpp 、输入阻抗 10k 和 MIC 话音输入 20mVpp8. 音量控制分 32 级，并具有静音和音量参数的掉电保护功能1 话音输入的芯片选择? 话音输入的芯片选择可以选择 LM324 和 LM339 ，LM358 ? LM324 和 LM339 都是四运放芯片，都有是 14 个引脚； LM324 可单电源，也可双电源? LM358 是双运放芯片，有 8 个引脚

5、，单双电源都可工作如果要放大交直流电信号时，最大可达 20KHZ.LM358 价格比较便宜 ,而且芯片面积比较小。? 根据我们的数控音频功率放大器的技术指标和功能要求话音输入适合选择双运放芯片 LM358 2 模拟开关的芯片选择? 根 据我 们的 数 控音 频功 率放 大器 的技 术指 标 和功 能要 求可 以选CD4051,CD4052,CD4053等芯片；它们都具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。幅值为 4.5 20V 的数字信号可控制峰值至20V 的模拟信号 .?CD4051是 8 选 1 模拟开关有三个二进控制输入端 A、B、C 和 INH 输入?双 4 选 1的 CD4052, 有 A

6、、B 两个二进制控制输入端和 INH 输入；?有三组二路双向模拟开关 CD4053, 有三个独立的数字控制输入端 A、 B、C 和 INH 输入；? 根据我们的结构图设计要求对两个信号进行选择， 因此，模拟开关适合选三二通道的 CD4053 芯片3 数字音量电位器的芯片选择X9511 按键式非易失性数字电位器简介X9511 是一个理想的按钮控制电位器，其内部包含了31 个电阻单元阵列 X9511 采用 8 脚封装X9313 系列为 32 阶数控电位器 ,X9313 采用 8 脚封装。 X9313 的电阻数组带温度补偿，包含 31 个电阻单元，在每两个单元之间和两个端点都有可以被滑动单元访问的抽

7、头点。基于数字电位器X9313 的功率调节电路在实际应用中体现出以下特点：电路结构简单，调试方便，整个功率调节电路仅十余个组件，只要焊接无误，几乎不需要调试；成本低。能进行32 级音量控制，。根据我们的数控音频功率放大器的技术指标和功能要求：音量控制分32 级，项目要求进行 32 级音量调节，所以适合选择X9313 芯片4 音频功率放大器的芯片选择TDA2030双电源，TDA2030A能在最低6V 最高22V 的电压下工作在 19V 、8 阻抗时能够输出 16W 的有效功率， THD 0.1% 输出功率大， Po=18W(RL=4）TDA2003单电源， Vcc=18V ，在 4 负载上可得到

8、 5W 的输出功率，具有热保护功能，闭环增益可调。所以根据我们的数控音频功率放大器的项目要求当负载在4 时，功放电路的最大不失真功率为5W ，根据比较， TDA2003在 4 时的功率为 5W ，TDA2030在 4时的功率为 18W 。因此音频功率放大器最适合的是TDA2003 芯片5 电压转换芯片的选择7805 原理图 (器件少、成本低 )2575 原理图（器件多、成本高）2575 、 2596 的转换效率远高于线性稳压的7805 ，如果电路里面没有AD 转换就用 2575 、 2596 好了，如果有 AD 的话，二话不说就是7805 、7809 或者用更好的线性稳压或者高精密DCDC 模

9、块。与负载电流有关系， 如果 5V 的供电电流很小 (如只给单片机供电 )，可以使用7805 。供电电流较大时使用LM2757 。用 2575 吧，12V 直接砍掉 7V ，7805 发热很厉害的看你需要的电流大小，7805线稳压， 2575 开关，电流小用7805, 电流大用 2575,7805成本低。我们常用 7805 稳压块产生 5V 电压。但 7805 的一个明显缺点，是当输入电压大于 12 伏时，发热会很厉害，最大的输入电压也只能到15 伏左右。原因在于7805 属于线性稳压。即如果输入12V ，就有 7V 电压是完全的发热浪费掉。? 现在我们我们的数控音频功率放大器的技术指标和功能

10、要求最适合的是7805 芯片1.2 芯片介绍1 、芯片 78057805是三端稳压集成电路，7805 组成的稳压电源外围元器件极少，电路内部有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠，方便而且价格便宜。稳压电源，在实际应用中，应在三端集成稳压电路上安装足够大的散热器（当然小功率的条件下不用）。当稳压管温度过高时，稳压性能将变差，甚至损坏。当制作中需要一个能输出1.5A以上电流的通常采用几块三端稳压电路并联起来，使其最大输出电流为N 个1.5A，但应用时需注意：并联使用的集成稳压电路应采用同一厂家、同一批型号的产品，以保证参数的一致。另外在输出电流上留有一定的余量，以避免个别集成稳压电路失效时

11、导致其他电路的连锁烧毁。典型应用电路：（ DC 电路）（恒流调节器 ,电路）2 、芯片 LM358LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式， 在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模组 ,音频放大器、 工业控制、 DC 增益部件和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。LM358特性 (Features)：内部频率补偿。 直流电压增益高 (约 100dB) 。单位增益频带宽 (约 1MHz) 。电源电压范围宽：单电源(3 30V) ；双电源 (1.5 一15V)

12、 。低功耗电流，适合于电池供电。 低输入偏流。低输入失调电压和失调电流。共模输入电压范围宽， 包括接地。差模输入电压范围宽， 等于电源电压范围。输出电压摆幅大（ 0 至 Vcc-1.5V) 。LM358主要参数输入偏置电流 45nA; 输入失调电流 50nA; 输入失调电压 2.9mV输入共模电压最大值VCC1.5V; 共模抑制比 80dB; 电源抑制比 100dB;LM358的封装形式有塑封8 引线双列直插式和贴片式。DIP 塑封引脚图引脚功能圆形金属壳封装管脚图LM358应用电路图：图 1 直流耦合低通 RC 有源滤波器图 2LED 驱动器图 3TTL 驱动电路3 、芯片 X9313引脚排

13、列X9313 的引脚说明2 ）、 X9313 应用注意事项(1) 当 X9313 作为输入电阻与运放构成单端输入的放大器时 ,输入端易受低频信号的干扰。可通过 VL 端对地接 6800pF 的电容进行有效的抑制。(2)U/D端悬空时 ,阻值不可控。(3) 避免长时间使器件对于极限参数条件下工作 ,否则会造成器件永久性损坏。(4) 因电子器件的分散性 ,为了进行精确的阻电阻的增量值 )进行实测。最好采用数字万用表以减少读数误差。例如 X9313W 在实测的各抽头间电阻值中最小值为240 , 而最大值为400 ( 额定抽头间电阻为323 ) 。4 、芯片 CD4053CD4053/CC4053是三

14、 2 通道数字控制模拟开关，有三个独立的数字控制输入端 A、B、C 和 INH 输入，具有低导通阻抗和低的截止漏电流。幅值为 4.5 20V的数字信号可控制峰 - 峰值至 20V 的数字信号。例如若VDD +5 ，VSS0，VEE-13.5V ，则 0 5V 的数字信号可控制 -13.5 4.5V 的模拟信号。这些开关电路在整个 VDD-VSS 和 VDD VEE 电源范围内具有极低的静态功耗，与控制信号的逻辑状态无关。当INH 输入端“ 1”时，所有通道截止。控制输入为高电平时，“0 ”通道被选，反之， “1 ”通道被选。1 ）、引脚排列CD4053 引脚功能说明引脚号符号功能1235121

15、3bybxcxcyayax输入 / 输出端91011cba控制端14OUT/INaxoray公共输出 / 输入端 axoray15OUT/INbxorby公共输出 / 输入端 bxorby4OUT/INcxorcy公共输出 / 输入端 cxorcy6INH 禁止端7VEE 模拟信号接地端8Vss 数字信号接地端16VDD 电源 +2 ）、真值表5 、芯片 TDA2003TDA2003电流输出能力强,谐波失真和交越失真小,各引脚都有交,直流短路保护 ,使用安全 ,负载上电压可冲至40V. ，最大额定值Tamb=25，电源峰值电压 (50mS)Vccp40V，直流电源电压Vcc28V ，工作电源电

16、压Vcc18V ，输出重复峰值电压Io3.5A ，输出不重复峰值电压Io4.5A ，功耗 T=90PD20W，储存温度Tstg-40+150度，焊接温度Tj-40+150度1 ）、管脚排列及功能：2 ）、典型应用电路：6 、STC89C511) 、89C51 的引脚封装；总线型非总线型2 ）、内部结构：3 ）、功能特性描述STC89C51 是一种低功耗、高性能CMOS8 位微控制器，具有8k 字节 Flash ，256 字节 RAM ，32 位 I/O 口线，看门狗定时器， 2 个数据指针，三个16 位定时器 / 计数器，一个 6 向量 2 级中断结构， 全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。另

17、外， STC89C52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持2 种软件可选择节电模式。空闲模式下， CPU 停止工作，允许RAM 、定时器 / 计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下， RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。P0 口：P0 口是一个 8 位漏极开路的双向I/O 口、必须外接上拉电阻才会有高电平输出；。作为输出口，每位能驱动 8 个 TTL 逻辑电平。对 P0 端口写“1 ”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0 口也被作为低8 位地址 / 数据复用。，P1 口： P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向 I/

18、O 口， p1 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P1 端口写“1 ”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。 作为输入使用时， 被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ IIL）。此外， P1.0 和 P1.2 分别作定时器 / 计数器 2 的外部计数输入（ P1.0/T2 ）和时器 / 计数器 2 的触发输入（ P1.1/T2EX ），具体如下表所示。在 flash 编程和校验时， P1 口接收低 8 位地址字节。引脚号第二功能P1.0T2 （定时器 / 计数器 T2 的外部计数输入），时钟输出P1.1T2EX （定时器 / 计数器 T2 的捕捉 / 重载

19、触发信号和方向控制）P1.5MOSI （在线系统编程用）P1.6MISO （在线系统编程用）P1.7SCK （在线系统编程用）P2 口： P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向 I/O 口， P2 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P2 端口写“1 ”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。 作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ IIL ）。在访问外部程序存储器或用16 位地址读取外部数据存储器（例如执行 MOVXDPTR ）时， P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用 8 位地址（如 MOVXR

20、I ）访问外部数据存储器时， P2 口输出 P2 锁存器的内容。在flash 编程和校验时， P2 口也接收高 8 位地址字节和一些控制信号。P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向 I/O 口， p2 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P3 端口写“1 ”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。 作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ IIL）。P3 口亦作为 STC89C52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在 flash 编程和校验时， P3 口也接收一些控制信号。端口引脚第二功能P3.0RXD( 串行输入口 )P3.

21、1TXD( 串行输出口 )P3.2INTO( 外中断 0)P3.3INT1( 外中断 1)P3.4TO( 定时 / 计数器 0)P3.5T1( 定时 / 计数器 1)P3.6WR( 外部数据存储器写选通 )P3.7RD( 外部数据存储器读选通 )此外， P3 口还接收一些用于FLASH 闪存编程和程序校验的控制信号。RST复位输入。 当振荡器工作时， RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。ALE/PROG 当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8 位字节。7 、 LED 数码管LED 数码管的连接方式：gfab5VGND共阴共阳aaa

22、b使用LED 显示器时，要注意区分这两种不同的接法。为了显示数字或字符，必cbfbc须对数字g或字符进行编码。 七段数码管加上一个小数点， 共计 8 段。因此为 LEDddceee显示器提供的编码正好是一个字节dpffdgLED显示器工作方式有两种： 静态显示方式和动态显示方式。 静态显示的特dpge dcdp点是每个GND数码管的段选必须接一个8 位数据线来保持显示的字形码。 当送入一次dp（a）（b）字形码后，显示字形可一直保持，直到送入新字形码为止。 这种方法的优点是占用 CPU 时间少，显示便于监测和控制。缺点是硬件电路较复杂，成本较高。动态显示的特点是将所有位数码管的段选线并联在一起

23、， 由位选线控制是哪一位数码管有效。选亮数码管采用动态扫描显示。 所谓动态扫描显示即轮流向各位数码管送出字形码和相应的位选， 利用发光管的余辉和人眼视觉暂留作用， 使人的感觉好像各位数码管同时都在显示。 动态显示的亮度比静态显示要差一些， 所以在选择限流电阻时应略小于静态显示电路中的二、 DXP2004软件的介绍2.1DXP2004的发展史87 、 88年TANGOProtel(美 国ACCELTechnologieslnc)ProtelForDos(Technology公司 )八十年代末，电子设计自动化（ DEA ）软件（ Altium公 司 ） 1991年 开 始ProtelForWind

24、ows1.0ProtelForWindows1.5 ProtelForWindows3.0 Proel98 和 Protel99SE ProtelDXP2004 （Altium公司）。2.2DXP2004的组成部分(1)SchematicDocument：原理 器(2)SchematicLibraryDocument：原理 元件 器(3)PcbDocument：Pcb 器(4)PcbLibraryDocument：Pcb 零件 器三、项目的制作与调试3.1 原理图、 PCB 的设计1 ）、根据 数控音频功率放大器的结构框图，技术指标和功能要求选择合理的芯片，元器件的参数。2 ）用 DXP200

25、4设计电路新建一个工程的方法，双 桌面, 行 File New Project PCBProject, 然后 保存路径和名称，再Project下右 右 分 新建原理 和原理 根据下面的原理 画 和原理 并加封装。右 分 新建PCB 和 PCB ，然后 行布局、布 等操作。加 的方法：在原理 右 点 Libraries Libraries AddLibrary 要加 的 点 打开Close 后即可以了。3 ）、数控音频功率放大器原理图：4 ）、数控音频功率放大器 PCB 的布局 :3.2 焊接的要求1 ）焊接的速度适宜的 接速度是以 条直径、涂料 型、 接 流、被 接物的 容量、 构开 等条件有

26、其相 化，不能作出 准的 定。保持适宜的 接速度，熔渣能很好的覆盖着熔潭。 使熔潭内的各种 和气体有充分浮出 ，避免形成 的 渣和气孔。在 接 如运棒速度太快， 接部位冷却 ，收 力会增大，使焊缝产生裂缝。2 ）、焊丝选用要考虑的顺序根据被焊结构的钢种选择焊丝对于碳钢及低合金高强钢， 主要按“等强匹配”的原则，选择满足力学性能要求的焊丝。 对于耐热钢和耐候钢， 主要是侧重考虑焊缝金属与母材化学成分一致相似，以满足耐热性和耐腐蚀性等的要求。根据被焊部件的质量要求 （特别是冲击韧性） 选择焊丝与焊接条件、 坡口形状、保护气体混合比等工艺条件有关， 要在确保焊接接头性能的前提下， 选择达到最大焊接效

27、率及降低焊接成本的焊接材料。根据现场焊接位置对应于被焊工件的板厚选择所使用的焊丝直径， 确定所使用的电流值，参考各生产厂的产品介绍资料及使用经验， 选择适合于焊接位置及使用电流的焊丝牌号。焊接工艺性能包括电弧稳定性、飞溅颗粒大小及数量、 脱渣性、焊缝外观与形状等。对于碳钢及低合金钢的焊接（特别是半自动焊） ，主要是根据焊接工艺性能来选择焊接方法及焊接材料。3.3 软、硬件调试1 ）硬件检测首先用万用表检测电源和GND 是否短路，有极性的元器件的正负极是否接反，特别是电解电容；然后根据数控音频功率放大的原理图分别检测各个模块的是否有连接错误，确保无误。2 ）软件调试#include#define

28、ucharunsignedcharsbitk1=P27;/音量减小sbitk2=P26;/音量增加sbitk3=P25;/输出切换sbitk4=P24;/静音sbitmt=P14;/静音控制sbitasw=P13;/CD4053A的切换控制sbitud=P12;/音量大小控制模式sbitinc=P11;/音量控制，低电平有效sbitcs=P10;/X9313的片选，低电平有效sbitmic=P34;/MIC_LED指示sbitline=P35;/LINE_LED指示sfrISP_DATA=0XE2;/ISP/IAP操作时的数据寄存器 (eeprom)sfrISP_ADDRH=0XE3;/IAP

29、操 作 时 的 地 址 寄 存 器 的 高8位sfrISP_ADDRL=0XE4;/IAP操 作 时 的 地 址 寄 存 器 的 低8位sfrISP_CMD=0XE5;/ISP/IAP操作时的命令模式寄存器，需命令触发寄存器触发方可有效sfrISP_TRIG=0XE6;/ISP/IAP操 作 时 的 命 令 触 发 寄 存 器sfrISP_CONTR=0XE7;/ISP/IAP操作时的控制寄存器ucharcodedispcode=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;/显示数字码ucharcodedisbit=0xbf,0x7f;/

30、显示位码uchardisbuf=0,0;/存放数字uchardata_ir32;/存放红外码voiddisplay();/显示子函数voiddelay();/延时子函数voidcaculate();/按键处理voidread_eeprom(ucharaddr_h,ucharaddr_l);/读 eepromvoidwrite_eeprom(uchardat,ucharaddr_h,ucharaddr_l);/写eepromvoiderase_eeprom(ucharaddr_h,ucharaddr_l);/擦除eepromvoidrecover();/恢复初始音量值voiddealcode()

31、;/处理红外码intvcount=1;/存放音量值ucharkey=0;/存放红外处理结果uchardcount=0;/定时器 0 计时次数ucharnum_code=0;/接收到的红外码位数voidmain()/主函数TMOD=0X12;/定时器初始化TH0=256-100;TL0=256-100;TH1=(65536-5000)/256;TL1=(65536-5000)%256;P1=0x00;mt=0;asw=0;cs=0;mic=1;inc=1;line=0;IT1=1;EX1=1;/中断初始化ET0=1;EA=1;TR0=1;TR1=1;read_eeprom(0x20,0x00);

32、/读 eeprom中存放的音量recover();/恢复断电前音量while(1)caculate();/按键处理display();/显示voiddisplay()/显示程序uchari;disbuf0=dispcodevcount/10;disbuf1=dispcodevcount%10;if(mt)for(i=0;i2;i+)P0=0xbf;P1&=disbiti;delay();P1|=0xc0;elsefor(i=0;i=32)vcount=32;while(k2=0);write_eeprom(vcount,0x20,0x00);if(k1=0|key=0x07)/delay();

33、if(k1=0|key=0x07)key=0;vcount-;ud=0;inc=0;音量减小处理delay();inc=1;if(vcount=0)vcount=0;while(k1=0);write_eeprom(vcount,0x20,0x00);if(k3=0|key=0x05)/输出切换处理delay();if(k3=0|key=0x05)key=0;asw=asw;mic=mic;line=line;while(k3=0);if(k4=0|key=0x01)/ 静音处理delay();if(k4=0|key=0x01)key=0;mt=mt;while(k4=0);voidread_

34、eeprom(ucharaddr_h,ucharaddr_l)/读eepromISP_ADDRH=addr_h;ISP_ADDRL=addr_l;EA=0;ISP_CONTR=0x81;ISP_CMD=1;ISP_TRIG=0x46;ISP_TRIG=0xb9;delay();vcount=ISP_DATA;ISP_CONTR=0x00;ISP_CMD=0x00;ISP_TRIG=0x00;ISP_ADDRH=0x00;ISP_ADDRL=0x00;EA=1;voidwrite_eeprom(uchardat,ucharaddr_h,ucharaddr_l)/写eepromerase_eeprom(addr_h,addr_l);ISP_DATA=