畢業(yè)設計--基于單片機的音量控制電路設計

1、<p>　　本科畢業(yè)設計論文 </p><p>　　題 目 基于單片機的音量控制電路設計 </p><p>　　學 院 </p><p>　　專 業(yè) 電子信息工程 </p>&l

2、t;p>　　學生姓名 </p><p>　　導師姓名 </p><p>　　畢業(yè)設計（論文）任務書 </p><p>　　題目名稱 基于單片機的音量控制電路

3、設計 </p><p>　　任務與要求 </p><p>　　熟悉STC系列單片機的工作原理； </p><p>　　掌握數字電位器的

4、使用方法，重點學習數控音頻信號工作機理； </p><p>　　熟練掌握C51程序設計技巧與編程方法； </p><p>　　設計基于單片機的音頻控制電路系統(tǒng)（原理與PCB圖）； </p><p>　　設計相關操作

5、軟件； </p><p>　　撰寫畢業(yè)論文。 </p><p>　　開始日期 2012.1.15 完成日期 2012.5.20 </p>

6、<p>　　院長（簽字） 年 月 日 </p><p>　　注：本任務書一式兩份，一份交學院，一份學生自己保存。 </p><p>　　畢業(yè)設計（論文

7、）工作計劃 </p><p>　　題目名稱 基于單片機的音量控制電路設計 </p><p>　　畢業(yè)設計（論文）進度 </p><p>　　起 止 時 間 工 作 內

8、容 </p><p>　　2012.1.15—2012.1.30 熟悉STC單片機的工作原理，掌握中斷、串口等使用方法； </p><p>　　2012.2.1—2012.2.28 掌握數字電位器工作原理，熟悉數模信號控

9、制電路； </p><p>　　2012.3.1—2012.3.15 熟練掌握C51程序編程方法； </p><p>　　2012.3.16—2012.3.25 熟悉PROTEL99SE軟件工具，設計相

10、關測試電路（原理圖及PCB圖）； </p><p>　　2012.3.26—2012.4.23 設計基于單片機的音量控制系統(tǒng)（包括相關硬件、相關軟件及調試部分等內容）； </p><p>　　2012.4.24—2012.5.20 撰寫畢業(yè)

11、論文并準備答辯。 </p><p>　　二、主要參考書目（資料） </p><p>　　[1] 楊振江，單片機原理與實踐指導，中國電力出版社，2008年8月

12、 </p><p>　　[2] 楊振江，流行集成電路程序設計與實例，西安電子科技大學出版社，2009年2月 </p><p>　　[3] 楊振江 劉男 楊璐，單片機應用與實踐指導，西安電子科技大學出版社，2010年3月

13、 </p><p>　　[4] 張毅剛，單片機原理及接口技術(C51編程)，人民郵電出版社，2011年8月 </p><p>　　[5] 張毅剛，新編MCS-51單片機應用設計(第3版)，哈爾濱工業(yè)大學出版社，2008年4月

14、 </p><p>　　[6] 謝維成 楊加國，單片機原理與應用及C51程序設計，清華大學出版社，2009年7月 </p><p>　　三、主要儀器設備及材料 </p><

15、p>　　PC機、單片機及相關設計系統(tǒng)。 </p><p>　　四、教師的指導安排情況（場地安排、指導方式等） </p><p>　　每周指導一次以上。

16、 </p><p>　　五、對計劃的說明 </p><p>　　注：本計劃一式兩份，一份交學院，一份學生自己保存（計劃書雙面打?。?

17、 </p><p>　　摘 要 </p><p>　　隨著電子技術的飛速發(fā)展，現代電子產品幾乎滲透了社會的各個領域，音頻功放在日常生活中更是隨處可見，除了傳統(tǒng)的旋鈕式音量調節(jié)外，數字調節(jié)音量也越來越常見。同時在一些特殊的應用中，數字調節(jié)音量有著無可比擬的優(yōu)勢。

18、 </p><p>　　本文設計使用了SPI(Serial Peripheral Interface--串行外設接口)型數字電位器MCP41XXX系列，輔以STC89C52單片機進行控制，增益的調整和控制是通過數字電位器中不同阻值的電位器以及軟件的進一步修正來達到的，較好的實現了數控音頻信號，可應用于要求放大器增益可程序控制等場合。

19、 </p><p>　　本系統(tǒng)還設計出了較為直觀明了的人機交互界面，LCD顯示器不僅僅用于顯示當前的音量值，同時還顯示了當前的功率，除了加減音量按鍵之外，還人性化地增加了一個復位按鍵，以滿足在某些特殊的情況時的需求。 </p><p>　　關鍵詞： 單片機 數字電位器 可控增益 放大器

20、 </p><p>　　ABSTRACT </p><p>　　With the rapid development of electronic technology, modern electronic products through almost all aspects of social au

21、dio power amplifier in daily life is everywhere, in addition to the traditional knobs type sound volume outside, digital adjust volume also more and more common. While in some special applications, the digital adjust vol

22、ume has incomparable advantage. </p><p>　　This paper design uses SPI(Serial Peripheral Interface) type digital potentiometer MCP41XXX se

23、ries, and with the STC89C52 single-chip microcomputer control, the adjustment and control is the gain by digital potentiometer resistance in the different potentiometer and software to achieve further modified, better re

24、alize the numerical control audio signals, can be applied to request amplifier can process control and so on. </p><p>　　The system also designed a more intuitive and man-machine

25、 interface, LCD display not just for show the current volume value, and at the same time also shows that the current power, in addition to adding and subtracting volume buttons, but also human to gain a reset button to m

26、eet in some special situations demand. </p><p>　　Keywords: MCU Digital Potentiometer gain control Amplifier <

27、/p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 緒 論1</p><p>　　1.1 課題背景1</p><p>　　1.2 國內外現狀1</p><p>　　1.3 課題設計目的2</p><p>　　1.4 本文研究內容2<

28、/p><p>　　第二章 總體方案設計3</p><p>　　2.1 單片機的比較和選擇3</p><p>　　2.2 增益控制方案的比較和選擇3</p><p>　　2.3 數字電位器的比較和選擇4</p><p>　　第三章 系統(tǒng)總體設計5</p><p>　　3.1 系統(tǒng)

29、設計的任務要求5</p><p>　　3.2 系統(tǒng)設計原理6</p><p>　　第四章 系統(tǒng)硬件電路設計7</p><p>　　4.1 單片機部分7</p><p>　　4.1.1 STC89C52的主要特性7</p><p>　　4.1.2 STC89C52的功能描述8</p>

30、<p>　　4.2 按鍵控制電路10</p><p>　　4.3 顯示電路12</p><p>　　4.4 數字電位器13</p><p>　　4.4.1 數字電位器的原理和結構13</p><p>　　4.4.2 數字電位器的音量控制電路16</p><p>　　4.5 系統(tǒng)硬件電

31、路18</p><p>　　第五章 系統(tǒng)軟件設計19</p><p>　　5.1 系統(tǒng)總流程圖19</p><p>　　5.2 模塊設計20</p><p>　　5.2.1 單片機子程序20</p><p>　　5.2.2 按鍵控制程序21</p><p>　　5.2.3

32、 顯示程序22</p><p>　　5.2.4 數字電位器控制程序23</p><p>　　第六章 系統(tǒng)調試25</p><p>　　6.1 軟件調試25</p><p>　　6.2 系統(tǒng)調試25</p><p>　　6.3 PCB設計圖26</p><p><b&g

33、t;　　結束語27</b></p><p><b>　　致 謝29</b></p><p><b>　　參考文獻31</b></p><p><b>　　附 錄33</b></p><p>　　第一章 緒 論

34、 </p><p>　　1.1 課題背景 </p><p>　　人耳對聲強的主觀感受遵循韋伯定律，在音量較小時人耳對聲波振幅的改變感受靈敏，聲音達到一定響度后，人耳的聽覺特性開始變得遲鈍。而指數型電位器的阻值變化規(guī)律為先慢后快，如果將這種衰減特性用在音量調節(jié)中，則

35、恰好可以抵消人耳對音量感知的對數特性，保證主觀聽感的平滑。 </p><p>　　與傳統(tǒng)的機械式音量電位器相比，數字電位器(DCP)的阻值調節(jié)由內部CMOS開關控制，因而使用壽命長、可靠性高且不會產生機械噪聲。如果將廉價的通用型線性數字電位器直接用于音量調節(jié)，在小音量狀態(tài)下稍微調節(jié)電位器即會使輸出聲壓陡然增加，無法保證大動態(tài)范圍內音量的準確定

36、位，因此目前將數字式電位器運用在成熟功放產品中的實例還不多。實際上，如果將低分辨率線性數字電位器與通用嵌入式系統(tǒng)結合起來，就能夠得到運用于音量控制領域的低成本高分辨率指數式電位器。 </p><p>　　隨著新技術的不斷開發(fā)與應用，近年來單片機發(fā)展十分迅速，一個以微機應用為主的新技

37、術革命浪潮正在蓬勃興起，單片機具有集成度高，通用性好，功能強，特別是體積小、重量輕、耗能低、可靠性高、抗干擾能力強和使用方便等獨特優(yōu)點，在數字、智能化方面有廣泛的用途。傳統(tǒng)的電位器控制音量高低精度差，單片機的出現使得數據處理音量和控制精度問題能夠得到很好的解決。 </p><p>　　1.2 國內外現狀 </p><p>　　隨

38、著電子技術突飛猛進的發(fā)展，電子音量控制的應用雖然已經十分廣泛，但從國內來講，我國的電子音量控制產品還是以中、低端產品為主，并且片式元件品種少，生產規(guī)模不大，遠遠滿足不了整機的需要?，F在我國所使用的片式元件，進口或外資企業(yè)在國內生產的占大部分，總體發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國、德國等先進國家相比，仍然有著較大的差距。成熟的電子音量控制產品主要以功放控制及常規(guī)的調諧為主，它們只能適應一般的系統(tǒng)音頻控制，而用于較高控制場合的智能化、自適應控

39、制，國內技術還不十分成熟，形成商品化并廣泛應用的控制產品較少。 </p><p>　　隨著我國經濟的發(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</p><p>　　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

40、電子音量控制行業(yè)得到了迅速的發(fā)展。已發(fā)展成為具有相當規(guī)模、專業(yè)門類齊全、品種基本配套的行業(yè)體系。通過技術改造，引進先進技術，實現了多品種、自動化大生產，產品質量得到了普遍提高，整機配套能力、新品開發(fā)能力普遍增強，已為發(fā)展規(guī)模經濟奠定了良好的基礎。 </p><p>

41、;　　1.3 課題設計目的 </p><p>　　1：鞏固、加深和擴大單片機應用的知識面，提高綜合及靈活運用所學知識解決工業(yè)控制的能力。 </p><p>　

42、　2：培養(yǎng)針對課題需要，選擇和查閱有關手冊、圖表及文獻資料的自學能力，提高組成系統(tǒng)、編程、調試的動手能力。 </p><p>　　3：通過對課題設計方案的分析、選擇、比較、熟悉單片機用系統(tǒng)開發(fā)、研制的過程，軟硬件設計的方法、內容及步驟。

43、 </p><p>　　1.4 本文研究內容 </p><p>　　本文將介紹一種由數字電位器構成的音量調節(jié)電路的設計方法。并且這種設計中帶有數字顯示，能清晰明了的知道音量的大小。本設計中主要應用COMS管集成芯片進行設計，應用到的主要芯片有STC89C52，它主要

44、是控制數字電位器進而控制音量的大小，SPI接口型MCP41XXX是控制電路的主要芯片，是控制電路中的數字電位器。MCP606它主要是運算放大器，單位增益穩(wěn)定，失調電壓低。 </p><p>　　第二章 總體方案設計 </p><p>　　2.1 單片機的比較和選擇

45、 </p><p>　　當今單片機廠商琳瑯滿目，產品性能各異。常用的單片機有很多種：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、臺灣義隆的EM-78系列等。

46、 </p><p>　　在本文研究中，選擇了STC公司的STC89C52單片機。STC89C52是深圳宏晶公司生產的低電壓，高性能CMOS 8位單片機，與標準MCS-51指令系統(tǒng)及8052產品引腳兼容，片內置通8位中央處理器（CPU）和FLASH存儲單元，功能強大STC89C52單片機適用于許多較為復雜控制應用場合。

47、 </p><p>　　2.2 增益控制方案的比較和選擇 </p><p>　　方案1：采用A／D／A+DSP構成的數字信號處理系統(tǒng)來實現，該方案的系統(tǒng)組成復雜、成本較高。

48、 </p><p>　　方案2：采用可編程放大器，由于采用專用芯片，增益控制受限于芯片所提供的能力，靈活性差，其成本也較高。 </p><p>　　方案3：放大器的增益與電阻有關，改變相應電阻的阻值就可改變放大器的增益，由于采用數字電位器改變電阻來控制放大器

49、增益的方案具有概念清晰、電路組成簡單、實現容易、成本低廉，可較好地滿足實際要求。對于不同的電壓增益可選用不同阻值的電位器，并通過改變該電位器滑動端計數寄存器的數值來改變滑動端相對于固定端的電阻值，從而實現增益的調整。 </p><p>　　綜合以上方案，選擇方案3，使用數字電位器控制增益。

50、 </p><p>　　2.3 數字電位器的比較和選擇 </p><p>　　在這里，按照數字電位器的常用接口類型來選擇。 </p><p>　　方案1： I²C總

51、線屬于二線串行接口，基于I²C總線的數字電位器內部E²PROM可在掉電前儲存滑動端的位置，具有機械電位器的工作特性。數據傳輸只用兩根線，傳輸速率高。由于I²C總線型數字電位器輸出方式是漏極開路或集電極開路的形式，所以組成I²C串行數據總線的串行數據線SDA和串行時鐘線SCL必須經過上拉電阻接到正電源上。SDA和SCL都為雙向I/O口線。

52、 </p><p>　　典型產品有Xicor公司生產的X9221和X9241數字電位器。 </p><p>　　方案2： SPI(Serial Peripheral Interface--串行外設接口)是一種同步串行外圍總線接口。它可使單片機與各種外圍設備以串行方式進行通信，在對速度要

53、求低，功耗低，需要保存的參數少的系統(tǒng)中可廣泛應用。使用SPI接口的數字電位器不僅簡化了設計，還提高了數字電位器的可靠性。SPI接口型數字電位器采用三線SPI接口方式與主機進行串行通信。它含有一個標準三線串行控制接口。 </p><p>　　典型的產品有美國Microchip

54、公司的MCP41XXX/MCP42XXX系列電位器，是用SCK代表串行時鐘端，SI代表串行數據輸入端，代表片選端。 </p><p>　　綜合以上方案，選擇方案2，采用SPI型數字電位器MCP41010來調節(jié)音量。 </p><p>　　第三章 系統(tǒng)總體設計 </p&g

55、t;<p>　　3.1 系統(tǒng)設計的任務要求 </p><p>　　設計一個音量可程控、有輸出音量顯示的基于單片機的音量控制電路。后級功率放大部分可用運算放大器元件，供電電源為+5V，輸入信號電壓幅度為(10～1000)mVrms，負載為8歐姆電阻。</p><p><b>　　技術指標如下：</b></p><p>　　a．失

56、真度≤3%時，輸出功率P0≥7.5W；</p><p>　　b．頻率響應為(20～22000)Hz；</p><p>　　c．在信號源的幅度和頻率固定為某一值時，可以設置輸出功率，并實時測量、顯示輸出功率，顯示的輸出功率(Ps)與設定功率(Pg)的相對誤差(Ps-Pg)/Pg≤3%。</p><p>　　基本功能：

57、 </p><p>　?。?）設計一個基于單片機的音量控制電路：要求有兩個外部操作按鍵，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)。 </p><p>　?。?）接通電源時，音響設備的音量處于一個適中的位置。

58、 </p><p>　　擴展功能： </p><p>　　通過按鍵的處理是音量能自動的增減，能在顯示器上顯示音量的大小。 <

59、;/p><p>　　3.2 系統(tǒng)設計原理 </p><p>　　基于單片機的音量控制電路，采用MCP41XXX系列數字電位器，用STC89S52單片機進行控制，音量和音調的調節(jié)是通過選擇數字電位器中不同阻值的電位器以及軟件的進一步修正來達到的，較好地實現了可控增益放大器。其最大特色就在于，實現了用數字的方法控制模擬電路，即音量和音調的控制，系統(tǒng)設計原理見圖3.1所示。

60、 </p><p>　　圖3.1 系統(tǒng)設計原理 </p><p>　　利用數字電位器能較容易實現對放大器增益的控制

61、，且具有電路簡單、控制方便、成本低廉等優(yōu)點。通過采取措施也可實現對放大器增益較高精度的控制，增益的調整是通過選擇數字電位器中不同阻值的電位器以及軟件的進一步修正來達到的，可控增益放大器可應用于采集系統(tǒng)中的信號調理或要求放大器增益能程控的場合。系統(tǒng)原理電路圖見附錄A。</p><p>　　第四章 系統(tǒng)硬件電路設計 </p><p>　　基于單片機的音量控制電路的硬件設計，首先采用分塊設計

62、的方法。將整個系統(tǒng)分為：按鍵控制電路模塊、顯示電路模塊、數字電位器的音量控制電路模塊，單片機與數字電位器的接口電路模塊。 </p><p>　　4.1 單片機部分 </p><p>　　4.1.1 STC89C52的主要特性

63、 </p><p>　　STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM-Flash Pro

64、gram and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能COMOS 8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容[1]。STC89C52單片機的主要功能見表4.1所示。 </p><p>　　表4.1 STC89C52的主要功能</p><p>　　4.1.2 STC89C5

65、2的功能描述 </p><p>　　1．STC89C52的管腳</p><p>　　STC89C52單片機的管腳見圖4.2所示。 </p><p>　　圖4.2 STC89C52單片機的管腳

66、 </p><p>　?、匐娫?</p><p>　　(1)VCC——芯片電源，接+5V。

67、 </p><p>　　(2)GND——接地端。 </p><p><b>　?、跁r鐘</b></p><p>　　XTAL1、XTAL2——晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。使用內部振蕩電路時外接石英晶體。

68、 </p><p>　?、劭刂凭€ </p><p>　　(1)ALE/PROG——地址鎖存允許/片內EPR

69、OM編程脈沖。 </p><p>　　(2)PSEN——片外ROM讀選通信號。

70、 </p><p>　　(3) RST/Vpd——復位/備用電源。 </p><p>　　(4) EA/Vpp ——片外ROM選用端/片內EPROM編程電源。

71、 </p><p>　?、?I/O引腳 </p&

72、gt;<p>　　STC89C52共有4個8位并行I/O端口,共32個引腳。 </p><p>　　(1)P0口——8位雙向I/O口。 </p><p>　　在不并行擴展外存儲器與擴展I/O口時，P0口可用作雙向I/O口。

73、 </p><p>　　在并行擴展外存儲器與擴展I/O口時，P0口可用于分時傳送低8位地址(地址總線)和8位數據信號(數據總線)。 </p><p>　　(2) P1口——8位準雙向I/O口(“準雙向”是指該口內部有固定的上拉電阻)。

74、 </p><p>　　(3) P2口——8位準雙向I/O口。 </p><p>　　在不并行擴展外存儲器與擴展I/O口時，P2口可用作雙向I/O口。在并行擴展外存儲器與擴展I/O口時，P2口可用于傳送高8位地址(屬地址總線) 。

75、 </p><p>　　(4) P3口——8位準雙向I/O口。 </p><p&

76、gt;　　可作一般I/O口用，同時P3口每一引腳還具有第二功能，用于特殊信號輸入輸出和控制信號(屬控制總線)，P3口的第二功能見表4.3所示。</p><p>　　表4.3 STC89C52單片機P3口的第二功能</p><p><b>　　2．時鐘電路</b></p><p>　　時鐘可以由內部方式產生或外部方式產生。內部方式的時鐘電路(圖

77、4.4)，XTAL1和XTAL2引腳上外接定時元件，內部振蕩器就產生自激振蕩。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯諧振回路[5]。 </p><p>　　外部方式的時鐘電路(圖4.4)，XTAL1接地，XTAL2接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特

78、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。 </p><p>　　圖4.4(a) 內部時鐘方式電路 4.4(b) 外部方式時鐘電路 </p><p><b>

79、;　　3．復位電路 </b></p><p>　?。?）復位操作[4] </p><p>　　計算機在啟動運行時都需要復位，復位是使中央處理器CPU和內部其他部件處于一個確定的初始狀態(tài)，從這個狀態(tài)開始工

80、作。 </p><p>　　只要RST保持高電平，STC89C52單片機將循環(huán)復位。復位期間，ALE、PSEN輸出高電平。RST從高電平變?yōu)榈碗娖胶?，PC指針變?yōu)?000H，使單片機從程序存儲器地址為0000H的單元開始執(zhí)行程序。復位后，內部各寄存器的初始內容見圖4.6所示。當單片機執(zhí)行程序出錯或進入

81、死循環(huán)后，也可按復位按鈕重新啟動。

82、</p><p>　?。?）復位信號及其產生 </p><p>　　RST引腳是復位信號的輸入端。復位信號是高電平有效，其有效時間應持續(xù)24個振蕩周期(即二個機器周期)以上。</p><p>　　上電自動復位是通過外部

83、復位電路的電容充電來實現的，STC89C52單片機有一個復位引腳RST，高電平有效。在時鐘電路工作以后，當外部電路使得RST端出現兩個機器周期(24個時鐘周期)以上的高電平，系統(tǒng)內部復位。復位有兩種方式：上電復位和按鈕復位，如圖4.5所示。 </p><p>　　(a)上電復位電路 (b

84、)按鈕復位電路 </p><p>　　圖4.5 STC89C52復位電路 </p><p>　　4.2 按鍵控制電路 </p><p>　　按鍵控制電路有單片機（STC89C52）和3個分別控

85、制音增益大小的按鈕構成，按鍵控制接單片機P1.4～P1.6。再按鍵被按下之前，單片機各個引腳處于高電平，當有按鍵按下時，相對應的引腳變?yōu)榈碗娖?，當檢測到有引腳變?yōu)榈碗娖綍r，執(zhí)行相應的操作，按鍵控制電路見圖4.6所示。</p><p>　　圖4.6 按鍵控制電路 </p><

86、p>　　按鍵檢測中，采用定時中斷的方法。即當計數值到一定大時，開始讀取P3口，并將計數器清零，根據讀到的鍵盤值，執(zhí)行相應的操作。另外有一種情況，按鍵抖動問題：當操作者手動按鍵時，由于按鍵會產生數次抖動，而在較短的時間內，檢測程序會檢測到多次按下操作，而執(zhí)行多次相應程序，這與實際情況并不相符。 </p><p>　　因為對于操作者來說，只是按了一次按鍵，而檢測程序執(zhí)行了多次。因此在軟件

87、設計中加入消除按鍵抖動程序。具體實現方法如下：按鍵被按下時，設置一個時間片（如20ms），在這段時間內進行按鍵狀態(tài)判斷，如果在時間片結束時，按鍵狀態(tài)沒有發(fā)生變化，仍然為低電平，則表明按鍵確實被按下，之后再執(zhí)行相應的操作，這樣就可以消除按鍵抖動對按鍵檢測的造成的影響。</p><p>　　4.3 顯示電路 </

88、p><p>　　LCD顯示電路由單片機（STC89C52）、液晶LCD、阻級三級放大管構成。其中液晶的數據端接至單片機P0.0～P0.7口，液晶選擇線接單片機P2.0～P2.2，顯示數據由P0口輸出至顯示器，顯示相應的內容。液晶顯示內容由單片機從數字電位器獲得，顯示電路見圖4.7所示。</p><p>　　圖4.7 顯示電路

89、 </p><p>　　顯示時，單片機通過按鍵程序讀取按鍵值，并判斷是那個控制鍵被按下，再執(zhí)行相應操作。同時單片機將發(fā)送數據到數字電位器，數字電位器再根據傳送的數據執(zhí)行抽頭的上調或下調動作，達到音量調節(jié)的目的。單片機可讀取數字電位器當前的抽頭值，將其編碼后送至P0口，顯示器獲得數據后，顯示出相應的值，完成一次顯示任務。顯示器設計為動態(tài)顯示，平均每隔20ms更新一次，從而實

90、現了音量、音調的實時顯示功能[3]。</p><p>　　4.4 數字電位器 </p><p>　　機械式電位器通常用來調整系統(tǒng)參考電壓、增益誤差和偏置電壓誤差。數字電位器可以用來完成相同的任務，而且還能提供額外的數字調整控制功能。

91、 </p><p>　　4.4.1 數字電位器的原理和結構 </p><p>　　1. MCP41XXX系列數字電位器的特

92、點 </p><p>　　MCP41XXX系列器件是具有256個抽頭的數字電位器(XDCP)。該系列電阻有10KΩ、50KΩ和100KΩ幾種，內部包含電阻陣列、滑動開關、控制單元和16位存儲器?；瑒佣说奈恢糜蒘PI總線控制[2]。

93、 </p><p>　　每次上電或重新復位“數據字節(jié)”的數據被初始化為80H(即電位器的滑動端處在中心位置)。 </p><p>　　MCP41XXX系列器件采用CMOS工藝，功耗極低，被廣泛地應用于儀器儀表和精密電壓或電流控

94、制系統(tǒng)中。</p><p>　　2. MCP41XXX系列數字電位器的引腳描述 </p><p>　　MCP41XXX系列數字電位器的引腳見圖4.8所示。</p><p>　　圖4.8 MCP41XXX系列數字電位器的引腳</p><p

95、>　　MCP41XXX引腳表述： </p><p>　　1) PA0：數字電位器的一個固定端； </p><p>　　2)

96、 PB0：數字電位器的一個固定端； </p><p>　　3) PW0：數字電位器的抽頭滑動端； </p><p>　　4) ：數字電位器SPI接口的片選引腳；

97、 </p><p>　　5）SCK：串行數據輸入的同步時鐘。在數據準備好的情況下，SCK的下降沿同步輸入數據； </p><p>

98、　　6) SI：串行數據輸入信號。在SCK的配合下，SI向器件輸入數據； </p><p>　　7) Vss：電源地引腳； </p><p>　　8) Vdd：電

99、源正引腳。 </p><p>　　3．MCP41XXX 系列數字電位器的結構 </p><p>　　MCP41XXX系列數字電位器由一個包

100、含255個電阻單元的電阻陣列和一個滑動端開關網絡組成?；瑒佣说奈恢糜伞I和SCK 3線輸入信號控制，見圖4.9。 </p><p>　　(a)內部結構 (b)等效電路

101、 </p><p>　　圖4.9 MCP41XX的內部結構、等效電路 </p><p>　　4．MCP41XXX系列數字電位器的操作

102、 </p><p>　　MCP4lXXX系列數字電位器的操作是通過一個命令字節(jié)完成的。該命令字節(jié)格式見圖4.10所示。一個字節(jié)命令實際上只對C1、C0位(功能選擇)和Pl、P0位(電位器選擇)進行設置即可。對于MCP41XXX系列器件來說，只有一個電位器P0，而MCP42XXX系列器件才有P1與PO兩個電位器。

103、 </p><p>　　圖4.10 一個命令字節(jié)的格式 </p><p>　　MCP4lXXX系列數字電位器的工作時序見圖4.11所示。</p><p>　　圖4.11 MCP41XXX的工作時序

104、 </p><p>　　5．MCP41XXX系列數字電位器編程 </p><p>　　MCP41XXX系列器件是SPI總線接口，它的內部無非易失性存儲器，只有16位的數據鎖存器。其中的8位數據正好控制256個電阻滑動

105、點。也就是說，數字量0～255對應O～255個電阻位置。為了編程清楚電位器的“位置點”，該器件在上電時已將內部初始化成80H(即128)，這個值正好是電阻位置的“中間點”(總電阻值的一半)。所以在編程時，可以設一個字符型變量，每次開機時可以將該變量 </p><p>　　確定為80H，每操作一次MCP41XXX器件，該變量相應增加同樣的值，即可解決任意電阻位置的問

106、題。數字電位器編程程序代碼見附錄B。</p><p>　　4.4.2 數字電位器的音量控制電路 </p><p>　　圖4.12是音頻信號的放大倍數的調節(jié)電路。通過對STC89C52單片機I/O口編程可實現喇叭音量的控制。