高保真音响设计制作
目 录
一、 引言 1
二、 方案选择及元器件介绍 2
（一） 主控核心的方案对比 2
（二） STC89C51单片机概述 2
（三） OP07型运算放大器设介绍 3
（四） TPA3112型D类功放介绍 4
（五） 显示器概述 5
（六） 按键驱动电路概述 6
三、 硬件系统设计 7
（一） 高保真音响硬件设计 7
（二） OP07运放的同相比例放大电路设计 7
（三） 左声道功放电路设计 8
（四） 右声道功放电路设计 9
（五） 显示器与单片机电路设计 9
（六） 按键电路 10
四、 软件系统设计 11
（一） 数字音响的软件流程图 11
（二） 显示器工作流程设计 11
（三） 按键消抖流程设计 12
（四） 音量控制流程设计 13
五、 仿真调试 14
总结 18
参考文献 19
致谢 20
附录一 原理图 21
附录二 PCB 22
附录三 元件列表 23
附录四 程序 24
引言
音乐是一种迷人的艺术，对于一些十几年前的旋律与歌词我仍然熟稔于心，难以忘怀，怀念音乐给我的感觉。音乐这种传递人类感情的艺术形式，它是需要一种载体来表达，而最好表达的便是高保真音响，如实地还原音乐，表达音乐。让人们从完全真实的音乐重放中汲取音乐的灵魂。? 而今，科技发展，生活水平今非昔比，人们也欣赏水平也越高，大家越加追求音乐的还原性,所以音乐重放设备发展非常快。也就是我们所谈及的高保真音响系统。? 音乐重放设备的发展从1877年爱迪生发明留声机后，一直在不断地发展，重放设备由当年机械式录音/重播系统发展到现在的高科技数码系统，算到如今的话，进步可谓是翻天覆地。不过其间的发展不是很均匀的，但是还是取得了一定的进展。比如录放音以电动方式取代了机械方式，开始采用多极真空管等等。? 音乐快速发展的时间是在1927年开始的，当时美国贝尔实验室公布了划时代的负反馈（负
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就是我们所谈及的高保真音响系统。? 音乐重放设备的发展从1877年爱迪生发明留声机后，一直在不断地发展，重放设备由当年机械式录音/重播系统发展到现在的高科技数码系统，算到如今的话，进步可谓是翻天覆地。不过其间的发展不是很均匀的，但是还是取得了一定的进展。比如录放音以电动方式取代了机械方式，开始采用多极真空管等等。? 音乐快速发展的时间是在1927年开始的，当时美国贝尔实验室公布了划时代的负反馈（负反馈，NFB）技术，声频放大器技术开始进入了一个新纪元。现在的音响技术可以说是到达了一个相当成熟的阶段，就如唐朝的古诗，宋朝的词一般。在技术如此成熟的环境下，从各种媒介能获得相当多的技术支持。为了培养自己的动手能力，结合自己的兴趣和一直以来对音乐的爱好，参考过相关电路后，设计并制作一个集成芯片HI－FI音频功率放大器。设计制作过程中考虑到满足给定的技术指标，同时也尽量提高性价比。? 希望本论文能给发烧初级爱好者带来音响基本知识以及制作过程中的注意事项，要是能同时为普及音响事业的发展做一点点小推动就更好了。
方案选择及元器件介绍
主控核心的方案对比
方案一：选择中国宏晶公司推出的8位单片机STC89C51单片机作为本控制系统的主控单片机，STC89C51单片机同美国ATMEL公司的AT89C51属于同一种类型的单片机，都属于C51，片内采用INTEL公司的MCS-51内核作为片内的CPU，在CPU外部集成了一些常用的外围模块，如UART串口、两个外部中断管脚以及定时器模块等。STC89C51单片机的定时器是一款具有16位精度的高性能定时器，它的精确定时使得它能够应用在一些需要精确定时的场合。由于大学期间对51单片机有过系统的学习，并且已经掌握了其使用方法，因此本系统选择STC89C51单片机作为主控核心，能够大大缩短毕业设计的开发周期。
方案二：采用ATMEL公司的AVR系列单片机，AVR单片机也是一种典型的单片机，有着广泛的使用人群。AVR单片机是ATMEL公司为了改进C51单片机速度慢而开发出的，这种单片机在推出后迅速的赢得了市场，因为很多应用已经无法忍受51单片机的处理速度了。由于51单片机在进入市场时还没有一套完善的稳定措施，为了得到较为稳定的性能，因此51单片机采用了机器周期概念，将主频降地非常的低，只有较低的主频才能保证稳定性。随着电子技术的发展，ATMEL公司的设计人员已经迅速的掌握了一套完善的稳定措施，抛弃了机器周期的概念，能够让单片机在高速运行时也能取得很好的稳定性能，这就是AVR单片机。在片内集成度方面，AVR单片机的多数型号都集成了看门狗模块、AD以及DA转换模块、EEPROM储存器模块以及IIC接口等模块，这对于开发复杂的系统起到很大的帮助，推动了片上系统（SOC）概念的普及，也就是说通过一个AVR单片机芯片就可以完成信号的采集、处理以及控制等主要操作，外部只需要极简单的硬件电路即可实现。
通过对上述两款单片机在性价比以及自身知识掌握程度方面的权衡，本课题最终决定选用C51单片机作为主控核心，这样不但能够降低毕业设计的成本，更能保证毕业设计的质量。
STC89C51单片机概述
STC89C51单片机是中国宏晶公司早期推向市场的一款8位数据处理宽度的高性能单片机，这款单片机的主要竞争对象是ATMEL公司的AT89C51单片机，通过两款芯片名称可以发现它们全属于C51单片机，内核全部采用INTEL公司在上世纪研发的MCS-51作为CPU，下图2-1是STC89C51单片机芯片的外形图。在能耗方面，宏晶公司突破了AT89C51单片机的高功耗缺点，将独特的电源处理模块植入到了STC89C51芯片内部，使得STC89C51能够在3.3V直流电压下正常工作，另外其宽电压工作特点使得它能够最大在6.5V下工作。宏晶公司为了降低该芯片的功耗，还做了另外一个非常重要的改进，使得STC89C51单片机能够在0至35M的时钟频率下工作，由于越高的频率将带来越高的功耗，因此用户可以根据自身系统的实际情况灵活调节主频的大小，将功耗降低到合适的程度。另外值得注意的是STC89C51单片机能够在0MHz频率下工作，这主要得益于其独特的低功耗模式，在低功耗模式下系统CPU及一切外围模块停止工作，这样就极大地减少了系统不工作时的功耗问题，而当让系统再次工作时只需要给其低功耗管脚施加一个高电平，STC89C51单片机就能够在1ns时间内迅速恢复正常工作。
图2-1 STC89C51单片机芯片图
在外围模块配置上，STC89C51单片机内部集成了两个宽度为1
一、 引言 1
二、 方案选择及元器件介绍 2
（一） 主控核心的方案对比 2
（二） STC89C51单片机概述 2
（三） OP07型运算放大器设介绍 3
（四） TPA3112型D类功放介绍 4
（五） 显示器概述 5
（六） 按键驱动电路概述 6
三、 硬件系统设计 7
（一） 高保真音响硬件设计 7
（二） OP07运放的同相比例放大电路设计 7
（三） 左声道功放电路设计 8
（四） 右声道功放电路设计 9
（五） 显示器与单片机电路设计 9
（六） 按键电路 10
四、 软件系统设计 11
（一） 数字音响的软件流程图 11
（二） 显示器工作流程设计 11
（三） 按键消抖流程设计 12
（四） 音量控制流程设计 13
五、 仿真调试 14
总结 18
参考文献 19
致谢 20
附录一 原理图 21
附录二 PCB 22
附录三 元件列表 23
附录四 程序 24
引言
音乐是一种迷人的艺术，对于一些十几年前的旋律与歌词我仍然熟稔于心，难以忘怀，怀念音乐给我的感觉。音乐这种传递人类感情的艺术形式，它是需要一种载体来表达，而最好表达的便是高保真音响，如实地还原音乐，表达音乐。让人们从完全真实的音乐重放中汲取音乐的灵魂。? 而今，科技发展，生活水平今非昔比，人们也欣赏水平也越高，大家越加追求音乐的还原性,所以音乐重放设备发展非常快。也就是我们所谈及的高保真音响系统。? 音乐重放设备的发展从1877年爱迪生发明留声机后，一直在不断地发展，重放设备由当年机械式录音/重播系统发展到现在的高科技数码系统，算到如今的话，进步可谓是翻天覆地。不过其间的发展不是很均匀的，但是还是取得了一定的进展。比如录放音以电动方式取代了机械方式，开始采用多极真空管等等。? 音乐快速发展的时间是在1927年开始的，当时美国贝尔实验室公布了划时代的负反馈（负
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
就是我们所谈及的高保真音响系统。? 音乐重放设备的发展从1877年爱迪生发明留声机后，一直在不断地发展，重放设备由当年机械式录音/重播系统发展到现在的高科技数码系统，算到如今的话，进步可谓是翻天覆地。不过其间的发展不是很均匀的，但是还是取得了一定的进展。比如录放音以电动方式取代了机械方式，开始采用多极真空管等等。? 音乐快速发展的时间是在1927年开始的，当时美国贝尔实验室公布了划时代的负反馈（负反馈，NFB）技术，声频放大器技术开始进入了一个新纪元。现在的音响技术可以说是到达了一个相当成熟的阶段，就如唐朝的古诗，宋朝的词一般。在技术如此成熟的环境下，从各种媒介能获得相当多的技术支持。为了培养自己的动手能力，结合自己的兴趣和一直以来对音乐的爱好，参考过相关电路后，设计并制作一个集成芯片HI－FI音频功率放大器。设计制作过程中考虑到满足给定的技术指标，同时也尽量提高性价比。? 希望本论文能给发烧初级爱好者带来音响基本知识以及制作过程中的注意事项，要是能同时为普及音响事业的发展做一点点小推动就更好了。
方案选择及元器件介绍
主控核心的方案对比
方案一：选择中国宏晶公司推出的8位单片机STC89C51单片机作为本控制系统的主控单片机，STC89C51单片机同美国ATMEL公司的AT89C51属于同一种类型的单片机，都属于C51，片内采用INTEL公司的MCS-51内核作为片内的CPU，在CPU外部集成了一些常用的外围模块，如UART串口、两个外部中断管脚以及定时器模块等。STC89C51单片机的定时器是一款具有16位精度的高性能定时器，它的精确定时使得它能够应用在一些需要精确定时的场合。由于大学期间对51单片机有过系统的学习，并且已经掌握了其使用方法，因此本系统选择STC89C51单片机作为主控核心，能够大大缩短毕业设计的开发周期。
方案二：采用ATMEL公司的AVR系列单片机，AVR单片机也是一种典型的单片机，有着广泛的使用人群。AVR单片机是ATMEL公司为了改进C51单片机速度慢而开发出的，这种单片机在推出后迅速的赢得了市场，因为很多应用已经无法忍受51单片机的处理速度了。由于51单片机在进入市场时还没有一套完善的稳定措施，为了得到较为稳定的性能，因此51单片机采用了机器周期概念，将主频降地非常的低，只有较低的主频才能保证稳定性。随着电子技术的发展，ATMEL公司的设计人员已经迅速的掌握了一套完善的稳定措施，抛弃了机器周期的概念，能够让单片机在高速运行时也能取得很好的稳定性能，这就是AVR单片机。在片内集成度方面，AVR单片机的多数型号都集成了看门狗模块、AD以及DA转换模块、EEPROM储存器模块以及IIC接口等模块，这对于开发复杂的系统起到很大的帮助，推动了片上系统（SOC）概念的普及，也就是说通过一个AVR单片机芯片就可以完成信号的采集、处理以及控制等主要操作，外部只需要极简单的硬件电路即可实现。
通过对上述两款单片机在性价比以及自身知识掌握程度方面的权衡，本课题最终决定选用C51单片机作为主控核心，这样不但能够降低毕业设计的成本，更能保证毕业设计的质量。
STC89C51单片机概述
STC89C51单片机是中国宏晶公司早期推向市场的一款8位数据处理宽度的高性能单片机，这款单片机的主要竞争对象是ATMEL公司的AT89C51单片机，通过两款芯片名称可以发现它们全属于C51单片机，内核全部采用INTEL公司在上世纪研发的MCS-51作为CPU，下图2-1是STC89C51单片机芯片的外形图。在能耗方面，宏晶公司突破了AT89C51单片机的高功耗缺点，将独特的电源处理模块植入到了STC89C51芯片内部，使得STC89C51能够在3.3V直流电压下正常工作，另外其宽电压工作特点使得它能够最大在6.5V下工作。宏晶公司为了降低该芯片的功耗，还做了另外一个非常重要的改进，使得STC89C51单片机能够在0至35M的时钟频率下工作，由于越高的频率将带来越高的功耗，因此用户可以根据自身系统的实际情况灵活调节主频的大小，将功耗降低到合适的程度。另外值得注意的是STC89C51单片机能够在0MHz频率下工作，这主要得益于其独特的低功耗模式，在低功耗模式下系统CPU及一切外围模块停止工作，这样就极大地减少了系统不工作时的功耗问题，而当让系统再次工作时只需要给其低功耗管脚施加一个高电平，STC89C51单片机就能够在1ns时间内迅速恢复正常工作。
图2-1 STC89C51单片机芯片图
在外围模块配置上，STC89C51单片机内部集成了两个宽度为1
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