基于apa2604c音频功率放大器在显示器上的应用系统设计(附件)【字数：9493】
摘 要本课题研究的是一个能够实现定量调节音量、LCD液晶显示屏显示、对音频信号放大的应用系统，这种系统的设计基于STC12C5A60S2单片机、APA2604C音频功率放大器、LCD1602液晶显示器的基础来设计与实现，有硬件与软件两个层面，硬件是有Protel DXP进行开发，软件是由Keil进行编译。本系统可以分为3个模块一是基于STC12C5A60S2单片机的主控系统，具备ADC转换，PWM控制、复位、外接晶振电路等功能；二是基于APA2604C功率放大器，通过周边电路设计，对输入音频进行减噪、防爆与增益放大；三是基于LCD1602液晶显示器，对系统音量状态实时显示，终端客户进行可视化调整更加便捷，此系统后端喇叭输出增益音频，整个系统结构紧凑，性价比高，可直接移用到目前主流液晶显示器的音频功率放大电路中。
目录
一、引言 1
（一）音频功率放大器发展背景 1
（二）AMP的国内外发展现状 1
（三）主要研究内容 2
二、系统设计与元器件选型 4
（一）音频放大系统设计思路 4
（二）STC12C5A60S2单片机介绍 4
（三）APA2604C AMP介绍 5
（四）LCD1602液晶显示屏介绍 5
三、系统硬件设计 7
（一）最小系统设计 7
1．直流电源设计 7
2．复位电路设计 7
3．晶振电路设计 8
（二）AMP周边电路设计 8
（三）STC12C5A60S2单片机主控电路设计 9
（四）LCD1602显示电路设计 10
（五）音量调节电路设计 11
四、软件设计 12
（一）音频放大器的主程序流程设计 12
（二）APA2604C AMP控制系统子程序设计 13
（三）LCD1602显示系统子程序设计 14
（四）音量调节程序设计 14
五、实物安装及测试结果 16
（一）实物仿真 16
（二）频响曲线测试结果 16
总结 18
参考文献 19< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
br /> 致 谢 20
附录一 原理图 21
附录二 PCB图 22
附录三 元器件表 23
附录四 系统程序 24
一、引言
（一）音频功率放大器发展背景
液晶显示器即薄膜晶体管液晶显示器，简称为LCD，在显示行业应用范围较为广泛，主要应用于手机、笔记本电脑、电视机、智慧交互系统等。随着技术积累与现代化发展，传统阴极管CRT显示器逐渐被淘汰，液晶显示屏在市场的份额逐步稳定增长。由于液晶显示器参数中色彩深度更高、刷新率更快、对比度高、亮度更大、响应时间更快，目前市场分辨率主流1080P，家用显示已经能达到5K水准，大尺寸已经出现8K显示，高分辨率显示对于5G时代的到来。液晶显示器使用的广角技术已经能够达到178°视角，这类优点使显示出来的画面色彩更加鲜艳，不会发生失真，HDR技术使得图像更柔和，显示画面的流畅程度更高。随着便携式家电的普及，液晶显示器集成化进度进一步提升，目前Intel于2018年就推出了集成电脑卡，可以内嵌入显示器中，使得PC集显示一体化。早期音响使用比较多，现在均将喇叭内建在显示器中，使得其性价比进一步得以提高，而其中的音频功率放大器（后文简称AMP）的性能对产品的质量有着重要的影响。
传统的音频功率放大器指的是指线性放大器，例如Ａ、Ｂ、ＡＢ类，虽然这类AMP的线性度和谐波失真方面具备优异性能，但是其体积较大，内部损耗能量多，功耗大，导致效率均在百分之五十以下，这个缺陷是这类AMP难以在便携式电子产品上的大规模应用。随着技术的发展和市场需求，传统AMP效率低、体积大的缺点日益凸显，此时高效率、低能耗、高保真、小体积的D类功率放大器更加符合市场需求。为了满足人们对高保真音频的追求，D类放大器急速发展，因为D类AMP已经集成到芯片中，可以直接嵌入到系统中，对输入的小幅度音频限号进行高音质放大，使得其成为便携式音频市场的新宠。
进入21世纪以来，消费类电子产品在全球广泛使用，每代产品功能更加丰富且人性化，例如手机、平板电脑、超薄笔记本电脑、智能手表，显示器，音响以及其他形式的音频播放设备进入快速发展时段，这些设备与人们进行交互一般通过画面与声音，这些产品的音频输出均要AMP来实现。便携式电子产品被人们随身携带，电池技术制约着产品续航能力和寿命，传统的AMP工作效率低，电池提供大部分能量转换为热量，因此产品还要配备一个散热片和保护装置，这样的设计极大的提高设计成本，也有一定的安全隐患。因为D类AMP的功率管工作方式不是持续不断，其类似于数字电路的反相器，内部的放大器处于开关状态，因此D类AMP也在行业内称为数字功放，当开关管处于导通时的饱和压降较小，使得其效率哼高，一般在80%以上，而且随着输出功率的增大效率越高。
（二）AMP的国内外发展现状
AMP的发展过程经历了几十年的研制，人们在从电路结构方面还有电路所用器件方面都做出了不同的尝试和改善，目前技术已趋向于成熟。AMP的技术积累按照时间跨度可分为如下四个阶段：
1876年，贝尔发明了电话，意味着声音信号转换为电信号已经可以初步实现。不久后，电子管在弗莱明的实验室被发明，从此进入电子时代，一般的低噪声、稳定性系数较高的电子管对音频的高保真效果优异，并且器件工作状态十分可靠，电子管是利用真空电子流与电场的相互作用进行信号放大，元器件需要电子管进行手工制作，零部件较大，体积和重量大，零部件多，内部零件在工作时会损耗能量，转为热量，所以效率低，成本故此比较高。
20世纪出现了反馈技术，此技术包括了正反馈与负反馈，电学上最常用的时负反馈技术，通过对后端设定采样点，反馈到输入端，根据设定好的函数关系进行分析处理，从而达到控制输入端的一类技术。一般当输入信号的极性发生改变时，后端叠加的前期数据会趋于中心线，以此为理论，应用到音频放大电路中，前端的噪声的冲击对后端影响小，能够有效地提高音频的保证性能。
20世界50年代，贝尔实验室研制的点接触式锗晶体管问世，随着晶体管的问世，因为其可以实现放大、计算、开关、整流、稳压、调制型号等功能。60年代集成电路开始迅猛发展，半导体技术与光刻机的应用，使得芯片高度集成化，产品性能成指数增长，各类消费电子功能及配套软件开发迅猛。
目录
一、引言 1
（一）音频功率放大器发展背景 1
（二）AMP的国内外发展现状 1
（三）主要研究内容 2
二、系统设计与元器件选型 4
（一）音频放大系统设计思路 4
（二）STC12C5A60S2单片机介绍 4
（三）APA2604C AMP介绍 5
（四）LCD1602液晶显示屏介绍 5
三、系统硬件设计 7
（一）最小系统设计 7
1．直流电源设计 7
2．复位电路设计 7
3．晶振电路设计 8
（二）AMP周边电路设计 8
（三）STC12C5A60S2单片机主控电路设计 9
（四）LCD1602显示电路设计 10
（五）音量调节电路设计 11
四、软件设计 12
（一）音频放大器的主程序流程设计 12
（二）APA2604C AMP控制系统子程序设计 13
（三）LCD1602显示系统子程序设计 14
（四）音量调节程序设计 14
五、实物安装及测试结果 16
（一）实物仿真 16
（二）频响曲线测试结果 16
总结 18
参考文献 19< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
br /> 致 谢 20
附录一 原理图 21
附录二 PCB图 22
附录三 元器件表 23
附录四 系统程序 24
一、引言
（一）音频功率放大器发展背景
液晶显示器即薄膜晶体管液晶显示器，简称为LCD，在显示行业应用范围较为广泛，主要应用于手机、笔记本电脑、电视机、智慧交互系统等。随着技术积累与现代化发展，传统阴极管CRT显示器逐渐被淘汰，液晶显示屏在市场的份额逐步稳定增长。由于液晶显示器参数中色彩深度更高、刷新率更快、对比度高、亮度更大、响应时间更快，目前市场分辨率主流1080P，家用显示已经能达到5K水准，大尺寸已经出现8K显示，高分辨率显示对于5G时代的到来。液晶显示器使用的广角技术已经能够达到178°视角，这类优点使显示出来的画面色彩更加鲜艳，不会发生失真，HDR技术使得图像更柔和，显示画面的流畅程度更高。随着便携式家电的普及，液晶显示器集成化进度进一步提升，目前Intel于2018年就推出了集成电脑卡，可以内嵌入显示器中，使得PC集显示一体化。早期音响使用比较多，现在均将喇叭内建在显示器中，使得其性价比进一步得以提高，而其中的音频功率放大器（后文简称AMP）的性能对产品的质量有着重要的影响。
传统的音频功率放大器指的是指线性放大器，例如Ａ、Ｂ、ＡＢ类，虽然这类AMP的线性度和谐波失真方面具备优异性能，但是其体积较大，内部损耗能量多，功耗大，导致效率均在百分之五十以下，这个缺陷是这类AMP难以在便携式电子产品上的大规模应用。随着技术的发展和市场需求，传统AMP效率低、体积大的缺点日益凸显，此时高效率、低能耗、高保真、小体积的D类功率放大器更加符合市场需求。为了满足人们对高保真音频的追求，D类放大器急速发展，因为D类AMP已经集成到芯片中，可以直接嵌入到系统中，对输入的小幅度音频限号进行高音质放大，使得其成为便携式音频市场的新宠。
进入21世纪以来，消费类电子产品在全球广泛使用，每代产品功能更加丰富且人性化，例如手机、平板电脑、超薄笔记本电脑、智能手表，显示器，音响以及其他形式的音频播放设备进入快速发展时段，这些设备与人们进行交互一般通过画面与声音，这些产品的音频输出均要AMP来实现。便携式电子产品被人们随身携带，电池技术制约着产品续航能力和寿命，传统的AMP工作效率低，电池提供大部分能量转换为热量，因此产品还要配备一个散热片和保护装置，这样的设计极大的提高设计成本，也有一定的安全隐患。因为D类AMP的功率管工作方式不是持续不断，其类似于数字电路的反相器，内部的放大器处于开关状态，因此D类AMP也在行业内称为数字功放，当开关管处于导通时的饱和压降较小，使得其效率哼高，一般在80%以上，而且随着输出功率的增大效率越高。
（二）AMP的国内外发展现状
AMP的发展过程经历了几十年的研制，人们在从电路结构方面还有电路所用器件方面都做出了不同的尝试和改善，目前技术已趋向于成熟。AMP的技术积累按照时间跨度可分为如下四个阶段：
1876年，贝尔发明了电话，意味着声音信号转换为电信号已经可以初步实现。不久后，电子管在弗莱明的实验室被发明，从此进入电子时代，一般的低噪声、稳定性系数较高的电子管对音频的高保真效果优异，并且器件工作状态十分可靠，电子管是利用真空电子流与电场的相互作用进行信号放大，元器件需要电子管进行手工制作，零部件较大，体积和重量大，零部件多，内部零件在工作时会损耗能量，转为热量，所以效率低，成本故此比较高。
20世纪出现了反馈技术，此技术包括了正反馈与负反馈，电学上最常用的时负反馈技术，通过对后端设定采样点，反馈到输入端，根据设定好的函数关系进行分析处理，从而达到控制输入端的一类技术。一般当输入信号的极性发生改变时，后端叠加的前期数据会趋于中心线，以此为理论，应用到音频放大电路中，前端的噪声的冲击对后端影响小，能够有效地提高音频的保证性能。
20世界50年代，贝尔实验室研制的点接触式锗晶体管问世，随着晶体管的问世，因为其可以实现放大、计算、开关、整流、稳压、调制型号等功能。60年代集成电路开始迅猛发展，半导体技术与光刻机的应用，使得芯片高度集成化，产品性能成指数增长，各类消费电子功能及配套软件开发迅猛。
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