基于8051F单片机的数字音频信号源的幅度控制

　　1 引言

　　音频模拟信号电路常需要在很大范围内调节电平，而高精度电路的调节范同达100 dB以上.相当于二进制线性数字18位，同时也要求具有较高的调节步进值。使用数字信号源直接改变幅值，一般只有几dB的分辨率。市面上很多音频衰减器的衰减量、衰减量步进值、特性阻抗都是特定的。但在实际应用中，需要音频衰减器具有不同的参数;而且在一些应用中还希望衰减量能够按照需要随意设计，并且可以随时调整。针对这些需求，介绍了一种基于单片机由电阻衰减器和模拟开关组成的音频控制系统。该系统可通过单片机及上位PC机设置音频信号的衰减量，控制衰减量的增减。该系统具有适用广泛，使用方便，移植性高等特点。

　　2 系统总体设计

　　基于805lF330的音频控制系统结构如图l所示，它主要由8051F330单片机、衰减器模块、控制模块等部分组成。单片机以中断方式向控制模块发送控制信号，通过控制模块改变衰减器衰减量，以产生所需衰减量的音频信号。衰减器模块是用于衰减音频信号，采用电阻衰减器网络进行设计;采用模拟开关CD4053来控制衰减量大小。上位PC机通过8051F330单片机控制衰减器模块的衰减量，以达到控制音频信号衰减量的目的。

　　2.1 音频衰减器模块

　　信号衰减器是一类用于传输系统降低信号电平，使其不产生显著畸变的无源网络，用于信号源去耦，调节电路的传输电平，或缓冲阻抗变换的影响，改善阻抗匹配。衰减器已广泛应用于无线电测试仪器、仪表、传输线、标准衰减器及邮电、通讯、信号载波、广播电视、计算机等系统中，工作频率可达到VHF(甚高频)，适用于音频信号衰减。衰减器结构是根据电阻排列形式可分为T、H、π、L、O型，最常用的有T型与π型，其衰减器结构如图2所示。

　　图2中，zin、Zout分别为衰减器的输入、输出阻抗。在实际应用中，根据衰减器的输入、输出阻抗和所需衰减量计算电阻阻值。

　　2.2 控制模块设计

　　衰减电路控制模块如图3所示，根据若干组T型网络构成衰减器的基本单元，其衰减量可根据需要计算组合;使用开关电路以切换若干组基本单元，其控制由数字控制部分传送的二进制代码来实现。若控制A1接通，则表示R1部分被短路，总衰减量为R2+R3;同理，若控制B1接通，则表示R2部分被短路，总衰减量为Rl+R3。

　　控制模块中的开关电路选用三组二路模拟开关CD4053，其引脚配置如图4所示。图中，VDD与VEE为电源端，应保持VDD>VEE，且VCD-VEE等于5 V、10 V或15 V均能正常工作;VSS为接地端;INH为使能端，低有效;A、B、C为控制位;XO、Xl、Y0、Yl、ZO、Z1为输入端;X、Y、Z为输出端。当INH=O时，各引脚逻辑关系如表l所示。