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第七届音响制作比赛参赛作品选登(四等奖) DTS解码&卡拉OK混响前级的设计与制作
发表日期:2010-07-21 15:28:32 来源:《无线电》杂志 2009.04 作者:杨盛东 【 】 浏览:12002次 评论:2

 

随着数字电视的普及,我们已经能很容易的享受到高清视频画面, 但很多影音播放器都只带有数字音频输 出端口,需要外接数字音频解码器才能 享受到环绕立体声的效果。本人为此设 计一款具有DTS数字音频解码和立体声 卡拉OK混响功能的前级解码控制器。

一  系统介绍

本解码器前级系统整体结构框图 如图1所示。它具有DTS、AC-3解码、 卡拉OK混响、电子音量控制、后级 待机控制等功能;具有四路数字音频 输入、一路立体声模拟音频输入、六 声道模拟音频输出端口;采用脉冲编 码电位器、按键和遥控器输入用户指 令,192×64点阵LCD工作状态显示。

 

 

 

 

 

 

 

二  电子硬件设计

 

1.  DTS解码

 

DTS解码采用Crystal的CS493264 芯片,由于芯片及相关元器件较难购 买到,因此这个模块没有完全自己制 作,而是直接购买了市场上相 兼容的DTS解码板,在此基础 上进行二次开发。此解码板具 有四通道数字音频输入、六声 道模拟音频输出接口,与MCU 间采用三线串行通信方式进行 指令和数据的传输。

2.  卡拉OK混响模块

 

卡拉OK混响模块采用了三 菱公司的M65856SP双声道数 字混响芯片,具体电路如图2a所示, 做好的模块如图2b所示。它内嵌有ALC 话放,具有原声自动辅助功能,话筒 音量可独立调节,与MCU之间采用三 线串行传输方式。  在这个模块中添加 了 2选1的通道选择电路,可用于选择 外部模拟输入或者是DTS解码输出的信 号,原理图中部分耦合电容是为了将 来兼容不同的模块,本制作中有些电 容不需要安装。

3.  电子音量控制模块

 

本机具有六通道模拟音频输出, 如果使用传统的模拟音量电位器,在 控制过程以及一致性方面都存在很多 不便,所以这里使用了普诚公司的 PT2258  六通道数字电平衰减芯片,电 路原理图如图3所示。它采用 2I C 串行控 制,没有机械触点,长期使用也不会 出现氧化、噪声等问题。

4.  MCU控制板

 

MCU主控芯片使用通用51单片机,因为程序代码复杂,需要选用片 内程序存储器容量比较大的芯片,在 此选用了STC89C516单片机,它支持 ISP在线编程功能,调试方便。 本系统需要控制的模块有:DTS解 码板(三线串行)、卡拉OK模块(三 线串行)、音量控制( 2I   C)、LCD屏 (串转并)、按键(并行)、后级待 机和灯光控制(并行),其中LCD本身 的设计是并行数据接口。由于单片机 IO口数量限制,这里加入了74LS164进 行串转并行设计,节省了4个I/O口。控 制模块中还加入了DS1302时钟芯片和 EEPROM存储器,用于获取实时时钟和 保存用户设置信息。这部分电路原理 如图4a所示,做好的电路模块如图4b 所示。

5. 电源模块

 

系统所需要的电源电压规格有: +5V_A/D、-5V_A、+9V、+12V,鉴 于元件的通用性,+5V、+9V是通过 LM317稳压得到的,-5V是通过7905 负稳压芯片得到的,+12是通过+5V的DC~DC升压电路获取的,它用于驱 动继电器开关,这部分电路如图5a所 示,做好的电路模块如图5b所示。由 于电源板通用性较低且电路简单,这 里直接采用万能板焊接完成。

 

 

 

 

 

三  软件设计

 

系统采用通用C51单片机作为主控 制平台,通过按键和红外遥控接收用 户指令,可控制相应的功能模块进行 工作。软件设计占用了系统工作量的 很大部分,由于C51单片机为单线程处 理器,所以设计过程中最大程度是利 用了中断处理环节。

本机采用了多级菜单显示控制方 法,对每一个菜单状态分配一个相应 的ID号,而且把这些ID号与键值相联 系,组成一个结构体,这样只需要知道当前的ID和键值就能查询到新的ID, 然后根据新的ID执行相应操作,这在很 大程度上简化了处理器的操作流程。 该系统的工作流程框图可以简化成图6 所示的形式。

和硬件设计一样 , 软件部分也 按模块进行分类,将复杂的控制程序 逐个完成。在此把整个软件按功能划 分为:DTS解码控制模块、卡拉OK控 制模块、音量调节模块、时钟处理模 块、LCD显示控制和按键遥控器识别处 理等6个部分。虽然划分的模块较多, 但其底层的通信协议却有很大的相似 性,均为三线或两线串行数据传输协 议。由于篇幅所限,这部分内容就不 详细介绍了,感兴趣的读者可从本刊 网站查看。

 

四  整机安装调试

 

整个系统模块比较多,尽量先将 每个模块单独上电测试,确保无误后再 进行整体安装。为了减小电路板的尺 寸,同时降低级间损耗,很多地方使用 直接焊接的方法取代接插件,这就需要 注意模块安装时的先后顺序。第一步, 把每个模块的位置摆好,先不要固定, 根据模块之间的接口距离,把用到的连 接线统一裁剪好备用,这样可以加快组 装速度。第二步,安装前后面板的输 出端子和LCD显示屏。第三步,用连接 线把各个模块连 接,固定好。至 此,整机装配基 本完成,先对模块之间的走线进行检查,之后上电测 试。 整机完成后的实物如图7、图8、 图  9所示。

 

五  试听总结

 

试听搭配器材:普通DVD播放机 (带数字音频)、健伍CD机作为音 源;自制LM3886  五声道功放和自制 HIVI家庭影院音箱作为输出设备。 在系统控制方面,按键、脉冲编 码电位器和遥控器的控制输入都能被 灵敏识别并准确快速地执行相应的操 作,192×64点阵LCD的显示也能清晰 直观地反应系统工作状态。环绕立体 声的声音定位准确,通过微调每个通 道的增益,可以得到很好的环绕影院 效果。不管是制作工艺,还是声音效 果,整机的表现都完全达到了预期的 目的,令人满意。

 

 

 

 

作者简介

 

 

 

9岁那年,我拥有了自己的第一台磁带 随身听,可一直不明白,为什么接上大扬声 器后,传出来的声音却还是那么小。13岁 时,为了把随身听的声音传输到电视机里进 行放大,竟然把电视机搞得"黑屏"了。15 岁上了高中,我利用课余时间制作了自己的 第一台音频功放。如今,我从事着与音响 相关的电子研发工作,对音响电路设计、对 DIY制作有了新的认识。"音响DIY"早已经 成为我生命中不可缺少的一部分,虽然繁忙 的工作和紧张的生活并不让人轻松,但是我 坚信,做自己喜欢做的事情,就一定能活得 精彩!

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Tags:音响制作 责任编辑:yanhuo
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