非触摸式红外电子功放毕业论文.doc
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1、 应用电子专业毕业设计题 目: 非触摸式红外电子功放 作 者: 班 级: 04电子(2)班 学 号: 20040303110 指导教师: 设计时间: 2007-4-20 至2007-5-10 非触摸式红外控制功放目录摘要.3引言.4第一章 作品简介.5第一节 任务 .5第二节 实现功能的具体方法.5第三节 电路框图.6第四节 主控芯片和元件的介绍.6第二章 电路原理综述.10第一节 电路综合分析.10第二节 电路分部分析.10第三章 电路制作过程.16 第一节 元件的选择. 16 第二节 用protelDXP2004进行电路设计.21 第三节 制板.25 第四节 元件的安装.27第四章 电路的
2、调试程.28第一节 主板调试.28第二节 红外控制的调试.28第三节 红外电源的调试.28第四节 整机调试.28第五节 技术参数.29总结.30致谢.30参考文献.31摘要:本产品采用红外反射式传感器RPR220作检测、CD4066作电子开关实现非触摸控制、SC9153作电子音量控制、PT2389作音效处理并利用LED发光管作状态指示。信号进入TDA1521进行功率放大后推动扬声器发出声音,电源控制用CD4027构成的双稳态触发器和可控硅作电子电源开关,具有上电自动复位和延时开关机功能。关键词:CD4066, PT2389,SC9153,CD4027,红外反射传感器引言:近几年来随着人民综合素
3、质的不断提高,音响行业发展的十分迅速,从简单的单声道功放到7.1声道高保真多音效功放经历了很多阶段的发展,集合了众多工程师、设计师的心血。虽然经过多年的不断努力音响行业逐步走向正规化,但还有些不尽人意的地方。具调查实现非触摸的方法很多有人体感应、红外遥控、声控、语音控制、静电感应等等,在这其中静电感应被韩国的一家公司用在了功放上,相应价格也相当昂贵,使音响爱好者望而却步,而我们国家在这方面还是个空白,为此我就此问题作了进一步的研究。用反射式红外传感器RPR220价位低又能达到预期的效果。本产品就控制方面的问题作了很好的改善,降低了其控制难度,解决了外形制作的局限性,为现代电子产品增加了神秘色彩
4、,并拓展了反射式红外传感器的适用范围。由于电路中加入了主电源的红外控制增加了电子功放的安全性。为了防止在开机状态下移动而产生误操作,增设了防误操作电路,更有效地提高了功放控制的可靠性。第一章 作品简介一、 任务1. 实现非触摸式控制;2. 实现红外线控制;3. 克服传统功放的音量控制噪音;4. 克服传统功放音调的烦琐性;5. 克服传统功放的不安全性;6. 实现操作的方便简单和人性化。二、实现功能的具体方法 1.实现非触摸式控制有很多方法,可以用人体感应、红外遥控、声控、语音控制、静电感应等等,但是兼顾安全、有效以及成本等方面因素,选用反射式红外传感器控制,它具有可靠性好、价格低廉等优点适用于大
5、众家庭。 2.为了克服传统功放音量控制的噪音所以电子音量控制器。而其主控芯片我用SC9153来实现,它是一个64级的衰减器,为了实现非触摸控制,要用红外开关来代替传统的电位器,电子开关我用CD4066来实现。 3.用PT2389来克服传统音调的繁琐性,PT2398不仅可以作音调控制还可以实现3D环绕声控制和重低音控制。按钮我依旧采用CD4066来实现,检测还用红外传感器实现。 4.用玻璃做外壳既遮挡光线又不影响美观而且很安全,因此在条件允许的情况下可以采用圆形玻璃外壳。之所以采用圆形外壳是因为看起来会更美观更有助于灯光和外观的设计,但由于条件的限制我选用了方形外壳。 5. 为了提高安全性,本产
6、品采用红外控制的双稳态开关来实现延时三秒钟开机三秒钟关机,这样更具安全性和人性化,并且还克服了开关机的不稳定性。 6. 在电路中加入键盘锁可以防止误操作,这样在开机的状态操作者随意移动,电路不会产生误操作。三、电路框图图1 电路框图四、主控制芯片和元件的介绍:1 1. 电子音量控制芯片SC9153 它由两组8级衰减器和两组6级衰减器组成,可以构成两个14级的衰减器,足可以满足音量控制的需要了。供电电压为8V,图2、3是芯片的引脚图和内部框图。 图2 SC9153引脚图 图3 SC9153内部框图2. 电子音效控制芯片PT2389 它是集五音效与重低音效果与一体的效果器,内部录入了自然、流行、摇
7、滚、爵士、柔和等音效和单独一路重低音控制,并可以进行状态显示。供电电压是8V,图4是它的引脚图。 图4 PT2389引脚图3. 音频功率放大芯片TDA1521 是一个高保真双声道功率放大器,其内部集成了稳压电路,所以对电源的要求不是很高:从+7.5V+21V都可正常工作,其输出功率为6W,频带宽度为20Hz12kHz,很适合做电脑的功率放大器。图5、6是它的内部结构图和外形图。 图5 TDA1521内部框图 图6 TDA1521元件外形图4.四路模拟电子开关CD4066 当控制端加高电平时开关导通,加低电平断开。当电源为10V时,低电平上限电压为3V高电平下限电压为5.5V,很适合整机电路。因
8、为前面所说的音效控制和音量控制供电都为8V,所以也供给它8V电压,那么它的上下限电压会相应的降低一点,这正好符合红外反射电路的输出特性。图7、8是芯片的内部结构图和等效开关等效图。 图7 CD4066内部结构图 图8 CD4066单元开关等效图5. 反射式红外传感器RPR220 主要用于转速检测、电机寻迹、光头寻迹等方面,在该产品中用于控制方向。图9、10、11是它的外形图、基本电路和一些技术参数。图9 RPR220外形图 图10 RPR220基本电路 图11 RPR220特性参数6. 双JK触发器CD4027 其供电电压可以从5V15V,它在10V时输出特性是高电平为9.95V低电平为0.0
9、5V,输入低电平上限电压为3V高电平下限7V,图12、13是芯片引脚图和内部电路结构图12 CD4027引脚图 图13 CD4027内部结构图第二章 电路原理综述电路综合分析:接通电源后220V交流电压通过电子电源开关供给电源电路经变压稳压送给各个电路。总电源开关由红外控制电路实现总电源的非触摸。信号首先通过电子音量控制电路调节音量大小再送到电子音调控制调节音效后送给双声道功放电路经功率放大后输出送至扬声器构成一个系统。电路分部分析:1.电子电源开关部分:电子电源开关基本由三部分组成:红外检测部分、双稳态电路、电子开关电路图14是原理图。图14 电子电源开关原理图(1) 红外检测部分由红外探头
10、U1 RPR220和三极管Q2构成。当有障碍物时,U1中的发射管发射的红外信号经障碍物反射后,送给U1中的接收管接收并放大。该信号经Q2进一步放大后再经R5限流、R6光敏电阻补偿、C3延时后送给CD4027的触发端。(2) CD4027 J K 端相连构成T触发器5,C2和R7构成开机复位电路。当初始状态Q=0,CP脉冲到来时T触发器发生翻转Q=1,经R3限流送给可控硅Q1。(3) 电子开关由桥堆D1和可控硅Q1组成,当JK触发器Q端为1时通过R3触发Q1导通,当Q端为低电平时Q1失去了触发电平,在过零点时Q1截止,电路断开。由于红外探头的工作电压很低,并且该器件能够通过不触摸实现控制,所以控
11、制电路绝对安全不必担心漏电的危险! 2.电源电路:电源电路有三组电压+15V为功放供电+12V、8V为音量和音效控制电路供电。图15、16是该部分电路图。图15 功放电源和运放电源 图16 音量、音效控制电源功放电源由双12V整流滤波供给,运放电源由功放电源稳压之后取得,音量、音效电源由硅堆整流、滤波后通过LM7808稳至8V送往后级。3.电子音量控制电路:由NE5532构成的缓冲器和SC9153衰减电路组成,其原理如图17所示图17 电子音量控制首先,立体声信号由SC9153的3脚、14脚输入进行8级衰减后由2脚、15脚输出送至缓冲器进行缓冲,再送入5脚和12脚进行6级衰减后由6脚、11脚输
12、出送至音效控制电路。4.音效控制电路:音效电路由音效控制芯片PT2389和其外围元件共同组成立体声信号通过1脚、24脚进入芯片,通过11、12脚调节音效后通过5脚、20脚接功放。图18是电路图 图18 音效控制原理图5. 红外控制电路:4由红外检测部分和模拟电子开关组成。红外探头RPR220它本身是用于短距离检测的并且只能在暗光线的环境下工作,其最好的检测距离是6mm。本产品所需要的控制距离至少要在50mm,显然它很难胜任。考虑到本产品要求检测精度不高,而传感器RPR220价位也较低,所以仍然选用其,但在其经典电路的基础上进行改进以增加其控制距离。即在探头接受管两端加装三极管Q4和接受管Q1一
13、起构成了复合管,极大的提高了放大倍数得,其控制距离达到100mm之外。另外由于探头对光线过于敏感,所以限流电阻限流后由光敏电阻R3后加接光敏电阻Rt进行光线补偿。当然如果改变限流电阻和光敏电阻的阻值即可调节补偿的程度。补偿后的信号送给模拟电子开关CD4066的控制端。模拟开关由CD4066构成进行稳定的控制。电路图如图19所示。 图19 红外控制原理图6. 功放电路:由TDA1521功放芯片和其外围元件构成,这是一个双声道高保真功放,电路如图20所示。1图20 双声道高保真功放原理图 第三章 电路制作过程一、元件的选择1. 电容电阻的选择 在作音响电路时最重要的是要选好电容、电阻,电容质量的好
14、坏直接影响到电路的解析力和高频部分的清晰度,而电阻的好坏直接影响到电路噪声的大小。一般在选择电容电阻时要遵循着几个规则:滤波电容要容量大、漏电小、耐压高,而耦合电容最好选用钽电解电容,这类电容高频特性极好,高频补偿电容要选用聚苯乙烯电容。电阻应该选用金属膜电阻,这类电阻电流噪声极小,大功率电阻应选用水泥电阻。2.运放的选择 运放的选择在音响行业是很讲究的,下面谈一下我的看法,NE5532:确实有点胆味,解析力一般,高频比较燥,低频比较糊且肥。而op275和5532相比,胆性还重一点,解析力、低频、音场更好一点,可以买贴片的来打磨声卡用(特别是创新的),可以改善硬冷的数码声。EL2244:音色中
15、性,音场比较宽,高频还可以,中频音乐味差,有人说解析力很高,其实是因为低频量感少,中频薄,高频显得突出而已。要用好比较难。LT1057:两端延伸不错,速度、动态和解析力也挺好,就是属冷色调,放出的音乐好象有种不食人间烟火的味道,让你可以静静的听,却燃不起对音乐的那份激情。AD827:延伸非常好,解析力高,高频华丽,中频纯厚,低频下潜和力度都不错,音场向前后左右拓展,有了凹凸感(这一点比其它运放强),速度快,动态好,感觉很大气,初换上此运放后确实有让人为之一振的感觉。但在久听之下,也发现很多问题,(1)虽然三频段、音场很宽,气势足,大开大合,但总感觉结构有点松,不够紧溱,(2)人声部份一般,有时
16、大动态时,人声被配乐声淹没(3)不够细腻,属于激情有余而柔情不足,(4)音乐味不够。不过很多的人喜欢这种风格。当然买两片来换换口味听还是可以的,按我的感觉,用在AV功放上看DVD大片应该很适合。OPA2604:感觉象5532的升级版,各方面都有很大提高,解析力不错,音乐味更好,有胆味,声底属于较纯厚且有点刚性,综合素质很不错。DY649:和2604比,解析力更好,高频部份纤细而又柔美且泛音丰富,声底没2604厚,很清澈、细致的感觉,音乐画面异常清晰,人声部份圆润通透、有种甜甜的感觉,人声(特别是女声)是它的强项。DY639:整体性稍弱于649,但更具备胆机特性,胆味更浓。DY669:和2604
17、差不太多,纯厚的声音。AD712:解析力很好,清晰而又没有音染的声音,一种很透明的感觉,声底细致,低频量稍少。属于典型的监听风格。不过可能很多人都不大喜欢这种纯净水的感觉,还是加点味精好,大概是我已前玩过音乐制作的原因吧,习惯了这种纯纯的监听味道,挺感兴趣。AD712(金封):金封的和陶封的比,感觉解析力更好,声底更纯厚点,低频弹跳感下潜度都有所加强,音场定位感不错。刚开始听时感觉好象人声清淅度还不如陶封的,吃了一惊,后来反复比较才发现,因为陶封的高频比较冲、直白、声底薄,人声显得亮,所以有这种感觉,还是金封的耐听度更高。不过,不太推荐使用,因为现在金封的找不到拆机件了,只有买全新的,要75元
18、,这个价位可以买到更好的型号了。AD797:值得试试,人声很亲切,在朋友家测完后立刻被扣下来了。拆机件45元。其它还有更高档的627,2111(要100元),DY2000、AD927(好象没听说过)以后有机会再试,特别是有个店家极力推荐的号称“打遍天下无敌手”的金封OPA2604(要价200元/个)很有点吸引力。(1)实际上到了2604这一级别,解析力、音场、音乐性等各项指标也都相当不错了,高档运放都很有特点,主要还是看自已的音乐口味来选择。(2)先后去了几个地方测,不同的功放测的感觉不全一样,看来电路设计还是最重要的,我朋友的一台英国CD机声音很好,就是用八片5532组成运放的。(3)搭配很
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