带有数字显示的8档音量控制器

目录

1 概述 (1)

1.1设计目的 (1)

1.2设计要求 (1)

1.3设计方法 (1)

2 系统总体方案 (2)

2.1 设计思想 (2)

2.2模块介绍 (3)

3 各模块硬件设计 (4)

3.1脉冲源电路图 (4)

3.2锁存器电路 (4)

3.3编码电路 (5)

3.4译码显示电路 (6)

3.5音量控制电路 (7)

4软件仿真 (8)

5 课程设计心得体会 (9)

5.1设计中遇到的问题及解决方法 (9)

5.2课程设计心得体会 (9)

参考文献 (10)

附：系统原理图 (11)

1、概述

1.1设计目的

本课程设计是在前导验证性认知实验基础上，进行更高层次的命题设计实验，要求学生在教师指导下独立查阅资料、设计、安装和调试特定功能的电子电路。培养学生利用模拟、数字电路知识，解决电子线路中常见实际问题的能力，使学生积累实际电子制作经验，目的在于巩固基础、注重设计、培养技能、追求创新、走向实用。

1.2设计要求

设计一个带数字显示的8档音量控制器，要求实现以下功能：

(1)用两个按键控制音量，一个用于增加音量，一个用于减小音量；

(2)音量控制分为8档，每按键一下，增加或减小一档；

(3)当音量增加（减小）到最大（最小）时，继续按音量增减开关无效，即音量被保持，不在继续增（减）；

(4)开机时自动恢复音量到最小状态；

(5)用数码管显示音量的大小值，并随着音量的变化即时改变。

1.3 设计方法

设计的音量调节器有两个按键和一个开关，：按“加音量”键能对输出音量进行增大，按“减音量”可以对输出音量进行减小，“开关机”音量调节器所在机器的开关机键，加减音量按键给“音量调节开关”有次序的脉冲高电位，根据加减按键所给的脉冲信号，“音量调节开关”将输入信号翻译成二进制代码同时送给“译码器”和“音量数字显示器”。74LS193芯片的4个输出端分别接7448BCD 码七段译码驱动器的输入端，从而实现控制音量大小，同时通过BCD码显示译码器显示当前音量的大小档位，从而实现了题目所要求的功能。

2、系统总体方案

2.1设计方案一

具有显示控制的8档音量控制器，设计要求的功能包括：开机显示最低值，音量增加（减少）到最大值（最小值）时停止增（减），这主要通过移位寄存器实现。

显示音量的大小，需要编码器和显示器；控制音量的大小主要光的亮度影响到音控电路部分的光敏电阻的大小，最后达到控制音量大小的效果。

查找74系列的各种芯片，找出适合芯片的逻辑功能和管脚排布，在纸上画出电路草图，逐个模块进行理论验证。

设计方案二

设计的音量调节器有两个按键和一个开关，：按“加音量”键能对输出音量进行增大，按“减音量”可以对输出音量进行减小，“开关机”音量调节器所在机器的开关机键，

加减音量按键给“音量调节开关”有次序的脉冲高电位，根据加减按键所给的脉冲信号，“音量调节开关”将输入信号翻译成二进制代码同时送给“译码器”和“音量数字显示器”。“译码器”将送来的二进制代码经过编译送给“D/A转换器”，由“D/A转换器”将数字信号转化成模拟信号，再经过多模拟信号的放大实现音量的放大。

经过两个方案的相互比较，方案一比较繁琐，方案二通过有次序的脉冲信号来加减音量按键，调节音量大小简单方便所以选择方案二设计电路。

2.2、模块介绍

电路设计的总体原理框图如下所示

图 1

有次序的脉冲信号通过加减按键给音量控制开关，根据加减按键所给的脉冲信号，“音量调节开关”将输入信号翻译成二进制代码同时送给“译码器”和“音量数字显示器”。“译码器”将送来的二进制代码经过编译送给“D/A转换器”，由“D/A转换器”将数字信号转化成模拟信号，再经过多模拟信号的放大实现音量的放大。通过数字显示器显示音量档位，从而实现了题目所要求的功能。

3、硬件设计

3.1 脉冲源电路图

555定时器与电阻、电容组成多谐振荡器以产生矩形方波，向双向移位寄存器提供脉冲。555定时器构成的多谐振荡器电路图如图2示。

图2 555定时器构成的多谐振荡器电路图

3.2锁存器电路

图3 锁存器电路图

这个图块实现的逻辑功能是在两个开关中选择一个输入脉冲信号，同时锁定另一个输入端为高电平，实现加减计数功。

3.4译码显示电路

经编码产生的二进制数由BCD七段显示译码器显示输出音量大小。译码显示电路如图6示。

图6 译码显示电路

3.3编码电路

74LS193 为可预置的十六进制同步加 / 减计数器。

74LS193 的清除端是异步的。当清除端（MR）为高电平时，不管时钟端（CPD、CPU）状态如何，即可完成清除功能。193 的预置是异步的。当置入控制端（PL）为低电平时，不管时钟CP的状态如何，输出端（Q0～Q3）即可预置成与数据输入端（P0～P3）相一致的状态。193 的计数是同步的，靠CPD、CPU同时加在 4 个触发器上而实现。在CPD、CPU上升作用下Q0～Q3 同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。当进行加计数或减计数时可分别利用CPD或CPU，此时另一个时钟应为高电平。

图7 D/A转换器

D/A转换器主要是为了将数字信号转换成模拟信号，以实现对信号的放大和数字控制，

图4 74L193D管脚图图5 VCADB管脚

图3.5音量控制电路

音量控制电路由两个74LS194芯片的8个输出端所连的发光二极管与光敏电阻构成，开机后按下按键B实现两个芯片的串行右移，使LED2～LED9依次点亮，同时，LED1随电流呈阶梯增长而亮度加大，相应光敏电阻的阻值减小，从而使音量逐渐增大。同理按键A实现音量减小的控制功能。音量控制电路如图7示