数字音量控制器

一、设计目的

设计一个8挡音量控制器，使用两个按键对音量进行控制，并且设计的控制器达到设计要求，

二、设计要求

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、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、机时自动恢复音量到最小状态；

5、数码管显示音量的大小值，并随着音量的变化即时改变；

三、总体设计

1、设计的总体原理框图如下

图①

2、设计的音量调节器有三个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。同时，“音量数字显示器”将从“音量调节开关”处送来的二进制代码经过编译在七段数码管上显示出与输入信号相对应的挡位。从而实现了题目所要求的功能。

四、各部分电路设计

1、

图②，音量调节开关

这个集成块是由两个芯片和若干门电路组成的，包括74LS192计数器和74HC85四位数值比较器组成，两个芯片的逻辑功能如下：计数器74LS192

当清零端CR为高电平“1”时，计数器直接清零，CR置低电平则执行其他功能。

当CR为低电平，LD 为高电平时，执行计数功能。执行加计数时，减计数端CPD接高电平，计数脉冲由CP U输入；在计数脉冲上升沿进行8421码的十进制加法计数。执行减法计数时，加计数端CP U接高电平，计数脉冲由减计数端CP D输入。

数值比较器74HC85

集成74HC85是4位数值比较器，输入端包括A3~A0与B3~B0，输出端为FA>B、FAB、IAB、IAB=IA

这个设计利用了计数器可逆加减计数的功能，在输入端给间歇的高电位脉冲（使用者想要加减音量时按一次加减音量键即是给出了一个高电位脉冲）使74LS192输出二进制编码0000~0111。但我们的设计只需要0~7八个档位，所以必须在74LS192输出信号等于7时

锁定输入信号，于是就用到了数值比较器74HC85，并给A设初值0111当74HC85输入的B值等于0111时74HC85在FA=B端送出一个高电位脉冲，因为SR锁存器真值表如下：

S R Q Q非锁存器转状态

0 0 1 1 0

1

1

不变

1

不变

1

保持

1

不确定

图③

所以结合非门和同或门可以实现的功能是：当74LS192输出的值小于0111时输入由加按键的输入信号有效，当74LS192输入的值等于0111时，输入信号被锁定，加按键的输入信号无效，从而实现所要求功能，即加到最高档位的时候不能再增加音量。每次开机时给CR一个高电位的脉冲信号，实现74LS192的清零，再有输入信号74LS192从零开始计数，从而完成要求的每次开机音量恢复到最小的功能。

74HC192在实现加减计数的时候有一个另外的要求就是：执行加计数时，减计数端CP D接高电平，计数脉冲由CP U输入；在计数脉冲上升沿进行8421码的十进制加法计数。执行减法计数时，加计数端CP U接高电平，计数脉冲由减计数端CP D输入。所以在一个输入端输入高电平的时候必须把另一个输入端置高电平，而且在转换输入端的时候还要同时将自身的高电平电位取消，我们用两个SR锁存器来实现，连接方式如下：

图④

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，实现加减计数功能。这个图块的真值表如下：

加音开关减音开关S1 R1 S2 R2 Q1 Q2 CP U CP D ↑× 1 0 0 1 1 0 ↑×

↑× 1 0 0 1 1 0 ↑×

×↑0 1 1 0 0 1 ×↑

×↑0 1 1 0 0 1 ×↑

↑× 1 0 0 1 1 0 ↑×

图⑤

整个图块实现的功能是：当CP U作为脉冲输入时，CP D被置高电平，当从CP D输入脉冲时不但解除了自身的高电平而且同时将CP U端置高电平，实现74LS192加减计数所要求的条件，即CP U和CP D一个作为脉冲输入另一个置

高电平。

2、

图⑥，74HC138，3-8译码器

74HC138 的逻辑功能如下：74HC138是3线—8线译码器，该译码器有3位二进制输入A2、A1、A0，它们共有8中状态的组合，即可译出8个输出信号Y0~Y7，输出为低电平有效。74HC138主要是为了将74LS192的三位输出信号进行译码，在相应位上输出低点平，因为74HC138输出低点平有效，所以在每个输出端加一个非门使输出高电平使其能够打开转换器中的电子开关。

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