基于PICl6C56微控制器和PT2258芯片實(shí)現(xiàn)AV功放音響控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

引言

隨著居民收入的增加，消費(fèi)者早已容易獲得較好的、廉價(jià)的視頻及音頻信號(hào)源，如RADIO、TV、CD、VCD、DVD等，特別是VCD、DVD的普及，人們普遍把AV功放搬回家，逐步實(shí)現(xiàn)了家庭影院的聲響效果。然而上述音頻信號(hào)源都有各自獨(dú)立的音響，聲道也是獨(dú)立控制的，使用時(shí)既繁瑣，又不能讓眾多音頻源共享AV功放優(yōu)質(zhì)的聲響，減少了使用的樂趣。

在這種背景下，針對(duì)目前家庭眾多音頻信號(hào)源控制離散的問題，我們研制開發(fā)了基于PT2258的AV5．1音響控制系統(tǒng)，提供一種具有較高性價(jià)比、方便使用的紅外遙控音頻控制平臺(tái)，將各種音頻信號(hào)源選擇輸入至AV功放，統(tǒng)一控制。該控制系統(tǒng)已成功運(yùn)用于深圳某音響企業(yè)，效果良好。

1、硬件電路構(gòu)成

本設(shè)計(jì)以Microchip公司的PICl6C56為主控IC，系統(tǒng)硬件電路框圖如圖1所示。通過模擬開關(guān)選擇音頻信號(hào)源，輸入至聲道音量控制芯片PT2258中，由主控IC接收、分析鍵盤模塊或紅外遙控的數(shù)據(jù)，控制PT2258實(shí)現(xiàn)音量的升降、重音增減、靜音開關(guān)等功能，最后輸出至后續(xù)的AV功放。

基于PICl6C56微控制器和PT2258芯片實(shí)現(xiàn)AV功放音響控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1．1 聲道控制PT2258

PT2258是普誠(chéng)公司推出的CMOS工藝制造的聲道音量控制IC。其工作電壓范圍寬（5～9 V），6聲道設(shè)計(jì)（O～一79 dB），極低噪聲（S／N》l00 dB），高分辨率（》100 dB），極少的外圍電路以及與處理器方便連接的I2C控制總線，使其在汽車音響、電腦多媒體、AV環(huán)繞視聽等方面具有廣泛的應(yīng)用，是AV多聲道音響系統(tǒng)極佳的音量控制元件。PT2258外圍電路連接如圖2所示。

PT2258的前級(jí)INl～I(xiàn)N6接音源的6個(gè)聲道（通過前級(jí)模擬開關(guān)的選擇），后級(jí)0UTl～0UT6輸出至左、中、右、左后、右后及超重低音6個(gè)有源音箱；第6、7引腳為I2C引腳，通過上拉電阻連接MCU的I／O口。MCU根據(jù)PT2258的I2C傳輸時(shí)序收發(fā)數(shù)據(jù)，既可對(duì)音量進(jìn)行總體控制，也可對(duì)單個(gè)聲道獨(dú)立調(diào)節(jié)（例如BASS），最低每階1 dB數(shù)字調(diào)音效果類似線性處理，也可編程實(shí)現(xiàn)每階大于1 dB調(diào)節(jié)。這種人性化的軟件設(shè)計(jì)對(duì)于高音、低音迅速切換至適中音量具有重要意義，并能快速實(shí)現(xiàn)靜音（MUTE）。另外，芯片內(nèi)置6聲道轉(zhuǎn)換器和副低頻低通濾波器，可確保前級(jí)輸入信號(hào)極低失真地輸出到后級(jí)。

1．2 微控制器PICl6C56

PICl6C56作為Microchip公司最早推出的PICl6C5X系列中的一種，是一款高性能RISC結(jié)構(gòu)的12位微控制器。它繼承了 PICl6C5X系列單片機(jī)高速度、低價(jià)格、低功耗、低電壓工作、抗干擾性好、易于開發(fā)使用等眾多優(yōu)點(diǎn)，在家用電器、儀表、工控方面表現(xiàn)突出而廣受歡迎。 PICl6C56具有12個(gè)高驅(qū)動(dòng)能力的I／0口，滿足本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需求，同時(shí)略有余量，方便今后系統(tǒng)的擴(kuò)展。

1．3 音頻源模擬開關(guān)

此設(shè)計(jì)涉及4個(gè)音頻源，VCD／DVD為6聲道，其余為2聲道，選用3個(gè)CD4053作為音頻源模擬開關(guān)可將MCU控制I／O口節(jié)省至3個(gè)。CD4053 是三二通道控制模擬開關(guān)，有3個(gè)獨(dú)立控制輸入端和使能端，具有低導(dǎo)通阻抗和很低的截止漏電流，是較為理想的多路數(shù)字控制模擬開關(guān)，電路如圖3所示。前6個(gè)輸入信號(hào)（FR_I、FL_I、RR_I、RL_I、C_I、BASS_I）為VCD／DVD聲道，其余為CD、TV、RADIO，各兩個(gè)聲道，用3個(gè) MCU I／O組合控制進(jìn)行音源輸入信號(hào)的選擇，如表1所列。

1．4 紅外遙控

此模塊包括編碼、解碼兩部分。編碼電路采用紅外遙控系統(tǒng)中專用的發(fā)射集成電路BL6121。它采用CMOS工藝制作，最多可外接64個(gè)按鍵，工作電壓范圍寬（2．2～5．5 V），對(duì)于遙控器這種便攜式供電的設(shè)備特別適用，由此芯片構(gòu)成的電路如圖4所示。BL6121外接455 kHz時(shí)鐘晶振，當(dāng)按鍵時(shí)間達(dá)到36 ms時(shí)，其發(fā)射一幀的紅外數(shù)據(jù)格式由1個(gè)引導(dǎo)碼、16位地址碼、8位數(shù)據(jù)碼、8位數(shù)據(jù)反碼構(gòu)成，其數(shù)據(jù)輸出波形請(qǐng)見參考文獻(xiàn)。對(duì)紅外信號(hào)的接收過程，實(shí)際上是把紅外光信號(hào)轉(zhuǎn)換成TTL信號(hào)的過程，現(xiàn)在普遍采用集成度比較高的一體化接收頭來處理，隨后將轉(zhuǎn)換成TTL的信號(hào)輸入MCU的I／O口進(jìn)行解碼。 PIC16C56無(wú)中斷，在軟件設(shè)計(jì)中運(yùn)用查詢的方法進(jìn)行解碼。

1．5 擴(kuò)展鍵盤

如圖5所示，采用交互式鍵盤設(shè)計(jì)，RB0～RB4通過上拉電阻接至鍵盤。每個(gè)I／O口既作輸入行又作輸出列，輸入輸出交互使用，構(gòu)成5行5列。在行列線每個(gè)獨(dú)立（不重復(fù)）的交點(diǎn)上，設(shè)置一個(gè)按鍵，即任意I／0線之間均接一個(gè)按鍵。當(dāng)某一口線輸出低電平時(shí)，其他I／O線均讀入鍵信息，軟件設(shè)計(jì)采用循環(huán)查詢的方法進(jìn)行按鍵判斷。這種設(shè)計(jì)方式在鍵數(shù)相同情況下，占用I／O線少，節(jié)省資源。

2、軟件設(shè)計(jì)

在Microchip公司提供的MPLAB集成開發(fā)環(huán)境下，根據(jù)圖6所示的程序流程實(shí)現(xiàn)軟件編程。系統(tǒng)上電將VOLUME音量初始為適中（一10 dB），隨后判斷是否有本地按鍵以及引腳有無(wú)紅外信號(hào)，根據(jù)按鍵及對(duì)紅外的解碼情況轉(zhuǎn)到各功能子程序。整個(gè)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，可讀性強(qiáng)，維護(hù)、升級(jí)方便。