基于MK7A23P混合脈寬方式調節音量的警報器設計

隨著報警器的多樣化和廣泛應用，有效地控制各種事故的發生。不同的應用場合要求不同的音源，因此對報警音源的種類要求越來越多。
警報器輸出音量大，通常在120 dB以上，因此輸出功率大，如果音量調節采用線性方式，效率僅為40％～60％，損耗功率大所需要的散熱片面積也大，不利于安裝和節能。
因此通常采用開關方式調節音量，效率可達85％～95％，但現有的警報器調節音量時音色改變，音量越小音色改變越大，且整體電路復雜。因此需要開發一種調節音量時音色不變、效率高、可產生多種報警音源，且電路簡單的大功率報警器。
文中分析了國際上通用的各種報警音源的基礎上，提出了一種混合開關方式調節音量的方法，并利用MK7A23P單片機以脈寬方式調節音量，解決了上述問題。MK7A23P單片機具有較強的抗干擾能力，內含RC振蕩器、WDT及復位電路，有ADC和PWM發生器，與其他系列單片機相比，省去了很多外圍元件，且價格低廉，適于各種工業控制器。
因此利用MK7A23P設計的大功率警報器，整體電路簡單、工作穩定，提高了生產能力和產品的競爭能力。

1 利用MK7A23P組成的大功率警報器
1．1 國際上通用的報警音源分析
表1中列出了國際上通用的幾種報警音源的頻率和用途。

報警音源雖然種類多，但可分為3大類：一是兩種頻率改變狀態；二是頻率快速連續改變狀態；三是頻率慢速漸變狀態。圖1表示典型的3種音源的波形圖，這種波形可通過編程的方法得到高穩定度的音源。

通過分析可知所有的音源為占空比為50％的方波，因此可利用調節脈沖寬度的方法調節音量。
1．2 常用的開關調節音量的方法及缺點
通常使用的脈寬方式調節音量的方法有兩種：一是在音源信號的每個周期內按照衰減要求比例衰減高電平時間，實現脈寬調節。由于頻率不變，因此基頻不變，但平均電壓降低從而可調節音量，如圖2所示。這種方法如果使用硬件電路實現，則電路比較復雜，利用單片機實現，則進行乘除法計算，要求運行速度很快。

二是音源信號和占空比可調的信號相乘也可實現脈寬調節，但相乘的信號頻率應在15 kHz以上，圖3所示。