基于PIC單片機(jī)的數(shù)碼虛擬環(huán)繞聲控制器設(shè)計

引言

在智能娛樂技術(shù)快速發(fā)展的大背景下，消費(fèi)者已經(jīng)普遍希望營造家庭影院的聲響效果。配置一套家庭影院音響系統(tǒng)，需要環(huán)繞聲處理器和較大功率的AV功放，并且至少有5或6只音箱。而通過5、6只音箱來表現(xiàn)聲像定位和營造環(huán)繞聲效果，不僅對室內(nèi)聲學(xué)特性、音箱擺放和聲音調(diào)校的要求較高，并且占用空間大，投資份額占到整個系統(tǒng)的一半以上，很難令廣大消費(fèi)者接受。

隨著虛擬環(huán)繞聲技術(shù)的迅速發(fā)展和普及應(yīng)用，僅使用2只音箱就能實現(xiàn)以往5只音箱才能產(chǎn)生的符合DolbyPro-Logic或Dolby Digital(AC-3)標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)繞聲場，有效地解決了家庭影院音響系統(tǒng)投資大、占地面積大的問題。本文設(shè)計了基于PIC單片機(jī)的數(shù)碼虛擬環(huán)繞聲控制器，提供一種具有較高性價比、使用方便的紅外遙控數(shù)碼虛擬環(huán)繞聲控制平臺。該控制器具備很高的實用價值，已成功運(yùn)用于深圳某音響企業(yè)。

1硬件方案

1.1主控芯片的選擇

選擇一款合適的單片機(jī)對于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計是很重要的，選型基本原則是資源夠用、性價比高、穩(wěn)定易用。PIC16C57作為Microchip公司較早推出的PIC單片機(jī)，具有高速度、低價格、低功耗、抗干擾性強(qiáng)、易于開發(fā)使用等眾多優(yōu)點，在家電、儀表、工控、終端外設(shè)等方面的表現(xiàn)尤為突出。PICl6C57內(nèi)置2K×12位EPROM、72字節(jié)RAM空間、1個定時器、看門狗，以及獨(dú)立的數(shù)據(jù)和程序存儲器總線。高性能的RISC結(jié)構(gòu)決定它比一般的單片機(jī)更簡單實用，符合選型要求。

I／O端口作為與外圍電路連接的通道，也是選型時考慮的重點。其端口數(shù)量除了滿足本設(shè)計要求之外，還應(yīng)有一定余量以便日后功能擴(kuò)展。PIC16C57提供20位I／O端口(RA0～RA3、RB0～RB7、RC0～RC7)，端口結(jié)構(gòu)為CMOS互補(bǔ)推挽電路，驅(qū)動能力強(qiáng)。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。TV、RADIO、CD、VCD／DVD等音源輸入到數(shù)碼虛擬環(huán)繞聲控制器中，通過音源選擇、解碼、虛擬處理變成兩聲道，輸出至后續(xù)的AV功放或有源音箱。



控制器由PIC16C57單片機(jī)、音量音調(diào)調(diào)節(jié)電路、虛擬環(huán)繞聲電路、紅外遙控電路、鍵盤及VFD顯示屏電路構(gòu)成，其硬件電路框圖如圖2所示。(L1，R1)…(L4，R4)為4組輸入音源，F(xiàn)L、FR為處理后的輸出虛擬環(huán)繞聲，CI、RLI、RRI、SUBI為擴(kuò)展多聲道輸入(如DVD聲道)，CO、RLO、RRO為對應(yīng)輸出，用戶可通過多只音箱進(jìn)行多種組合來實現(xiàn)5.1聲道環(huán)繞聲效果。



系統(tǒng)中與PIC16C57相連的外圍電路模塊有虛擬環(huán)繞聲電路、音量音調(diào)調(diào)節(jié)電路、鍵盤、紅外遙控模塊、VFD顯示模塊及狀態(tài)指示電路，如圖3所示。I／O端口資源使用情況如表1所列。其中，RB6、RB7和虛擬環(huán)繞聲調(diào)節(jié)電路的I2C接口連接，RC0～RC2三位I／O與音量音調(diào)調(diào)節(jié)電路的SPI接口相連，狀態(tài)指示LED直接由I／O口驅(qū)動；同時，I／O端口接收紅外命令和檢測按鍵，并控制VFD顯示模塊實現(xiàn)狀態(tài)顯示。