基于PIC單片機的數碼虛擬環繞聲控制器設計

引言

在智能娛樂技術快速發展的大背景下，消費者已經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，需要環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只音箱來表現聲像定位和營造環繞聲效果，不僅對室內聲學特性、音箱擺放和聲音調校的要求較高，并且占用空間大，投資份額占到整個系統的一半以上，很難令廣大消費者接受。

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

1硬件方案

1.1主控芯片的選擇

選擇一款合適的單片機對于嵌入式系統設計是很重要的，選型基本原則是資源夠用、性價比高、穩定易用。PIC16C57作為Microchip公司較早推出的PIC單片機，具有高速度、低價格、低功耗、抗干擾性強、易于開發使用等眾多優點，在家電、儀表、工控、終端外設等方面的表現尤為突出。PICl6C57內置2K×12位EPROM、72字節RAM空間、1個定時器、看門狗，以及獨立的數據和程序存儲器總線。高性能的RISC結構決定它比一般的單片機更簡單實用，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。其端口數量除了滿足本設計要求之外，還應有一定余量以便日后功能擴展。PIC16C57提供20位I／O端口(RA0～RA3、RB0～RB7、RC0～RC7)，端口結構為CMOS互補推挽電路，驅動能力強。

1.2 系統結構設計

整體系統結構如圖1所示。TV、RADIO、CD、VCD／DVD等音源輸入到數碼虛擬環繞聲控制器中，通過音源選擇、解碼、虛擬處理變成兩聲道，輸出至后續的AV功放或有源音箱。



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



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