基于MK7A23P混合脈寬音量調節警報器設計

　　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。

　　第一種方案的優點是開關管的工作頻率與音源的頻率相同，因此效率高。缺點是雖然基頻不變，但音色改變，音量越小音色改變量越大。由信號處理理論中可知，頻率不變時隨著脈寬的減少諧波量增加，因此音源的音色改變，尤其是緊急調頻調時最嚴重，無法使用。

　　第二種方案的優點是改變音量時音色不變。由采樣理論可知采樣頻率大于信號頻率的2倍以上時可恢復原來的信號，實際上為了避開“可聽頻率”造成的噪聲，相乘的信號頻率為15 kHz以上，此時采樣速率可達9倍以上，可完整地回復原來的波形，從而音色不變。

　　缺點為：一是相乘信號的頻率較高，因此開關管工作在高速狀態，效率降低;二是要求音源波形的上升沿與相乘的信號波形的上升沿必須同步，否則產生噪音(圖3中的同步點);三是以連續調頻改變量較慢時，隨周期變短則減少一個高頻脈沖，音量減少，在小音量時可出現嚴重的周期性的“嘟、嘟”聲音。