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数码音频信号处理及控制系统 摘 要：本设计为实际的工程项目——新一代DVD系统的一个功能模块。系统采用的是目前最为流行的YAMAHA公司的DSP芯片YSS915和嵌入式微处理8051为核心，组成一个数码音频信号处理及控制系统。本系统分为：8051控制模块，DSP模块，模拟信号处理模块，显示模块和滤波电路模块。系统可实现对数码音频的音量、环绕声、音调、静音等各种状态及大小的控制并将系统运行的实时状态通过Philiph公司的74HC595搭建的显示电路显示出来。 关键词：YSS915 DSP 嵌入式微处理器 8051 数码音频信号处理 1 整体方案设计 本系统的设计本着准确、稳定、可靠的原则采用自上而下、分级设计、匹配相连的模块化设计思想进行设计。整个系统采用目前最为流行的的DSP芯片YSS915和嵌入式微处理器MCS-51单片机系统8051为核心，组成一个数码音频信号处理及控制系统。系统作为实际工程项目——新一代DVD系统的一个功能模块，分为：8051控制模块、DSP模块、模拟信号处理模块、显示模块和滤波电路模块。整个系统为：麦克风采集到的模拟信号经过模拟信号处理模块被放大到符合YSS915正常处理需要的电压范围，然8051控制模块将控制YSS915对放大后的模拟信号在芯片内部转换为数字信号，并进行各种处理，而后与输入到该DSP芯片的数字信号叠加并从其数字输出端口输出；输出的数字信号经过2通道 DAC转换为模拟信号并与经过YSS915的直通模拟信号相叠加为新的模拟信号，该模拟信号经过一个由4558P双运放组成的有源带通滤波器最后输出给音箱设备。整个系统的运行情况均可以通过由Philiph公司的74HC595搭建的显示电路显示出来。整体方案设计如下方框图所示： 控制信号 数字信号 模拟信号 模拟信号 2 具体方案设计 2.1 8051控制电路模块设计 本模块的设计采用的是MCS-51系列单片机8051为核心。由于8051芯片内具有4K的内部程序存储空间，因此可以减少扩展外部程序存储空间等方面对I/O口的需求。又由于在本系统中按键的数量比较少，因此将这几个按键与P0.0到P0.5相连，分别控制音量，环绕声，音调，静音4个模式和各个模式的增减。该端口均要接上拉电阻，在按键没有按的时候，端口读到的值为1，当按键按下时，为0。用于显示的I/O口为P1.0到P1.3四个端口，实现串行输出，锁存并行显示。P2.0到P2.6的各个端口分别控制YSS915和PCM1716等各个芯片与CPU的通信。 2.2 显示电路模块设计 本模块电路采用的是具有连续输入，锁存并行输出功能的芯74HC595，准备显示的3字节的3位数据，伴随Shcp的脉冲，通过该芯片的DS端串行输入，而后被锁存到该芯片的内部寄存器中；当STcp有个高电平脉冲信号的时候，被锁存的数据全部并行输出显示出来。这个多位8段数码管显示电路总共只需要3个的单片机I/O口。该方案的使用，打破了以往需要译码，解码过程的显示电路对I/O口的需求，进而有利于节约有限的I/O。 2.3 DSP电路模块设计 本模块是本系统的重点模块，对于数码音频信号的处理，采用的是现在最为流行的YAMAHA公司的YSS915（该芯片的介绍，请参考后面的芯片介绍）。该芯片只需要由个端口与CPU相连，就可以实现其对各种数码音频信号的处理功能。通过改变其内部01到3F寄存器的值就可以改变起音量，环绕声，回响，音调等。因此也就实现了单片机对本系统的整体控制。 2.4 模拟信号放大电路模块设计 本电路采用的是单片高性能双运算放大器具有较高的单位增益带宽 -Rf/R1=-220k/2k=-110 ，第二级采用的是反相求和电路，直接将第一级的的2个输出信号当作该求和电路的2个输入信号进行求和，放大倍数为1倍。2级运放反馈电阻均并联一个22P的电容，是为了有效的防止干扰。实际测试也显示效果不错。 2.5 D/A转换电路模块设计 本模块采用的单片双通道音频信号DAC——PCM1716，能将YSS915输出的2通道的数字音频信号直接转化为模拟信号，以有效的与YSS915直通的模拟信号叠加，而形成各种音响效果。在本次设计中将MODE管脚接高电平，从而设置为硬件模式；将DM1和DM0都接低电平进而将其采样频率设置为44.1KHZ；将I2S和IWO设置为低电平