2020年12月19日 | 低功耗红外音频功率放大器的设计

本系统采用TI的MSP430F2013超低功耗单片机为控制核心，主要是用来作为红外信号的解码和对音频处理芯片的控制。音频处理和功放是采用maxim公司的MAX5406和MAX9763，能够实现对音量、均衡、低音和高音控制。同时系统具有温度保护功能，在芯片温度达到135摄氏度或以上，会自动关机，保护芯片不被烧坏

方案比较设计论证

方案一

采用TDA2030芯片，这种方案耗电大，功能少，故不采用。

方案二

采用MSP430，MAX5406，MAX9763三个芯片，以MSP430超低功耗单片机为控制核心，对MAX5406芯片进行控制，可以实现对系统音量，均衡，低高音，静音，开关机等控制。

实现功能不仅很多，而且系统也保持着非常低的功耗。

系统设计

系统框图如上

各芯片功能介绍

MSP430F2013是TI公司MSP430系列的一款超低功耗微控制器，它具有以下结构特点：16位的RISC CPU、16位的寄存器和常数发生器，可以获得很高的代码效率；五种低功耗模式，在便携式的测量应用中可以延长电池的使用寿命；数控振荡器（DCO）使得从低功耗模式切换到正常模式只要不到1μs；一个16位的定时器；WATCHDOG；10个I/O口；具备同步通信协议（SPI或者I2C）；一个16位的Σ-Δ ADC。

MAX9763是立体声或单声3W桥接负载（BTL）音频功率放大器，立体声单端耳机放大器，同时也包含了耳机感应电路和一个2:1输入复用器。该系列器件采用4.5V至5.5V单电源工作，具有业界顶级的100dB电源抑制比，无需另加线性调节器就可直接使用充满噪声的电源工作。0.002%的超低THD+N确保对音频信号进行高保真放大。专有的咔嗒和噼噗声抑制技术可消除上电、断电时出现的杂音。节能方面的特性包括：低至4mV的VOS （最大限度减小了通过扬声器直流电流），消耗电源电流仅为13mA，关断模式下耗电仅10µA。MUTE （静音）功能能快速地打开或关闭输出。耳机感应电路可检测到耳机的接入，并自动将放大器配置为扬声器或耳机模式。在扬声器模式下，放大器可持续地向一个3 负载提供最高达3W的平均功率。在耳机模式下，放大器则可持续地向一个16 负载提供最高达200mW的平均功率。放大器的增益在外部设定，便于对给定负载提供最优化的输出电平。此组放大器还具有一个2:1的输入复用器，可实现多音频源之间的选择切换。还可以利用复用器，通过选择外部均衡网络，实现对扬声器有限的频响进行补偿。对各种功能的控制可以通过一个简单并行控制接口来完成。

下面是音频功放模块的电路图和PCB

MAX5406是一个立体声音频处理器它能够实现音量、均衡、音质、Ambience、静音、低音、高音、重低音、伪立体声控制。该器件具有双路32抽头对数数字电位器，用于音量控制，双路数字电位器，用于均衡控制，线性数字电位器用于音质控制。通过一个简单的去抖按钮接口控制所有功能。每一次按钮按下，MAX5406会改变其滑动端的设置。Maxim公司专有的SmartWiper技术无需微控制器(µC)即可提高滑动端的变化速率。如果保持控制输入为低的时间大于1s，则滑动端以4Hz的速率变化，若保持4s，则滑动端的变化速率增至16Hz。内置的咔哒/噼噗声抑制功能可以消除抽头跳变时出现的杂音。 MAX5406具有亚低音输出，内部混合左右声道的信号。外置滤波电容允许客户自行调整亚低音输出的截止频率。低音提升模式增强了左右声道的低频响应性能。内置的偏置放大器可生成所需的(VDD + VSS) / 2偏置电压，无需外部运算放大器即可实现单极性工作。 MAX5406还具有ambience控制功能，可增强耳机和台式机扬声器的左右声道输出的隔离度；同时还具有伪立体声特性，可使单声信号接近立体声效果。

下面是音频处理系统电路图和PCB

下面是程序流程图

否 是

附部分源代码：

#include

#include "ir_decode.h"

void Init_CLK(void);

unsigned int start;

unsigned int end ;

unsigned char ir_code;

unsigned char ir_systemcode;

unsigned char ir_repeat_num;

unsigned int ir_repeat = 0;

unsigned int ir_enable = 0;

static unsigned char ir_count = 0;

static unsigned int ir_pulse_width;

static union ir_code

{

unsigned char data8[4];

unsigned long int data32;

}ir;

void main(void)

{

WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; // Stop watchdog timer

P1SEL |= BIT2; //set P1.2 CCI1 input

Init_CLK(); //init clock

ir_pulse_width=end -start ;

_BIS_SR(LPM4_bits + GIE); // Enter LPM4 w/interrupt

}

void Init_CLK(void)

{

unsigned int i;

BCSCTL1 = 0X00; //将寄存器的内容清零

//XT2震荡器开启

//LFTX1工作在低频模式

//ACLK的分频因子为1

do

{

IFG1 = ~OFIFG; // 清除OSCFault标志

for (i = 0x20; i 0; i--);

}

while ((IFG1 OFIFG) == OFIFG); // 如果OSCFault =1

BCSCTL2 = 0X00; //将寄存器的内容清零

BCSCTL2 += SELM1; //MCLK的时钟源为TX2CLK，分频因子为1

BCSCTL2 += SELS; //SMCLK的时钟源为TX2CLK，分频因子为1

TACTL = TASSEL_2 + MC1 + ID_3 + TACLR; // SMCLK, up mode ,八分频

P1SEL =BIT2; //P1.2设置成功能模块

CCTL1 =CM0+SCS+CAP+CCIE; //上升沿捕获+同步捕获

}

#pragma vector=TIMERA0_VECTOR

__interrupt void Timer_A (void)

{

switch (TAIV)

{

case 2:

if(CCTL1CM0)

{

CCTL1=(CCTL1(~CM0)) | CM1;

start=CCR1; //将跳变为高电平时刻的计数值记下

}

else if (CCTL1CM1)

{

CCTL1=(CCTL1(~CM1)) | CM0;

end=CCR1; //将跳变为低电平时刻的计数值记下

TACTL |=TACLR; //将计数器清零

}

if(ir_count 32)

{

ir_count = 0;

return; //遥控第一次下降沿中断

}

//////////////////////////////////////////////////

if(ir_count == 0)

{

if((ir_pulse_width (13500-RANGE)) (ir_pulse_width (13500+RANGE)))

{

// ir_repeat = 0;//连续码

ir_count++;

return;//成功测到红外头，加1退出中断

}

if((ir_pulse_width (11250-RANGE)) (ir_pulse_width (11250+RANGE)))

{

ir_repeat = 1;//连续码

ir_succeed();

return;

}

ir_count = 33;

return;//没有测到正确红外头，清0退出中断

}

//////////////////////////////////////////////////

else

{

if((ir_pulse_width (1125-RANGE)) (ir_pulse_width (1125+RANGE)))

{

ir.data32 = 1;

if(ir_count == 32)ir_succeed();

ir_count++;

return;//读到0退出中断

}

if((ir_pulse_width (2250-RANGE)) (ir_pulse_width (2250+RANGE)))

{

ir.data32 = 1;

ir.data32 |= 0x80000000;

if(ir_count == 32)ir_succeed();

ir_count++;

return;//读到1退出中断

}

ir_count = 33;

return;//错误，清0退出中断

}

}

}

void ir_succeed()

{

if(1)//(IR_SYSCODE1 == *(ir.data8 + 3)) (IR_SYSCODE2 == *(ir.data8 + 2)))

{

if(*ir.data8 == ~(*(ir.data8 + 1)))

{

ir_code = *(ir.data8 + 1);

ir_systemcode = *(ir.data8 + 3);

ir_enable = 1;

if(ir_repeat)ir_repeat = 0;

else ir_repeat_num = 0;//连续码计数清0

}

}

}