本發(fā)明具體涉及一種基于D/A轉換器的音頻信號調節(jié)控制裝置及方法,屬于集成電路技術領域。
背景技術:
目前,工業(yè)中音頻信號的控制和調節(jié)通常是藉由電位器來實現。然而,傳統(tǒng)的控制用電位器有易損的機械觸點,也不具備數控能力,無法實現遠程控制及增益。同時,當前流行的數字電位器對輸入信號的幅度要求較高,對輸入電流限制較大,用于遠程通信控制的可靠性差,而且這種數字電位器具有固定的控制段數,隨著控制段數增加,采用的芯片價格將十分昂貴,從而大大增加了用戶的運營成本。
技術實現要素:
針對現有技術的缺點,本發(fā)明的目的在于提供一種基于D/A轉換器的音頻信號調節(jié)控制裝置及方法,其具有穩(wěn)定性高,擴展性好,且成本低等特點,可廣泛應用于音頻信號控制及類似控制的工業(yè)領域。
為實現上述發(fā)明目的,本發(fā)明采用了如下技術方案:
本發(fā)明實施例提供了一種基于D/A轉換器的音頻信號調節(jié)控制裝置,包括主控制器模塊、信號調理電路模塊、D/A轉換器模塊和數字電位器模塊,所述信號調理電路模塊的輸入端接入信號,輸出端與所述D/A轉換器模塊連接,所述數字電位器模塊分別與所述主控制器模塊及工業(yè)控制接口連接,所述主控制器模塊與所述D/A轉換器模塊連接,所述D/A轉換器模塊的輸出端作為信號輸出端,所述D/A轉換器模塊用于對信號進行數模轉換并對增益進行控制。
進一步的,所述主控制器模塊包括單片機、晶振、第一電容和第二電容,所述單片機的振蕩器反相放大器和內部時鐘發(fā)生電路的輸入端與所述晶振一端及所述第二電容一端連接,且所述振蕩器反相放大器的輸入端與所述晶振另一端及所述第一電容一端連接,電源輸入端接第一電源電壓,所述第一電容另一端、第二電容另一端和單片機接地端接地。
進一步的,所述信號調理電路模塊包括第一運算放大器和第一電阻,所述第一運算放大器反向輸入端經所述第一電阻接入信號,并還與所述第一運算放大器的輸出端連接,所述第一運算放大器的兩個電源接線端分別接入第二電源電壓和第三電源電壓,正向輸入端接地。
進一步的,所述D/A轉換器模塊包括DA轉換芯片、第二運算放大器和第二電阻,所述DA轉換芯片的電流輸出端與所述第二運算放大器反向輸入端連接,所述第二運算放大器的輸出端經第二電阻與所述第一運算放大器的輸出端及所述DA轉換芯片的TP端和FD端連接,所述DA轉換芯片的八位數字信號輸入端與所述單片機的八位雙向I/O口連接,/RD端與所述單片機外部數據存儲器讀選通信號輸出端連接,電源輸入端接第四電源電壓,所述第二運算放大器的正向輸入端和所述DA轉換芯片的接地端接地,所述第二運算放大器的輸出輸接信號輸出。
進一步的,所述DA轉換芯片的電源輸入端經第三電容接地。
進一步的,所述數字電位器模塊包括RS485接口芯片,所述RS485接口芯片與所述主控制器模塊及工業(yè)控制接口通過RS485接口進行通信。
進一步的,所述RS485接口芯片的接收器輸出端、接收的使能端、發(fā)送的使能端和驅動器輸入端分別與所述單片機串行輸入端、復位信號端、外部中斷0端和串行輸出端連接,同時,所述RS485接口芯片的發(fā)送的差分信號端和接收的差分信號端與工業(yè)控制接口連接,電源端接第五電源電壓,接地端接地。
進一步的,所述RS485接口芯片的電源輸入端經第四電容接地。
進一步的,所述RS485接口芯片的發(fā)送的差分信號端和接收的差分信號端之間還接有第三電阻。
相應地,本發(fā)明實施例還提供了一種基于D/A轉換器的音頻信號調節(jié)控制方法,其包括:
S1、信號調理電路模塊對輸入的音頻信號進行調理;
S2、判斷是否設定信號調節(jié)速率,若是,讀取已設定的速率,若否,讀取默認速率;
S3、讀取當前音頻信號的當前增益;
S4、將當前增益與設定增益進行比較,若設定增益小于當前增益,則通過D/A轉換器模塊進行數模轉換并減小增益至設定增益,若設定增益大于當前增益,則通過D/A轉換器模塊進行數模轉換并增大增益至設定增益;
S5、將改變增益后的音頻信號進行濾波后輸出。
與現有技術相比,本發(fā)明的有益效果包括:
該基于D/A轉換器的音頻信號調節(jié)控制裝置性能穩(wěn)定可靠,成本低廉,可提供新的控制方式,并具有擴展控制功能,且通過采用標準的RS485通信物理層,還可自定義通信協(xié)議,應用方便靈活,遠控通信控制穩(wěn)定可靠,可廣泛應用于音頻信號控制及類似控制的工業(yè)領域。
附圖說明
圖1是本發(fā)明一較佳實施例中一種基于D/A轉換器的音頻信號調節(jié)控制裝置的結構框圖;
圖2是本發(fā)明一較佳實施例中一種基于D/A轉換器的音頻信號調節(jié)控制裝置的電路圖;
圖3是本發(fā)明一較佳實施例中一種基于D/A轉換器的音頻信號調節(jié)控制方法的流程示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本發(fā)明的技術方案作更為具體的說明。
實施例1參閱圖1-圖2,該基于D/A轉換器的音頻信號調節(jié)控制裝置包括主控制器模塊,信號調理電路模塊,D/A轉換器模塊,數字電位器模塊和接口J,其中接口J包含工業(yè)控制接口和信號輸入端。
其中,所述信號調理電路模塊的輸入端與信號輸入端連接以接入信號,輸出端與所述D/A轉換器模塊連接,所述數字電位器模塊分別與所述主控制器模塊及工業(yè)控制接口連接,所述主控制器模塊與所述D/A轉換器模塊連接,所述D/A轉換器模塊的輸出端作為信號輸出端,D/A轉換器模塊用于對信號進行數模轉換并對增益進行控制。
其中,D/A轉換器模塊可以采用型號為MAX501的D/A轉換器。
其中,主控制器模塊包括單片機N1、晶振Z、第一電容C1和第二電容C2;
信號調理電路模塊包括第一運算放大器A1和第一電阻R1,D/A轉換器模塊包括DA轉換芯片N2、第二運算放大器A2、第二電阻R2和第三電容C3,所述數字電位器模塊包括RS485接口芯片N3,第四電容C4和第三電阻R3。
本發(fā)明中的RS485接口芯片與主控制器模塊及工業(yè)控制接口通過RS485接口進行通信,采用標準的RS485通信接口,自定義通信協(xié)議,方便靈活,且遠控通信控制穩(wěn)定可靠。
進一步的,前述單片機N1的振蕩器反相放大器和內部時鐘發(fā)生電路的輸入端XTAL1與晶振Z一端和第二電容C2一端連接,振蕩器反相放大器的輸入端XTAL2與晶振Z另一端和第一電容C1一端連接,電源輸入端VCC接第一電壓電源,例如5V電源,第一電容C1另一端、第二電容C2另一端和單片機N1接地端GND接地;第一運算放大器A1反向輸入端經第一電阻R1接入接口J的信號輸入端,并與第一運算放大器A1輸出端連接,第一運算放大器A1的兩個電源接線端分別接第二、第三電源電壓,例如,±12V電源,第一運算放大器A1正向輸入端接地;DA轉換芯片N2電流輸出端OUT2與第二運算放大器A2反向輸入端連接,第二運算放大器A2輸出端經第二電阻R2與第一運算放大器A1輸出端、DA轉換芯片N2的TP端和FD端連接,DA轉換芯片N2的八位數字信號輸入端DB0~DB7與單片機N1八位雙向I/O口P1.0~P1.7連接,/RD端與單片機N1外部數據存儲器讀選通信號輸出端P3.7連接,電源輸入端VDD接第四電壓電源,例如5V電源,第二運算放大器A2正向輸入端和DA轉換芯片N2接地端GND接地,第二運算放大器A2輸出接接口J的信號輸出端;RS485接口芯片的N3接收器輸出端R、接收的使能端/RE、發(fā)送的使能端DE和驅動器輸入端D分別與單片機N1的串行輸入端P3.0、復位信號端RST、外部中斷0端P3.2和串行輸出端P3.1連接,發(fā)送的差分信號端B和接收的差分信號端A與接口J的工業(yè)控制接口連接,電源端接第五電源電壓,例如5V電源,接地端接地。其中,DA轉換芯片U2電源輸入端VDD經第三電容C3接地;RS485接口芯片N3電源輸入端VCC經第四電容C4接地,發(fā)送的差分信號端B和接收的差分信號端A之間還接有第三電阻R3。
參圖3所示,本發(fā)明中的一種基于D/A轉換器的音頻信號調節(jié)控制方法,具體包括:
S1、信號調理電路模塊對輸入的音頻信號進行調理;
S2、判斷是否設定信號調節(jié)速率,若是,讀取已設定的速率,若否,讀取默認速率;
S3、讀取當前音頻信號的當前增益;
S4、將當前增益與設定增益進行比較,若設定增益小于當前增益,則通過D/A轉換器模塊進行數模轉換并減小增益至設定增益,若設定增益大于當前增益,則通過D/A轉換器模塊進行數模轉換并增大增益至設定增益;
S5、將改變增益后的音頻信號進行濾波后輸出。藉由前述設計,使得該基于D/A轉換器的音頻信號調節(jié)控制裝置性能穩(wěn)定可靠,成本低廉,可提供新的控制方式,并具有擴展控制功能,且通過采用標準的RS485通信物理層,還可自定義通信協(xié)議,應用方便靈活,遠控通信控制穩(wěn)定可靠,可廣泛應用于音頻信號控制及類似控制的工業(yè)領域。
應當理解,除上述實施例外,本發(fā)明還可以有其他實施方式。但凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案,均落在本發(fā)明要求的保護范圍。