基于MK7A23P混合脈寬音量調(diào)節(jié)警報器設(shè)計

　　文中分析了國際上通用的各種報警音源的基礎(chǔ)上，提出了一種混合開關(guān)方式調(diào)節(jié)音量的方法，并利用MK7A23P單片機以脈寬方式調(diào)節(jié)音量，解決了上述問題。MK7A23P單片機具有較強的抗干擾能力，內(nèi)含RC振蕩器、WDT及復(fù)位電路，有ADC和PWM發(fā)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(yè)控制器。

　　因此利用MK7A23P設(shè)計的大功率警報器，整體電路簡單、工作穩(wěn)定，提高了生產(chǎn)能力和產(chǎn)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。

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　　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(tài);二是頻率快速連續(xù)改變狀態(tài);三是頻率慢速漸變狀態(tài)。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(wěn)定度的音源。

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　　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(diào)節(jié)脈沖寬度的方法調(diào)節(jié)音量。

　　1.2 常用的開關(guān)調(diào)節(jié)音量的方法及缺點

　　通常使用的脈寬方式調(diào)節(jié)音量的方法有兩種：一是在音源信號的每個周期內(nèi)按照衰減要求比例衰減高電平時間，實現(xiàn)脈寬調(diào)節(jié)。由于頻率不變，因此基頻不變，但平均電壓降低從而可調(diào)節(jié)音量，如圖2所示。這種方法如果使用硬件電路實現(xiàn)，則電路比較復(fù)雜，利用單片機實現(xiàn)，則進行乘除法計算，要求運行速度很快。

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　　二是音源信號和占空比可調(diào)的信號相乘也可實現(xiàn)脈寬調(diào)節(jié)，但相乘的信號頻率應(yīng)在15 kHz以上，圖3所示。

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　　第一種方案的優(yōu)點是開關(guān)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(diào)頻調(diào)時最嚴重，無法使用。

　　第二種方案的優(yōu)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(fù)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(fù)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(guān)管工作在高速狀態(tài)，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(chǎn)生噪音(圖3中的同步點);三是以連續(xù)調(diào)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(xiàn)嚴重的周期性的“嘟、嘟”聲音。