試玩PIC12F675單片機(jī)手記

一直想玩單片機(jī)卻苦于找不到合適的入門機(jī)會(huì)，對(duì)于業(yè)余愛(ài)好者，興趣是最好的老師，啃書(shū)本只能解解饞，要真刀真槍的動(dòng)手實(shí)踐還是需要合適的題材。音響中的電子音量控制玩了不少，TC9153、TDA1524、TA7630、LM1036、LM4610、M51132……，更高級(jí)的，用于專業(yè)音響的，國(guó)內(nèi)為人熟悉的不外乎CS3310、PGA2311以及高電壓版本的PGA2310，非常巧的是，這三者的引腳也是兼容的，只是它們需要單片機(jī)來(lái)進(jìn)行控制，專業(yè)音響大都是系統(tǒng)控制而非僅僅進(jìn)行音量控制，控制電路都比較復(fù)雜，對(duì)于一個(gè)單片機(jī)門外漢來(lái)說(shuō)，難度太大。因此雖然對(duì)它們心儀已久，卻一直沒(méi)有動(dòng)手捉刀的機(jī)會(huì)。

圖1 iraudamp5 評(píng)估板及其音量控制

有一天，在欣賞IR（InternationaRectifier，國(guó)際整流器）公司的雙聲道D類功率放大器（iraudamp5）時(shí)，無(wú)意間發(fā)現(xiàn)評(píng)估板上竟然有CS3310。仔細(xì)研究發(fā)現(xiàn)，音量控制是一個(gè)單聯(lián)電位器，通過(guò)一個(gè)雙列直插的8腳IC對(duì)CS3310進(jìn)行控制，型號(hào)是3310S06S，如圖1所示。

急忙查找3310S06S的資料，發(fā)現(xiàn)這個(gè)IC是日本的一個(gè)公司開(kāi)發(fā)的，公司的英文名稱是Tachyonix，不但生產(chǎn)控制CS3310及其引腳兼容的控制IC，還有控制歐勝公司的WM8816的IC，型號(hào)是8816S06，基本思路都是利用集成ADC（Analog Digital Converter，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器）的單片機(jī)把數(shù)字控制方式變?yōu)槟M電壓控制，即電子音量控制。用簡(jiǎn)單的方法單獨(dú)對(duì)這些高素質(zhì)的音量控制IC進(jìn)行控制，雖然功能簡(jiǎn)單，但是對(duì)發(fā)燒友來(lái)說(shuō)，卻是非常適合的，這個(gè)方法也正是筆者所夢(mèng)寐以求的。然而遺憾的是，這個(gè)公司的產(chǎn)品目前還只能從日本購(gòu)買。圖2是3310S06S的一般應(yīng)用電路原理圖，圖3是5.1聲道音量控制的電路板實(shí)物。CS3310都可以直接并聯(lián)用于兩聲道以上的控制，因此一片控制IC可以同時(shí)對(duì)多個(gè)數(shù)字音量IC進(jìn)行控制，要分別進(jìn)行獨(dú)立控制，則需要多片控制IC。

圖2 3310S06S的一般應(yīng)用電路原理圖

圖3 3310S06S的5.1聲道音量控制板實(shí)物

就在筆者倍感失望時(shí)，無(wú)意間看到了幾位日本發(fā)燒友采用單片機(jī)控制上述數(shù)字音量IC的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并且有相應(yīng)的軟件代碼和源文件，單片機(jī)是Microchip（微芯科技）公司的，型號(hào)包括PIC12F675、PIC12F683等。這些單片機(jī)的共同特點(diǎn)是集成了ADC（模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器），設(shè)計(jì)思路和上文提到的Tachyonix公司可謂是異曲同工，控制電路也一樣的簡(jiǎn)單，因?yàn)榭梢杂猛ㄓ脝纹瑱C(jī)，制作成本和難度都大大下降，剛好筆者手頭有PIC12F675，馬上重點(diǎn)研究了幾位日本發(fā)燒友用此單片機(jī)進(jìn)行的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，最后選擇了一位發(fā)燒友的制作，照貓畫(huà)虎，一做即成，不敢獨(dú)占，寫出來(lái)與大家共享。

圖4是筆者選定的一位日本發(fā)燒友的實(shí)驗(yàn)電路并成功仿制的實(shí)用控制電路，單片機(jī)選用的是Microchip公司的PIC12F675，采用CMOS工藝生產(chǎn)的8位6端口RISC（精簡(jiǎn)指令集）單片機(jī)，集成了10位4通道的ADC和1K字節(jié)的Flash ROM。

圖4電路同樣適用于PGA2311和CS3310，只需要將模擬電源電壓變?yōu)椤?V即可。PIC12F675有6個(gè)I/O，GP0～GP5，GP0～GP2用于PGA2310的串行通信，GP0是片選（CS），GP1是數(shù)據(jù)（SDI），GP2是SCLK（時(shí)鐘），GP3是電源檢測(cè)，高電平有效，即只有GP3被置于高電平時(shí)，PIC12F675才會(huì)開(kāi)始工作，GP4是電子音量控制端，輸入0～5V電平經(jīng)過(guò)內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換，進(jìn)行數(shù)字音量控制，GP5是靜音控制輸出。與圖1電路相比，圖3電路增加了電源檢測(cè)功能，如果電源不正常，這一部分電路不會(huì)正常工作。電源檢測(cè)信號(hào)可以來(lái)自系統(tǒng)的前級(jí)，也可以來(lái)自系統(tǒng)的后級(jí)，系統(tǒng)應(yīng)用電路圖如圖5所示。

圖4 PIC12F675控制PGA2310的實(shí)用電路

圖5 PIC12F675+PGA2311的系統(tǒng)應(yīng)用簡(jiǎn)圖

圖5中，功放輸出端與揚(yáng)聲器之間的繼電器控制信號(hào)由PIC12F675供，即圖4中的靜音控制（GP5）配合電源檢測(cè)端子的控制功能，揚(yáng)器保護(hù)電路可用本電路替代。實(shí)現(xiàn)圖4控制功能的源代碼是筆者從日本發(fā)燒友的博客上下載的，源程序的注釋是日文的，源程序的作者沒(méi)有對(duì)PGA2311使用默認(rèn)的控制范圍：-95.5～+31.0dB，而是使用了正增益比較低的范圍：-95.5～+3.0dB，這樣也許更符合我們的使用習(xí)慣，對(duì)于傳統(tǒng)的電位器，是不會(huì)有正增益的，只是衰減，有正增益的好處是可以省略前置放大器，缺點(diǎn)是很容易帶來(lái)噪聲，尤其是靜態(tài)噪聲。筆者試著將日文注釋翻譯成了中文，讀者可到《無(wú)線電》雜志網(wǎng)站（www.radio.com.cn）上下載源程序和編譯好的HEX文件。

筆者使用的燒錄工具是Microchip公司提供的PICk i t1，型號(hào)是BN-DV164101，軟件是PICKit1 Classic，軟件版本是1.70.0，固件版本是1.0.0，軟件的操作主界面如圖6所示，燒錄工具實(shí)物如圖7所示，圖中IC插座上的8腳IC就是PIC12F675。

實(shí)驗(yàn)中遇到了源程序作者遇到的問(wèn)題，在沒(méi)有音頻信號(hào)輸入時(shí)，電位器轉(zhuǎn)動(dòng)到某一特定位置，會(huì)有類似輕度自激一樣的噪聲產(chǎn)生，在筆者的實(shí)驗(yàn)板上，產(chǎn)生噪聲的位置大概是電位器轉(zhuǎn)到三分之一到二分之一行程時(shí)，也就是9點(diǎn)鐘到12點(diǎn)鐘的位置之間。源程序的作者使用了比較正式的印制板，由此推斷可能和布線的關(guān)系不大，而是軟件所致，好在對(duì)使用影響很小。

筆者還遇到了另一個(gè)問(wèn)題，本底靜態(tài)噪聲不太理想，經(jīng)過(guò)尋找，發(fā)現(xiàn)是從輸入端感應(yīng)的噪聲，包括輸入端的電容和PGA2311的輸入端附近，輸入輸出不連接線，音量調(diào)到最大，手距離輸入電容3～5cm遠(yuǎn)，即能感受到靜態(tài)噪聲的增加，這或許是實(shí)驗(yàn)板布線的局限性造成的，筆者只好用大塊的銅皮把它們屏蔽起來(lái)，如圖10所示，才算是解決了問(wèn)題。因?yàn)橄腴L(zhǎng)期用它，最后加入了有7805和7905組成的穩(wěn)壓電源給PGA2311的模擬電路供電，數(shù)字電路單獨(dú)供電，實(shí)際試聽(tīng)，與先前相比，聲音又清晰了不少，等有了機(jī)會(huì)，筆者下決心要做一個(gè)正式的電路板出來(lái)，像日本的發(fā)燒友那樣，把PGA2311的潛力更多地挖出來(lái)。

圖10 已做屏蔽處理的輸入電容和IC