高品质音调电路的制作
功放系统中无论是低档还是高档机，除了音量控制外都有音调控制电路，在
一些低档机厂家为节省成本，其音调部分仅采用阻容式，当音调调节时往往使得
高低音相互干扰，而且缺乏力度和清晰感，听起来非常浑浊杂乱，听久了令人烦
燥不安，这些机子弃之又觉浪费，但用之又不满意，如果有动手能力的话，很有
必要花几十元对其动动手术（摩机）–––––制作一款高品质的音调板来替换
原机音调部分。下面就向广大发烧友介绍几款品质极佳的音调电路供爱好者选
择。其中以 LM4610N、LM1036N 最佳，LM4610N 是在LM1036N 的基础上增加了3D
音场效果处理功能的新一代发烧精品，笔者建议首选 LM4610N。
图1是由2块NE5532N 组成的高中低音音调及音量控制电路（图中仅画一声
道，另一声道完全一样），原理为：信号经IC1（作缓冲放大及隔离作用，避免
负载与信号源之间的影响）进入由电阻电容组成的三个频率均衡网络，即高音、
中音、低音的频率，当调节RP1–––RP3相应的低中高频就会相应地进入由IC2
及其反馈电路组成的反相放大器电路，调节 RP1–––RP3就是提升或衰减了高
中低音，从而实现了音频调节作用。需要说明一点是所采用的NE5532N 必须是正
宗品，如美国大S 的、飞利浦的，这样才使行本电路的信噪比、动态范围、瞬态
响应和控制效果均达到相当高水准。（欲获更高的水准NE5532N 可换为NE5535N 、
OP275、AD827JN 等精品运放，当然价格就高一点了）。
图2是采用二阶RC 有源二分频电路，该电路由2块NE5532N 构成（图中仅
画一声道，另一声道相同），图中IC1A 与IC1B 分别组成低通与高通滤波器，完
成音频信号的分割，再分别送到高低音音量控制电位器再分别进入高低音功放电
路去推动高音喇叭和低音喇叭。利用该电路的缺点是要多增加一对功板电路及增
多一组接线柱。相对来说需要多花点钱，但采用前级分频的优点却是非常明显的：
①改善了低音音质；②兼顾了高低音扬声器的发声效率；③解决了以住电路中高
低音扬声器联接时存在的阻抗不匹配问题；④音调调节的动态范围明显变大。正
是如此很多发烧友都爱玩电子分频功放。
图3是一款音量、音调、平衡、等响控制电路，其核心是采用美国国家半导
体公司的高品质音调电路LM1036N ，并配以美国大S 精品运放NE5532N 作一级放
大及展宽作用（T2与NEH 短接时起作用，对卡座效果好），LM1036N 是采用直流
电平控制音调（高低音）、音量、平衡的双声道集成电路，并有等响控制，其作
用是因人耳在音量较小时对高低频信号灵敏度下降，因而需要在不同音量时对高
低频信号作适当附加提升补偿，以使人耳在任何响度下均能听到平坦、均衡的响
度（图3中LM1036N 的7脚与12脚相接时起作用）。采用直流电平控制的优点
是高低音调节互不影响，电位器用普通品并用长导线向外连接也无噪音引入，控
制非常平滑。LM1036N 的主要性能如下：工作电压为9－18V （通常用12－15V ），
信噪比90dB ，音调控制范围15dB ，音量控制范围80dB ，失真仅为0.03％。LM1036N
其高音解析力和低音力度极佳，音质清晰自然流畅，是作功放音调的精品，相信
广大发烧友在众多电子刊物上了解过了吧！
在这里向广大发烧友推介一款比LM1036N 还佳的音调电路——LM4610N ，该
集成芯片是美国国家半导体公司（即NS 公司）新推出的一款包含了LM1036N 的
全部功能外，还具有立体声3D 环绕声音场效果处理功能，当K2接通时3D 环绕
声处理功能开启，此时可根据自己的爱好将立体声三维（3D ）音场效果调至最佳
即可！LM4610N 的主要性能参数如下：工作电压为9－16V （典型采用12V ），音
调调节范围±15dB ，平衡调节范围1－20dB ，音量调节范围75dB ，总谐波失真仅
为0.03％，信噪比80dB ，频响宽达250KHz 。LM4610N 除具备了LM1036N 极佳的
音质外还具备了3D 环绕声音场效果处理功能（开关接通调节RP5可获喜欢的效
果），其三维空间感包围感极强(类似SRS 的效果) ，图4是LM4610N 的应用电路，
是替换或组装功放系统中音调部分的首选之极品。
只要元件完好，焊接正确，上述四种音调电路的制作并不难，关键在于合理
地设计印刷线路板，采用高品质的发烧元件才能发挥各自的特性，笔者的设计以
上四种音调电路均不带变压器电源的，因为带变压器只会增加电磁波对音质的干
扰，而整流滤波更是多此一举，功放中难道没有合适的电源吗？的确没有可制作
一个有源伺服电源或并联式稳压电源，其效果还能发挥到至高景界！笔者元件选
择：①耦合电容用日本优质电容；②无极电容采用日本乐声CBB 金属化无感电容；
③电阻全用低噪音精度高的五色环金属膜电阻；④线路板采用环氧板的，（业余
情况下制作最好镀一层锡，批量生产可采用镀银工艺的，效果更佳）；⑤由于
LM4610N 是新近在中国市场推出，比较难买，可以邮购得到。
替换功放机音调部分具体视不同的机子，有不同的方案，相信有动手能力的
朋友一定会的，在这里仅推荐一个如何组装功放的方案：音源（如CD 、VCD 机等）
→音效处理电路（如62415、BBE 、3D 等）→音调电路（如本文的四种电路）→
前置放大（可以不要，若要则要合理调整放大倍数）→功放电路（如TDA1514A 、
LM4766、LM1875T 、LM3886TF 、TDA7294等）→喇叭保护，另外还需变压器及电
源部分等，组装时注意要一点接地法，力求噪音最小为止。
1 引言
本文介绍的音量控制IC 为M62429，市面上有很多类似的产品，例如:FM62429、
CD62429、CSC62429等。其实，掌握了一两种IC 的编程方法，稍作改动就很容易移植
到其它产品上。M62429是日本三菱公司的音量控制IC ，音量调节范围是0~-83dB，控
制精度每步1dB ，内部电路如图一（详见M62429的使用手册）。
图一 M62429内部电路
2 硬件电路
根据图一而设计的电路如图二。
图二中已省略了单片机与功放连接的其他电路，只剩下AT89C52的晶振部分、与
M62429相关的电路、控制音量必需的按键电路等，加上电源之后，该电路可以独立工作。
由于AT89C52真正的串口已用于其他用途，M62429的4脚（DATA ）连至AT89C52
的P2.2，M62429的5脚（CLOCK ）连到AT89C52的P2.1。由这两个引脚（P2.1、
P2.2）作为模拟串口与M62429通信，控制音量的数据便由这个模拟串口发出。
音频信号从LH1输入，其中L 通道信号经过C1耦合到M62429 的1脚，被控制之
后从2脚输出，再经C2耦合到LH2输出到后级进行放大。R 通道信号经C4耦合到M62429
的8脚，被控制后从7脚输出。经C3耦合至LH2输出到后级进行放大。在LH1处输入合
适的音源，从LH2处就可以监听音量控制的情况。SW1为音量增加按钮。SW2为音量减
小按钮，SW3为复位按钮。
图二 M62429与单片机的连接
3 软件设计
从M62429使用手册可知，送去M62429的控制数据DATA 为11位。通常的用法
如表一：
表一：M62429 常用的11位数据(DATA )结构
表一中D2~D8是根据音量的大小变化需要改变的数据，其中D2~D6的编码如表二，
表二 M62429音量衰减值与D2~~D6的关系
从表二看出，D2~D6控制步长为4dB, 需加上D7、D8（见表三）才能达到控制步长
为1dB 的要求。例如最大音量时衰减值为0dB, 查表二，D2~D6数据为10101，查表三，
D7,D8为11，所以D2~~D8应为1010111，根据表一，D0~D10这11位数据为
[1**********]。同理，衰减值为-1dB 时的11位数据为[1**********]。由于AT89C51
系列单片机处理数据是8位，由P2.2、P2.1组成的模拟串口无法一次完成11位数据的发
送工作。我们只好把这11位数据分为两次发送，我们可以用先发送6位、后发送5位的方
法（当然也可以用其他方法）发送。例如衰减0dB 的数据[1**********]，先发送前6位
101010，后发送5位11111。由于AT89C51系列单片机数据为8位，我们可以在这些
数据后面加上“0”，补足8位。那么，衰减0dB 的一组数据就成为了10101000和
11111000。把这组数据用十六进制数来表示的话，就是A8H,F8H 。用同样的方法，可得
出各个衰减值的数据。
我们设计程序的思路是：根据开机预设衰减值，用查表法查出衰减数据，然后把数据
发送出去，发送时先发第一个数据的前6位，再发送另一数据的前5位。由于M62429的
控制范围是0dB~-83dB。在这个范围内，数字越大，音量越小。要增加音量，就要减少用
于查表那个数字（程序中R4的值）。框图如图三。
图三 程序方框图
根据上述思路设计的程序如下：
ORG 00H
M429CK EQU P2.1 ;M62429时钟COLCK
M429DA EQU P2.2 ;M62429数据DATA
UPVOL EQU P1.0 ; 音量增加按键
DOWNVOL EQU P1.1 ; 音量减少按键
MOV SP, #10H
MOV R4, #20 ; 开机预设衰减值
M62429: MOV A,R4 ; 预设衰减值送A
RL A ; 乘2
MOV DPTR,#TAB ; 衰减数据表首址送DPTR
MOVC A,@A+DPTR;查出衰减数据
MOV 9H, A ;9H、R2为一组衰减数据的两个存放单元
INC DPTR ; 指向下一个数据
MOV A, R4
RL A ; 乘2
MOVC A,@A+DPTR ;查出另一个衰减数据
MOV R2,A
CLR M429CK
MOV A,9H
CALL IN6BYT ; 发送前6位数据
MOV A,R2
CALL IN5BYT ; 发送后5位数据
UP: MOV C, UPVOL ; 检测音量增加按键
JC DOWN ; 无按下，转测音量减少键
CALL DELAY ; 有按下，延时去抖
MOV C, UPVOL ; 再测
JC DOWN
JB F0,EEE ; 音量已是最大转EEE
DEC R4 ; 音量衰减值减1
CLR C
CJNE R4, #0, M62429;与音量最大值衰减0dB 比较，未达最大，转M62429
SETB F0 ; 己是最大，建立标志
JMP M62429
EEE: INC R4 ; 音量衰减值增1
CLR F0
JMP UP
DOWN: MOV C, DOWNVOL ; 检测音量减小键
JC UP
CALL DELAY
MOV C, DOWNVOL ; 再测
JC UP
INC R4 ; 音量衰减值增1
CLR C
CJNE R4, #83, BBB ; 与音量最小值衰减83dB 比较
LJMP M62429
BBB: JC M62429 ;R4
MOV R4,#83 ;R4>83，需修正，保证r4里的值
JMP M62429
IN6BYT: MOV R3,#6 ; 发送6位数据子程序
本文创新点：1、程序中控制数据用查表法查得，使之控制方便，容易理解。
2、软件硬件结合紧密。
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超声波测距学习板 ----文章刊登于《无线电》杂志2008年7月
售价：198元/套
套装清单：
学习板：1块
外接电源：1个
RS232串口线（程序ISP 下载使用）：1条
配套光盘（含学习板软硬件资料）：1份
概述
超声波测距学习板，可应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。要求测量范围在0.27~4.00m，测量精度1cm ，测量时与被测物体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果。
波测距原理
超声波发生器内部结构有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波本时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，就成为超声波接收器。在超声探测电路中，发射端得到输出脉冲为一系列方波，其宽度为发射超声的时间间隔，被测物距离越大，脉冲宽度越大，输出脉冲个数与被测距离成正比。
超声测距大致有以下方法：
① 取输出脉冲的平均值电压，该电压 (其幅值基本固定 )与距离成正比，测量电压即可测得距离；
② 测量输出脉冲的宽度，即发射超声波与接收超声波的时间间隔 t，故被测距离为 S=1／2vt 。本测量电路采用第二种方案。由于超 声波 的声速 与温度有关，如果温度变化不大，则可认为声速基本不变 。如果测距精度要求很高，则应通 过温度补偿 的方法加以校正。超声波测距适用于高精度的中长距离测量。因为超声波在标准空气中的传播速度为331.45米/秒，由单片机负责计时，单片机使用12.0M 晶振，所以此系统的测量精度理论上可以达到毫米级。
超声波测距学习板采用STC89C51单片机, 晶振:12M,单片机用P1.0口输出超声波换能器所需的40K 方波信号, 利用外中断0口监测超声波接收电路输出的返回信号, 显示电路采用简单的4位共阳LED 数码管, 断码用74LS245, 位码用8550驱动.
超声波测距的算法设计: 超声波在空气中传播速度为每秒钟340米（15℃时）。X2是声波返回的时刻，X1是声波发声的时刻，X2-X1得出的是一个时间差的绝对值，假定X2-X1=0.03S，则有340m ×0.03S=10.2m。由于在这10.2m 的时间里，超声波发出到遇到返射物返回的距离，
超声波测距器的系统框图如下图所示：
硬件部分
超声波测距学习板采用STC89C51单片机, 晶振:12M,单片机用P1.0口输出超声波换能器所需的40K 方波信号, 利用外中断0口监测超声波接收电路输出的返回信号, 显示电路采用简单的4位共阳LED 数码管, 断码用74LS244, 位码用8550驱动. 主要由单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分组成。采用STC89C51来实现对CX20106A 红外接收芯片和TCT40-10系列超声波转换模块的控制。单片机通过P1.0引脚经反相器来控制超声波的发送，然后单片机不停的检测INT0引脚，当INT0引脚的电平由高电平变为低电平时就认为超声波已经返回。计数器所计的数据就是超声波所经历的时间，通过换算就可以得到传感器与障碍物之间的距离。同时，我们的实验板支持串口ISP 在线下载程序，如果您的计算机没有串口，该板支持USB 转接线进行ISP 下载的方式，非常方便；板载LCD1602液晶显示屏接口，支持电路外扩展，板上已预留40芯外扩展接口。
1. 单片机系统及显示电路
我们给测距系统设计了两种显示电路，一种是数码管显示的人机接口；另一种是LCD1602字符型液晶屏显示接口，读者朋友可以根据自己的需求来修改程序，以使其通过不同的媒介显示相关信息。本文中，我们的例程是用4位数码管显示的，我们可以看到显示电路采用简单实用的4位共阳LED 数码管，段码用74LS245驱动，位码用PNP 三极管Q1、Q2、Q3、Q4驱动，电路图中标号LCD1为1602液晶显示屏接口，电位器RP2用来调节液晶显示对比度。单片机系统及显示电路如下图所示.
超声波发射电路原理图
前面我们讲到过，我们用单片机的P1.0口输出超声波换能器所需的40K 方波信号，如图所示。
超声波接收电路:
使用CX20106A 集成电路对接收探头受到的信号进行放大、滤波。其总放大增益80db 。以下是CX20106A 的引脚注释。
1脚：超声信号输入端，该脚的输入阻抗约为40k Ω。
2脚：该脚与地之间连接RC 串联网络，它们是负反馈串联网络的一个组成部分，改变它们的数值能改变前置放大器的增益和频率特性。增大电阻R1或减小C1, 将使负反馈量增大，放大倍数下降，反之则放大倍数增大。但C1的改变会影响到频率特性，一般在实际使用中不必改动，推荐选用参数为R1=4.7Ω，C1=1μF 。
3脚：该脚与地之间连接检波电容，电容量大为平均值检波，瞬间相应灵敏度低；若容量小，则为峰值检波，瞬间相应灵敏度高，但检波输出的脉冲宽度变动大，易造成误动作，推荐参数为3.3μf 。
4脚：接地端。
5脚：该脚与电源间接入一个电阻，用以设置带通滤波器的中心频率f0，阻值越大，中心频率越低。例如，取R=200kΩ时，f0≈42kHz ，若取R=220kΩ，则中心频率f0≈38kHz 。
6脚： 该脚与地之间接一个积分电容，标准值为330pF ，如果该电容取得太大，会使探测距离变短。
7脚：遥控命令输出端，它是集电极开路输出方式，因此该引脚必须接上一个上拉电阻到电源端，推荐阻值为22k Ω，没有接受信号是该端输出为高电平，有信号时则产生下降。
8脚：电源正极，4.5～5V 。
PCB 板板面图：
PCB 顶层示意图
PCB 底层示意图
元件布局图
下面，我们通过一系列的实验图片来看看超声波测矩的实际效果。
给超声波测距板接上外接电源，并把它放在靠墙边上，因为我们程序中所设定的最小测试距离为27cm ，所以当超声波探头与障碍物之间的距离小于27cm 时，数码管将显示最小测量值27cm ，如图所示。
小于最小测量距离，数码管显示最小测量值27cm 。
移动超声波板，数码管显示距离发出变化，如所显示当前值为34CM ，由于实验拍照需要，当手拿着板子时，超声波探头摆放角度有所变化，所以可能存在数据误差。
数码管显示当前距离为47CM 。
下面我们准备使用遥控小车板载超声波测距板进行动态移动实验。
把超声波板放在遥控小车身上，当前测距值为30CM 。
遥控小车行驶于靠墙附近处，显示测矩值为27CM ，此时实际距离已小于27CM 。
通过遥控器控制小车向前行驶，当小车行驶超过27CM 距离时，数码管开始实时显示当前测距值，如图所示为32CM 。
再向前开，显示值增加到56CM 。
小车继续前进，行驶至71CM 。
软硬件调试及性能
超声波测距系统的制作和调试，其中超声波发射和接收采用Φ16的超声波换能器TCT40-16F1（T 发射）和TCT40-16S1（R 接收），中心频率为40kHz ，安装时应保持发射探头和接收探头的中心轴线平行并相距4～8cm ，其余元件无特殊要求。如果能将超声波接收电路用金属壳屏蔽起来，那可以大大提高抗干扰能力。同时也可以根据测量范围及精度要求不同，适当地调整与超声波接头探头并接的滤波电容C4的大小，以获得合适的接收灵敏度和抗干扰能力。
硬件电路制作中，应避免出现虚焊或焊接短路的情况，完成并调试好后，便可将单片机片内HEX 或BIN 程序文件下载到单片机芯片试运行。有兴趣的读者朋友，可以根据实际情况修改超声波发生子程序每次发送的脉冲宽度和两次测量的间隔时间，以适应不同距离的测量需要，系统调试完后应对测量误差和重复一致性进行多次实验分析，不断优化系统使其达到实际使用的测量要求。
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高品质音调电路的制作
功放系统中无论是低档还是高档机，除了音量控制外都有音调控制电路，在
一些低档机厂家为节省成本，其音调部分仅采用阻容式，当音调调节时往往使得
高低音相互干扰，而且缺乏力度和清晰感，听起来非常浑浊杂乱，听久了令人烦
燥不安，这些机子弃之又觉浪费，但用之又不满意，如果有动手能力的话，很有
必要花几十元对其动动手术（摩机）–––––制作一款高品质的音调板来替换
原机音调部分。下面就向广大发烧友介绍几款品质极佳的音调电路供爱好者选
择。其中以 LM4610N、LM1036N 最佳，LM4610N 是在LM1036N 的基础上增加了3D
音场效果处理功能的新一代发烧精品，笔者建议首选 LM4610N。
图1是由2块NE5532N 组成的高中低音音调及音量控制电路（图中仅画一声
道，另一声道完全一样），原理为：信号经IC1（作缓冲放大及隔离作用，避免
负载与信号源之间的影响）进入由电阻电容组成的三个频率均衡网络，即高音、
中音、低音的频率，当调节RP1–––RP3相应的低中高频就会相应地进入由IC2
及其反馈电路组成的反相放大器电路，调节 RP1–––RP3就是提升或衰减了高
中低音，从而实现了音频调节作用。需要说明一点是所采用的NE5532N 必须是正
宗品，如美国大S 的、飞利浦的，这样才使行本电路的信噪比、动态范围、瞬态
响应和控制效果均达到相当高水准。（欲获更高的水准NE5532N 可换为NE5535N 、
OP275、AD827JN 等精品运放，当然价格就高一点了）。
图2是采用二阶RC 有源二分频电路，该电路由2块NE5532N 构成（图中仅
画一声道，另一声道相同），图中IC1A 与IC1B 分别组成低通与高通滤波器，完
成音频信号的分割，再分别送到高低音音量控制电位器再分别进入高低音功放电
路去推动高音喇叭和低音喇叭。利用该电路的缺点是要多增加一对功板电路及增
多一组接线柱。相对来说需要多花点钱，但采用前级分频的优点却是非常明显的：
①改善了低音音质；②兼顾了高低音扬声器的发声效率；③解决了以住电路中高
低音扬声器联接时存在的阻抗不匹配问题；④音调调节的动态范围明显变大。正
是如此很多发烧友都爱玩电子分频功放。
图3是一款音量、音调、平衡、等响控制电路，其核心是采用美国国家半导
体公司的高品质音调电路LM1036N ，并配以美国大S 精品运放NE5532N 作一级放
大及展宽作用（T2与NEH 短接时起作用，对卡座效果好），LM1036N 是采用直流
电平控制音调（高低音）、音量、平衡的双声道集成电路，并有等响控制，其作
用是因人耳在音量较小时对高低频信号灵敏度下降，因而需要在不同音量时对高
低频信号作适当附加提升补偿，以使人耳在任何响度下均能听到平坦、均衡的响
度（图3中LM1036N 的7脚与12脚相接时起作用）。采用直流电平控制的优点
是高低音调节互不影响，电位器用普通品并用长导线向外连接也无噪音引入，控
制非常平滑。LM1036N 的主要性能如下：工作电压为9－18V （通常用12－15V ），
信噪比90dB ，音调控制范围15dB ，音量控制范围80dB ，失真仅为0.03％。LM1036N
其高音解析力和低音力度极佳，音质清晰自然流畅，是作功放音调的精品，相信
广大发烧友在众多电子刊物上了解过了吧！
在这里向广大发烧友推介一款比LM1036N 还佳的音调电路——LM4610N ，该
集成芯片是美国国家半导体公司（即NS 公司）新推出的一款包含了LM1036N 的
全部功能外，还具有立体声3D 环绕声音场效果处理功能，当K2接通时3D 环绕
声处理功能开启，此时可根据自己的爱好将立体声三维（3D ）音场效果调至最佳
即可！LM4610N 的主要性能参数如下：工作电压为9－16V （典型采用12V ），音
调调节范围±15dB ，平衡调节范围1－20dB ，音量调节范围75dB ，总谐波失真仅
为0.03％，信噪比80dB ，频响宽达250KHz 。LM4610N 除具备了LM1036N 极佳的
音质外还具备了3D 环绕声音场效果处理功能（开关接通调节RP5可获喜欢的效
果），其三维空间感包围感极强(类似SRS 的效果) ，图4是LM4610N 的应用电路，
是替换或组装功放系统中音调部分的首选之极品。
只要元件完好，焊接正确，上述四种音调电路的制作并不难，关键在于合理
地设计印刷线路板，采用高品质的发烧元件才能发挥各自的特性，笔者的设计以
上四种音调电路均不带变压器电源的，因为带变压器只会增加电磁波对音质的干
扰，而整流滤波更是多此一举，功放中难道没有合适的电源吗？的确没有可制作
一个有源伺服电源或并联式稳压电源，其效果还能发挥到至高景界！笔者元件选
择：①耦合电容用日本优质电容；②无极电容采用日本乐声CBB 金属化无感电容；
③电阻全用低噪音精度高的五色环金属膜电阻；④线路板采用环氧板的，（业余
情况下制作最好镀一层锡，批量生产可采用镀银工艺的，效果更佳）；⑤由于
LM4610N 是新近在中国市场推出，比较难买，可以邮购得到。
替换功放机音调部分具体视不同的机子，有不同的方案，相信有动手能力的
朋友一定会的，在这里仅推荐一个如何组装功放的方案：音源（如CD 、VCD 机等）
→音效处理电路（如62415、BBE 、3D 等）→音调电路（如本文的四种电路）→
前置放大（可以不要，若要则要合理调整放大倍数）→功放电路（如TDA1514A 、
LM4766、LM1875T 、LM3886TF 、TDA7294等）→喇叭保护，另外还需变压器及电
源部分等，组装时注意要一点接地法，力求噪音最小为止。
1 引言
本文介绍的音量控制IC 为M62429，市面上有很多类似的产品，例如:FM62429、
CD62429、CSC62429等。其实，掌握了一两种IC 的编程方法，稍作改动就很容易移植
到其它产品上。M62429是日本三菱公司的音量控制IC ，音量调节范围是0~-83dB，控
制精度每步1dB ，内部电路如图一（详见M62429的使用手册）。
图一 M62429内部电路
2 硬件电路
根据图一而设计的电路如图二。
图二中已省略了单片机与功放连接的其他电路，只剩下AT89C52的晶振部分、与
M62429相关的电路、控制音量必需的按键电路等，加上电源之后，该电路可以独立工作。
由于AT89C52真正的串口已用于其他用途，M62429的4脚（DATA ）连至AT89C52
的P2.2，M62429的5脚（CLOCK ）连到AT89C52的P2.1。由这两个引脚（P2.1、
P2.2）作为模拟串口与M62429通信，控制音量的数据便由这个模拟串口发出。
音频信号从LH1输入，其中L 通道信号经过C1耦合到M62429 的1脚，被控制之
后从2脚输出，再经C2耦合到LH2输出到后级进行放大。R 通道信号经C4耦合到M62429
的8脚，被控制后从7脚输出。经C3耦合至LH2输出到后级进行放大。在LH1处输入合
适的音源，从LH2处就可以监听音量控制的情况。SW1为音量增加按钮。SW2为音量减
小按钮，SW3为复位按钮。
图二 M62429与单片机的连接
3 软件设计
从M62429使用手册可知，送去M62429的控制数据DATA 为11位。通常的用法
如表一：
表一：M62429 常用的11位数据(DATA )结构
表一中D2~D8是根据音量的大小变化需要改变的数据，其中D2~D6的编码如表二，
表二 M62429音量衰减值与D2~~D6的关系
从表二看出，D2~D6控制步长为4dB, 需加上D7、D8（见表三）才能达到控制步长
为1dB 的要求。例如最大音量时衰减值为0dB, 查表二，D2~D6数据为10101，查表三，
D7,D8为11，所以D2~~D8应为1010111，根据表一，D0~D10这11位数据为
[1**********]。同理，衰减值为-1dB 时的11位数据为[1**********]。由于AT89C51
系列单片机处理数据是8位，由P2.2、P2.1组成的模拟串口无法一次完成11位数据的发
送工作。我们只好把这11位数据分为两次发送，我们可以用先发送6位、后发送5位的方
法（当然也可以用其他方法）发送。例如衰减0dB 的数据[1**********]，先发送前6位
101010，后发送5位11111。由于AT89C51系列单片机数据为8位，我们可以在这些
数据后面加上“0”，补足8位。那么，衰减0dB 的一组数据就成为了10101000和
11111000。把这组数据用十六进制数来表示的话，就是A8H,F8H 。用同样的方法，可得
出各个衰减值的数据。
我们设计程序的思路是：根据开机预设衰减值，用查表法查出衰减数据，然后把数据
发送出去，发送时先发第一个数据的前6位，再发送另一数据的前5位。由于M62429的
控制范围是0dB~-83dB。在这个范围内，数字越大，音量越小。要增加音量，就要减少用
于查表那个数字（程序中R4的值）。框图如图三。
图三 程序方框图
根据上述思路设计的程序如下：
ORG 00H
M429CK EQU P2.1 ;M62429时钟COLCK
M429DA EQU P2.2 ;M62429数据DATA
UPVOL EQU P1.0 ; 音量增加按键
DOWNVOL EQU P1.1 ; 音量减少按键
MOV SP, #10H
MOV R4, #20 ; 开机预设衰减值
M62429: MOV A,R4 ; 预设衰减值送A
RL A ; 乘2
MOV DPTR,#TAB ; 衰减数据表首址送DPTR
MOVC A,@A+DPTR;查出衰减数据
MOV 9H, A ;9H、R2为一组衰减数据的两个存放单元
INC DPTR ; 指向下一个数据
MOV A, R4
RL A ; 乘2
MOVC A,@A+DPTR ;查出另一个衰减数据
MOV R2,A
CLR M429CK
MOV A,9H
CALL IN6BYT ; 发送前6位数据
MOV A,R2
CALL IN5BYT ; 发送后5位数据
UP: MOV C, UPVOL ; 检测音量增加按键
JC DOWN ; 无按下，转测音量减少键
CALL DELAY ; 有按下，延时去抖
MOV C, UPVOL ; 再测
JC DOWN
JB F0,EEE ; 音量已是最大转EEE
DEC R4 ; 音量衰减值减1
CLR C
CJNE R4, #0, M62429;与音量最大值衰减0dB 比较，未达最大，转M62429
SETB F0 ; 己是最大，建立标志
JMP M62429
EEE: INC R4 ; 音量衰减值增1
CLR F0
JMP UP
DOWN: MOV C, DOWNVOL ; 检测音量减小键
JC UP
CALL DELAY
MOV C, DOWNVOL ; 再测
JC UP
INC R4 ; 音量衰减值增1
CLR C
CJNE R4, #83, BBB ; 与音量最小值衰减83dB 比较
LJMP M62429
BBB: JC M62429 ;R4
MOV R4,#83 ;R4>83，需修正，保证r4里的值
JMP M62429
IN6BYT: MOV R3,#6 ; 发送6位数据子程序
本文创新点：1、程序中控制数据用查表法查得，使之控制方便，容易理解。
2、软件硬件结合紧密。
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超声波测距学习板 ----文章刊登于《无线电》杂志2008年7月
售价：198元/套
套装清单：
学习板：1块
外接电源：1个
RS232串口线（程序ISP 下载使用）：1条
配套光盘（含学习板软硬件资料）：1份
概述
超声波测距学习板，可应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。要求测量范围在0.27~4.00m，测量精度1cm ，测量时与被测物体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果。
波测距原理
超声波发生器内部结构有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波本时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，就成为超声波接收器。在超声探测电路中，发射端得到输出脉冲为一系列方波，其宽度为发射超声的时间间隔，被测物距离越大，脉冲宽度越大，输出脉冲个数与被测距离成正比。
超声测距大致有以下方法：
① 取输出脉冲的平均值电压，该电压 (其幅值基本固定 )与距离成正比，测量电压即可测得距离；
② 测量输出脉冲的宽度，即发射超声波与接收超声波的时间间隔 t，故被测距离为 S=1／2vt 。本测量电路采用第二种方案。由于超 声波 的声速 与温度有关，如果温度变化不大，则可认为声速基本不变 。如果测距精度要求很高，则应通 过温度补偿 的方法加以校正。超声波测距适用于高精度的中长距离测量。因为超声波在标准空气中的传播速度为331.45米/秒，由单片机负责计时，单片机使用12.0M 晶振，所以此系统的测量精度理论上可以达到毫米级。
超声波测距学习板采用STC89C51单片机, 晶振:12M,单片机用P1.0口输出超声波换能器所需的40K 方波信号, 利用外中断0口监测超声波接收电路输出的返回信号, 显示电路采用简单的4位共阳LED 数码管, 断码用74LS245, 位码用8550驱动.
超声波测距的算法设计: 超声波在空气中传播速度为每秒钟340米（15℃时）。X2是声波返回的时刻，X1是声波发声的时刻，X2-X1得出的是一个时间差的绝对值，假定X2-X1=0.03S，则有340m ×0.03S=10.2m。由于在这10.2m 的时间里，超声波发出到遇到返射物返回的距离，
超声波测距器的系统框图如下图所示：
硬件部分
超声波测距学习板采用STC89C51单片机, 晶振:12M,单片机用P1.0口输出超声波换能器所需的40K 方波信号, 利用外中断0口监测超声波接收电路输出的返回信号, 显示电路采用简单的4位共阳LED 数码管, 断码用74LS244, 位码用8550驱动. 主要由单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分组成。采用STC89C51来实现对CX20106A 红外接收芯片和TCT40-10系列超声波转换模块的控制。单片机通过P1.0引脚经反相器来控制超声波的发送，然后单片机不停的检测INT0引脚，当INT0引脚的电平由高电平变为低电平时就认为超声波已经返回。计数器所计的数据就是超声波所经历的时间，通过换算就可以得到传感器与障碍物之间的距离。同时，我们的实验板支持串口ISP 在线下载程序，如果您的计算机没有串口，该板支持USB 转接线进行ISP 下载的方式，非常方便；板载LCD1602液晶显示屏接口，支持电路外扩展，板上已预留40芯外扩展接口。
1. 单片机系统及显示电路
我们给测距系统设计了两种显示电路，一种是数码管显示的人机接口；另一种是LCD1602字符型液晶屏显示接口，读者朋友可以根据自己的需求来修改程序，以使其通过不同的媒介显示相关信息。本文中，我们的例程是用4位数码管显示的，我们可以看到显示电路采用简单实用的4位共阳LED 数码管，段码用74LS245驱动，位码用PNP 三极管Q1、Q2、Q3、Q4驱动，电路图中标号LCD1为1602液晶显示屏接口，电位器RP2用来调节液晶显示对比度。单片机系统及显示电路如下图所示.
超声波发射电路原理图
前面我们讲到过，我们用单片机的P1.0口输出超声波换能器所需的40K 方波信号，如图所示。
超声波接收电路:
使用CX20106A 集成电路对接收探头受到的信号进行放大、滤波。其总放大增益80db 。以下是CX20106A 的引脚注释。
1脚：超声信号输入端，该脚的输入阻抗约为40k Ω。
2脚：该脚与地之间连接RC 串联网络，它们是负反馈串联网络的一个组成部分，改变它们的数值能改变前置放大器的增益和频率特性。增大电阻R1或减小C1, 将使负反馈量增大，放大倍数下降，反之则放大倍数增大。但C1的改变会影响到频率特性，一般在实际使用中不必改动，推荐选用参数为R1=4.7Ω，C1=1μF 。
3脚：该脚与地之间连接检波电容，电容量大为平均值检波，瞬间相应灵敏度低；若容量小，则为峰值检波，瞬间相应灵敏度高，但检波输出的脉冲宽度变动大，易造成误动作，推荐参数为3.3μf 。
4脚：接地端。
5脚：该脚与电源间接入一个电阻，用以设置带通滤波器的中心频率f0，阻值越大，中心频率越低。例如，取R=200kΩ时，f0≈42kHz ，若取R=220kΩ，则中心频率f0≈38kHz 。
6脚： 该脚与地之间接一个积分电容，标准值为330pF ，如果该电容取得太大，会使探测距离变短。
7脚：遥控命令输出端，它是集电极开路输出方式，因此该引脚必须接上一个上拉电阻到电源端，推荐阻值为22k Ω，没有接受信号是该端输出为高电平，有信号时则产生下降。
8脚：电源正极，4.5～5V 。
PCB 板板面图：
PCB 顶层示意图
PCB 底层示意图
元件布局图
下面，我们通过一系列的实验图片来看看超声波测矩的实际效果。
给超声波测距板接上外接电源，并把它放在靠墙边上，因为我们程序中所设定的最小测试距离为27cm ，所以当超声波探头与障碍物之间的距离小于27cm 时，数码管将显示最小测量值27cm ，如图所示。
小于最小测量距离，数码管显示最小测量值27cm 。
移动超声波板，数码管显示距离发出变化，如所显示当前值为34CM ，由于实验拍照需要，当手拿着板子时，超声波探头摆放角度有所变化，所以可能存在数据误差。
数码管显示当前距离为47CM 。
下面我们准备使用遥控小车板载超声波测距板进行动态移动实验。
把超声波板放在遥控小车身上，当前测距值为30CM 。
遥控小车行驶于靠墙附近处，显示测矩值为27CM ，此时实际距离已小于27CM 。
通过遥控器控制小车向前行驶，当小车行驶超过27CM 距离时，数码管开始实时显示当前测距值，如图所示为32CM 。
再向前开，显示值增加到56CM 。
小车继续前进，行驶至71CM 。
软硬件调试及性能
超声波测距系统的制作和调试，其中超声波发射和接收采用Φ16的超声波换能器TCT40-16F1（T 发射）和TCT40-16S1（R 接收），中心频率为40kHz ，安装时应保持发射探头和接收探头的中心轴线平行并相距4～8cm ，其余元件无特殊要求。如果能将超声波接收电路用金属壳屏蔽起来，那可以大大提高抗干扰能力。同时也可以根据测量范围及精度要求不同，适当地调整与超声波接头探头并接的滤波电容C4的大小，以获得合适的接收灵敏度和抗干扰能力。
硬件电路制作中，应避免出现虚焊或焊接短路的情况，完成并调试好后，便可将单片机片内HEX 或BIN 程序文件下载到单片机芯片试运行。有兴趣的读者朋友，可以根据实际情况修改超声波发生子程序每次发送的脉冲宽度和两次测量的间隔时间，以适应不同距离的测量需要，系统调试完后应对测量误差和重复一致性进行多次实验分析，不断优化系统使其达到实际使用的测量要求。
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