基于MK7A23P混合脉宽方式调节音量的警报器设计

　

概要：强的抗干扰能力，内含RC振荡器、WDT及复位电路，有ADC和PWM发生器，与其他系列单片机相比，省去了很多外围元件，且价格低廉，适于各种工业控制器。 因此利用MK7A23P设计的大功率警报器，整体电路简单、工作稳定，提高了生产能力和产品的竞争能力。1 利用MK7A23P组成的大功率警报器1．1 国际上通用的报警音源分析 表1中列出了国际上通用的几种报警音源的频率和用途。 报警音源虽然种类多，但可分为3大类：一是两种频率改变状态；二是频率快速连续改变状态；三是频率慢速渐变状态。图1表示典型的3种音源的波形图，这种波形可通过编程的方法得到高稳定度的音源。 通过分析可知所有的音源为占空比为50％的方波，因此可利用调节脉冲宽度的方法调节音量。1．2 常用的开关调节音量的方法及缺点 通常使用的脉宽方式调节音量的方法有两种：一是在音源信号的每个周期内按照衰减要求比例衰减高电平时间，实现脉宽调节。由于频率不变，因此基频不变，但平均电压降低从而可调节音量，如图2所示。这种方法如果使用硬件电路实现，则电路比较复杂，利用单片机实现，则进行乘除法计算，要求运行速度很快。 二是音源信号和占空比可调的信号相乘也可实现脉宽调节，但相乘的信号频率应在15 kHz以上，图3所示。

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随着报警器的多样化和广泛应用，有效地控制各种事故的发生。不同的应用场合要求不同的音源，因此对报警音源的种类要求越来越多。
    警报器输出音量大，通常在120 dB以上，因此输出功率大，如果音量调节采用线性方式，效率仅为40％～60％，损耗功率大所需要的散热片面积也大，不利于安装和节能。
    因此通常采用开关方式调节音量，效率可达85％～95％，但现有的警报器调节音量时音色改变，音量越小音色改变越大，且整体电路复杂。因此需要开发一种调节音量时音色不变、效率高、可产生多种报警音源，且电路简单的大功率报警器。
    文中分析了国际上通用的各种报警音源的基础上，提出了一种混合开关方式调节音量的方法，并利用MK7A23P单片机以脉宽方式调节音量，解决了上述问题。MK7A23P单片机具有较强的抗干扰能力，内含RC振荡器、WDT及复位电路，有ADC和PWM发生器，与其他系列单片机相比，省去了很多外围元件，且价格低廉，适于各种工业控制器。
    因此利用MK7A23P设计的大功率警报器，整体电路简单、工作稳定，提高了生产能力和产品的竞争能力。

1 利用MK7A23P组成的大功率警报器
1．1 国际上通用的报警音源分析
    表1中列出了国际上通用的几种报警音源的频率和用途。

    报警音源虽然种类多，但可分为3大类：一是两种频率改变状态；二是频率快速连续改变状态；三是频率慢速渐变状态。图1表示典型的3种音源的波形图，这种波形可通过编程的方法得到高稳定度的音源。

    通过分析可知所有的音源为占空比为50％的方波，因此可利用调节脉冲宽度的方法调节音量。
1．2 常用的开关调节音量的方法及缺点
    通常使用的脉宽方式调节音量的方法有两种：一是在音源信号的每个周期内按照衰减要求比例衰减高电平时间，实现脉宽调节。由于频率不变，因此基频不变，但平均电压降低从而可调节音量，如图2所示。这种方法如果使用硬件电路实现，则电路比较复杂，利用单片机实现，则进行乘除法计算，要求运行速度很快。

    二是音源信号和占空比可调的信号相乘也可实现脉宽调节，但相乘的信号频率应在15 kHz以上，图3所示。