含AT89C52芯片51单片机温控风扇的5.1环绕声音频功放系统设计（Altium designer原理图、PCB板，proteus仿真，keil5）

一、5.1环绕声概述

5.1 环绕声是一种使用六声道环绕技术的多声道音频技术。该技术使用 5 个全带宽通道，工作频率为 3-20,000 赫兹，针对左前，右，中，右和左环绕，以及一个低频扬声器通道，工作频率为 3-120 赫兹低频效应。

5.1 环绕声技术被认为是提供真正环绕声效果的扬声器所需的最低要求。它被认为是行业标准，并受到所有 DVD，视频游戏和许多其他类型媒体的支持。

5.1 环绕声的成本可能因频道和配置而异，但在提供最佳音效方面，仍被认为比其他技术便宜。由于 5.1 环绕声具有更多音频扬声器用于输出和录音具有更多音频通道，因此它为用户的聆听体验提供更逼真的声音和更深入的声音。对于中心定位的观众，5.1 环绕声有助于正确定位并从所有音频源带来均衡。它也被认为是有损声音格式的支柱，也是家庭影院运动的关键组成部分。5.1 环绕声系统的示例包括 DTS，Dolby Digital 等。

目前，5.1 环绕声是家庭影院和商业电影院的首选布局。它非常适合中小型房间，以实现逼真的真实环绕声效果。对于音乐和数字广播，5.1 环绕声被认为是标准音频技术。

（补充:x.y.z代表x个平面全款带音响，y个低频音响，z个顶部音响；比如7.1.2有7个平面全款带音响，1个低频音响，2个顶部音响）

二、模块原理与电路设计规划

1. 重低音【低音提升，增大低音提升放大倍数（去除音调控制部分多余器件，用纯电路元件代替电位计，稍微更改参数值，提升音调控制部分Au），降低总放大倍数（前置放大器更换为一个单纯的滤波电路），形成重低音的渲染效果，优化听觉感受】（人耳对低音频是不敏感的，所以需要较强的低音来产生震动效果）
2. 五声道（不包括重低音声道）【左、中、右、左环绕、右环绕】（五个扬声器位置对应五个声音收集装置摆放位置）
3. 散热；自己用装上去的按钮设置温控风扇阈值(本实验设置的阈值分别是20和30），利用脉冲宽度的不同来控制风扇转速档位的不同。具体有两个档位，温度低于设置的下限阈值时风扇几乎不转，温度处于设置的下限阈值和上限阈值之间时风扇一档转动，温度大于设置的温度上限阈值时风扇二档转动。

       我本来打算用arduino（MCU ATmega328P）进行散热模块的配置，但是有一个关键端口一直显示高电平，就改用51单片机的MCU芯片AT89C52进行散热的仿真。电路里是微型元件，实物图可等效为：

六、成本分析

成品的组装需要1个PCB板子，一个AT89C52芯片，一块7SEG-MPX4-CC显示屏，一个74HC573锁存器，一个DS18B20温度传感器，一个Fan-DC微型散热风扇，以及若干开关，按钮，插口和各种电路元件。

1、PCB板：每片板子大概64块

2、一个AT89C52芯片淘宝卖6块钱左右

3、一个四位显示屏7块以内价格不等，便宜的只要2块左右

4、一个74HC573锁存器淘宝1到3块

5、一个DS18B20温度传感器淘宝2块左右

6、散热风扇淘宝卖两三块

7、电阻共5块钱、电容共5块钱、插口共18块钱、开关共29块左右、运放共10块钱、三极管共3块钱，合计淘宝封顶70块左右

8、扬声器和声音收集装置看具体需求购买，选小型便宜的各十块，共二十块。

设计耗时三天，实现所需成本合计170块左右，主要花费在PCB板制作和电路元件预算上。

七、与已给音频功率放大器的比较分析

       已给音频放大器为单声道，一输入一输出；自主设计的音频功率放大器新加了五个声道，并且五个声道里有一个声道通过电路架构和元件参数的修改，成为了重低音声道。另外，自主设计的电路通过MCU芯片AT89C52和代码hex文件增加了电路的温控风扇散热模块。

八、自主设计总结

       这次自主设计，我怀揣着巩固自己电路知识和熟练掌握软件使用的想法，决定设计一个比较复杂的电路。刚开始的时候还是很迷茫的，因为没有前车之鉴的缘故，完全不知道要从什么方向入手，好在之前认真学习了proteus和protel相关使用方法的知识，所以我对自己还是比较自信的。

       通过查阅资料，我初步决定先做一个多声道的系统，因为之前万达看电影的体验，我对多声道相关知识还是有一定了解的，要做就往难的做，就选择了尽力做一个模拟5.1环绕声系统的简易电路，后面我想着再给电路加些东西，就决定用arduino的芯片做个温控风扇，但是proteus里ATmega328P芯片有一个关键端口一直是高电平，同样的代码在uno r3里能跑，可是在proteus里就跑不了，也不知道是我的问题还是软件的问题，后来借鉴网上用51单片机的芯片来做温控风扇，因为现成的资源基本都是要钱的，所以电路也是自己摸索着搭，代码很长，还都是汇编，最后也是东拼西凑搞了款勉强能用的。

       由于电路有些元件并没有封装，所以我自己尝试制作了原理图的库和PCB的库，也是同样的，由于不熟悉和知识不完善的缘故，遇到了很多麻烦，比如尺寸设置不合适，多个库的保存问题（我原来以为一个元件是一个库），还有最严重的阻碍莫过于我压根就不知道两个库做完还要链接，这使我当时一度想要更改设计方案，避过库的制作。好在最后还是搞完了。

      这次自主设计确实是花费了很多精力，这使我对软件已经基本掌握，对于相关知识也是印象更加深刻，希望这些知识对我以后有所帮助。

九、附录(用到的软件、借鉴的网站与上传的文件)

1、用到的软件：Proteus7.10，Altium Designer 20.0.9，keil uVision5

2、借鉴的网站：

(1)51单片机温控风扇：

http://www.51hei.com/bbs/dpj-158956-1.html

(2)Time step too small问题的解决：

https://blog.csdn.net/weixin_42730997/article/details/89287761

(3)Altium Designer 20 (AD20)B站教程：

https://www.bilibili.com/video/BV1ei4y1L7TU?p=24&vd_source=78c38101e636526e96bd8d352c6f12bf

（等很多相关知识与相关问题解决方法的网站）

3、上传的文件（除此报告外）：

（1）DIY温控风扇de库.zip

（2）audio PCB.zip

（3）自主设计proteus仿真文件.zip

（4）MCU代码.zip