PIC单片机的数码虚拟环绕声控制器设计

文章摘要：引言在智能娱乐技术快速发展的大背景下，消费者已经普遍希望营造家庭影院的声响效果。配置一套家庭影院音响系统，需要环绕声处理器和较大功率的AV功放，并且至少有5或6只音箱。而通过5、6只音箱来表现声像定位和营造环绕声效果，不仅对室内声学特性、音箱摆放和声音调校的要求较高，并且占用空间大，投资份额占到整个系统的一半以上，很难令广大消费者接受。随着虚拟环绕声技术的迅速发展和普及应用，仅使用2只音箱就能实现以往5只音箱才能产生的符合DolbyPro-Logic或Dolby Digital(AC-3)标准的环绕声场，有效地解决了家庭影院音响系统投资大、占地面积大的问题。本文设计了基于PIC单片机的数码虚拟

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　　引言

　　在智能娱乐技术快速发展的大背景下，消费者已经普遍希望营造家庭影院的声响效果。配置一套家庭影院音响系统，需要环绕声处理器和较大功率的AV功放，并且至少有5或6只音箱。而通过5、6只音箱来表现声像定位和营造环绕声效果，不仅对室内声学特性、音箱摆放和声音调校的要求较高，并且占用空间大，投资份额占到整个系统的一半以上，很难令广大消费者接受。

　　随着虚拟环绕声技术的迅速发展和普及应用，仅使用2只音箱就能实现以往5只音箱才能产生的符合DolbyPro-Logic或Dolby Digital(AC-3)标准的环绕声场，有效地解决了家庭影院音响系统投资大、占地面积大的问题。本文设计了基于PIC单片机的数码虚拟环绕声控制器，提供一种具有较高性价比、使用方便的红外遥控数码虚拟环绕声控制平台。该控制器具备很高的实用价值，已成功运用于深圳某音响企业。

　　1 硬件方案

　　1.1 主控芯片的选择

　　选择一款合适的单片机对于嵌入式系统设计是很重要的，选型基本原则是资源够用、性价比高、稳定易用。PIC16C57作为Microchip公司较早推出的PIC单片机，具有高速度、低价格、低功耗、抗干扰性强、易于开发使用等众多优点，在家电、仪表、工控、终端外设等方面的表现尤为突出。PICl6C57内置2K×12位EPROM、72字节RAM空间、1个定时器、看门狗，以及独立的数据和程序存储器总线。高性能的RISC结构决定它比一般的单片机更简单实用，符合选型要求。

　　I／O端口作为与外围电路连接的通道，也是选型时考虑的重点。其端口数量除了满足本设计要求之外，还应有一定余量以便日后功能扩展。PIC16C57提供20位I／O端口(RA0～RA3、RB0～RB7、RC0～RC7)，端口结构为CMOS互补推挽电路，驱动能力强。

　　1.2 系统结构设计

　　整体系统结构如图1所示。TV、RADIO、CD、VCD／DVD等音源输入到数码虚拟环绕声控制器中，通过音源选择、解码、虚拟处理变成两声道，输出至后续的AV功放或有源音箱。

　　控制器由PIC16C57单片机、音量音调调节电路、虚拟环绕声电路、红外遥控电路、键盘及VFD显示屏电路构成，其硬件电路框图如图2所示。(L1，R1)…(L4，R4)为4组输入音源，FL、FR为处理后的输出虚拟环绕声，CI、RLI、RRI、SUBI为扩展多声道输入(如DVD声道)，CO、RLO、RRO为对应输出，用户可通过多只音箱进行多种组合来实现5.1声道环绕声效果。

　　系统中与PIC16C57相连的外围电路模块有虚拟环绕声电路、音量音调调节电路、键盘、红外遥控模块、VFD显示模块及状态指示电路，如图3所示。I／O端口资源使用情况如表1所列。其中，RB6、RB7和虚拟环绕声调节电路的I2C接口连接，RC0～RC2三位I／O与音量音调调节电路的SPI接口相连，状态指示LED直接由I／O口驱动；同时，I／O端口接收红外命令和检测按键，并控制VFD显示模块实现状态显示。

　　2 功能模块设计

　　2.1 虚拟环绕声电路

　　家庭影院音响系统的核心之一是环绕声技术。本设计采用的虚拟环绕声技术能对多声道的信号进行虚拟处理，在两个平行放置的音箱中回放出来，让人感觉到环绕声的效果。虚拟环绕声技术中比较有名的为SRS公司的TruSurround、QSound公司的QSurround以及Aureal公司的A3D等方案。通过大量听音测试实验，在声音流畅性和准确度、对话可懂度、声像定位精确度等方面的比较，QSound公司的QSurround是声音定位、空间感和包围感最好的系统。

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