CN209947434U - 一种基于双pwm技术的单片机音频播放电路 - Google Patents
一种基于双pwm技术的单片机音频播放电路 Download PDFInfo
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Abstract
本申请涉及人工智能控制电路技术领域，尤其涉及一种基于双PWM技术的单片机音频播放电路，所述电路包括信号获取模块、低通滤波模块、音频功率放大芯片以及音频播放装置，所述信号获取模块的第一输入端用于获取第一PWM音频信号，所述信号获取模块的第二输入端用于获取第二PWM音频信号,所述低通滤波模块的输入端与信号获取模块的输出端连接，对获取的第一PWM音频信号和第二PWM音频信号进行滤波并输送至音频功率放大芯片，所述音频功率放大芯片的输入端与低通滤波模块的输出端连接，用于放大滤波后的音频信号并通过所述音频播放装置输出。通过此电路使得本申请使用普通单片机即可获得16位音频数据的精度输出，并且制作成本低廉，可广泛应用。
Description
【技术领域】
本申请涉及人工智能控制电路技术领域，尤其涉及一种基于双PWM技术的单片机音频播放电路。
【背景技术】
脉宽调制技术(PWM,Pulse Width Modulation)具有简单、易于实现等优点，被广泛应用于将数字音频流转换成音频信号。许多低成本的单片机都有专用的PWM控制器，可以用于多种用途。PWM信号的产生，一般由单片机通过定时器产生，定时器的时钟输入来源比较多，还可以通过预分频器配置分频值。定时器有自动装载初始值的功能，当计数完毕能用程序设定的初值复位计数器，从而让定时器按照这个设定的周期继续工作。
然而，由于单片机的工作频率有限，PWM周期限制了它的分辨率，要想通过单片机播放的音频更加真实，即想要高频率与高分辨率，比如要得到CD音质的分辨率，起码要16位精度的分辨率和44.1KHz频率，这个一般廉价的单片机是做不到，现有的单片机只能在相对较高的频率下做到8位分辨率。
为此，本申请提供一种基于双PWM技术的单片机音频播放电路。
【发明内容】
为解决现有的普通单片机不能做到16位音频数据的精度输出的问题，本申请提供一种基于双PWM技术的单片机音频播放电路，其制作成本低廉，应用广泛。
本申请为解决其技术问题所采用的技术方案：
一种基于双PWM技术的单片机音频播放电路，所述电路包括信号获取模块、低通滤波模块、音频功率放大芯片以及音频播放装置，所述信号获取模块的第一输入端用于获取第一PWM音频信号，所述信号获取模块的第二输入端用于获取第二PWM音频信号,所述低通滤波模块的输入端与信号获取模块的输出端连接，对获取的第一PWM音频信号和第二PWM音频信号进行滤波并输送至音频功率放大芯片，所述音频功率放大芯片的输入端与低通滤波模块的输出端连接，用于放大滤波后的音频信号并通过所述音频播放装置输出。
如上所述的一种基于双PWM技术的单片机音频播放电路，所述信号获取模块包括RC积分电路,所述RC积分电路包括电阻R1、R4和电容C3，所述电阻R1的一端为信号获取模块的第一输入端，用于获取所述第一PWM音频信号，所述电阻R4的一端为信号获取模块的第二输入端，用于获取所述第二PWM音频信号，其另一端与电阻R1的另一端连接，为信号获取模块的输出端，所述电阻R4与电阻R1的公共端与地端之间设置有电容C3。
如上所述的一种基于双PWM技术的单片机音频播放电路，所述低通滤波模块包括由电阻R2和电容C4组成的低通滤波器电路，所述电阻R2的一端与所述信号获取模块的输出端连接，其另一端与地端之间设置有电容C4。
如上所述的一种基于双PWM技术的单片机音频播放电路，所述音频功率放大芯片的反相输入端与低通滤波模块的输出端之间串联有电容C1与电阻R3,音频功率放大芯片的同相输入端与地端之间串联有电容C2与电阻R5，音频功率放大芯片的音频使能端用于获取音频源使能信号，音频功率放大芯片的正差分输出端SPKP和负差分输出端SPKN与所述音频播放装置相连。
如上所述的一种基于双PWM技术的单片机音频播放电路，所述音频播放装置为喇叭。
与现有技术相比，本申请的有益效果在于，本申请通过将16位音频数据拆分为高8位与低8位，分别送到两个PWM模块，由两个PWM模块分别输出高8位的PWM音频信号和低8位的PWM音频信号，通过RC积分电路混合信号后通过低通滤波电路低通滤波，最后进入音频功率放大后通过喇叭输出，通过此电路使得本申请使用普通单片机即可获得16位音频数据的精度输出，并且制作成本低廉，可广泛应用。
【附图说明】
图1是本申请的音频播放电路的方框图；
图2本申请的音频播放电路工作原理示意图；
图3是本申请的音频播放电路的电路原理图；
图4是本申请的音频数据解码过程示意图；
图5是本申请的音频播放电路的工作流程图。
【具体实施方式】
下面将结合附图及具体实施例对本申请作进一步说明。
请参看附图1，该图为本申请的音频播放电路的方框图，所述音频播放电路包括信号获取模块、低通滤波模块、音频功率放大芯片以及音频播放装置，所述信号获取模块的第一输入端用于获取第一PWM音频信号，所述信号获取模块的第二输入端用于获取第二PWM音频信号,所述低通滤波模块的输入端与信号获取模块的输出端连接，对获取的第一PWM音频信号和第二PWM音频信号进行滤波并输送至音频功率放大芯片，所述音频功率放大芯片的输入端与低通滤波模块的输出端连接，用于放大滤波后的音频信号并通过所述音频播放装置输出。
本实施例中，音频数据采用16位ADPCM单声道WAV格式，存储在FLASH芯片中在需要发声的时候读取相应音频数据，并通过ADPCM解码，得到原始音频数据，输送到PWM模块。ADPCM源于微软的Windows，是一种自适应差分脉码调制技术。一般的WAV文件就是使用它来编码的，WAV是Windows上的标准音频格式。ADPCM算法已被标准化，现行使用的是IMA-ADPCM，即IMA组织制订的ADPCM算法，此算法比较简单，但却有较高的压缩比，可对音频数据在毫无损失的前提下，将数据量压缩为原来的1/4,其解码过程请参看附图4。
为提高PWM的频率和分辨率，在硬件条件有限的情况下。本实施例同时使用两个8位PWM模块并行工作，并得到16位分辨率,具体请参看附图2，该图为本申请的工作原理图，通过将16位数据拆分为高8位与低8位音频数据，分别送到两个PWM模块，高频的PWM信号在输出前衰减1/256倍，再与低位PWM输出混合信号，在混合滤波器中输出对应的模拟电平，即还原音频信号。
请参看附图3，该图为本申请的频播放电路的电路原理图,所述信号获取模块包括RC积分电路,所述RC积分电路包括电阻R1、R4和电容C3，所述电阻R1的一端为信号获取模块的第一输入端，用于获取所述第一PWM音频信号，所述电阻R4的一端为信号获取模块的第二输入端，用于获取所述第二PWM音频信号，其另一端与电阻R1的另一端连接，为信号获取模块的输出端，所述电阻R4与电阻R1的公共端与地端之间设置有电容C3。所述低通滤波模块包括由电阻R2和电容C4组成的低通滤波器电路，所述电阻R2的一端与电阻R1和电阻R4的连接点连接，其另一端与地端之间设置有电容C4。RC积分电路用于对输入的PWM方波信号通过调制脉冲宽度来改变周期内的占空比以实现正弦波的转换，输出模拟信号，低通滤波电路对该模拟信号进行滤波，并将该滤波后的音频信号输送到音频功放芯片放大。
进一步地，所述音频功率放大芯片的反相输入端与电阻R2之间串联有电容C1与电阻R3,音频功率放大芯片的同相输入端与地端之间串联有电容C2与电阻R5，音频功率放大芯片的音频使能端用于获取音频源使能信号，音频功率放大芯片的正差分输出端SPKP和负差分输出端SPKN与所述音频播放装置相连。低音频带的音频信号通过音频功率放大，最后由音频播放装置输出。本实施例中，所述音频播放装置为喇叭。
请参看附图5，该图为本申请的音频播放电路工作流程图，设置PWM工作频率并初始化PWM模块，使单片机输出两路独立的PWM信号。按播放音频数据的要求设置定时器定时时间间隔，并产生中断信号。当中断信号到来时，根据音频数据更换新的PWM脉宽调制值，使其作用在混合滤波器并输出对应的模拟电平，即还原音频信号，音频信号再经音频功率放大，最有由喇叭输出声音。
通过使用本申请的音频播放电路可使普通单片机获得16位音频数据的精度输出，一方面不用使用更高级的单片机，相对降低了单片机成本；另一方面也不用使用外围音频处理芯片，所有的播放控制由单片机系统高度自由调用，有效地减少与外围音频处理芯片的操作，优化制作成本，系统也更加稳定和高效。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请实施的范围，其他凡其原理和基本结构与本申请相同或近似的，均在本申请的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于双PWM技术的单片机音频播放电路，其特征在于：所述电路包括信号获取模块、低通滤波模块、音频功率放大芯片以及音频播放装置，所述信号获取模块的第一输入端用于获取第一PWM音频信号，所述信号获取模块的第二输入端用于获取第二PWM音频信号,所述低通滤波模块的输入端与信号获取模块的输出端连接，对获取的第一PWM音频信号和第二PWM音频信号进行滤波并输送至音频功率放大芯片，所述音频功率放大芯片的输入端与低通滤波模块的输出端连接，用于放大滤波后的音频信号并通过所述音频播放装置输出。
2.根据权利要求1所述的一种基于双PWM技术的单片机音频播放电路，其特征在于：所述信号获取模块包括RC积分电路,所述RC积分电路包括电阻R1、R4和电容C3，所述电阻R1的一端为信号获取模块的第一输入端，用于获取所述第一PWM音频信号，所述电阻R4的一端为信号获取模块的第二输入端，用于获取所述第二PWM音频信号，其另一端与电阻R1的另一端连接，为信号获取模块的输出端，所述电阻R4与电阻R1的公共端与地端之间设置有电容C3。
3.根据权利要求1所述的一种基于双PWM技术的单片机音频播放电路，其特征在于：所述低通滤波模块包括由电阻R2和电容C4组成的低通滤波器电路，所述电阻R2的一端与所述信号获取模块的输出端连接，其另一端与地端之间设置有电容C4。
4.根据权利要求1所述的一种基于双PWM技术的单片机音频播放电路，其特征在于：所述音频功率放大芯片的反相输入端与低通滤波模块的输出端之间串联有电容C1与电阻R3,音频功率放大芯片的同相输入端与地端之间串联有电容C2与电阻R5，音频功率放大芯片的音频使能端用于获取音频源使能信号，音频功率放大芯片的正差分输出端SPKP和负差分输出端SPKN与所述音频播放装置相连。
5.根据权利要求1所述的一种基于双PWM技术的单片机音频播放电路，其特征在于：所述音频播放装置为喇叭。
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| CN201921216213.2U CN209947434U (zh) | 2019-07-30 | 2019-07-30 | 一种基于双pwm技术的单片机音频播放电路 |
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Publications (1)
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2019
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