?系統總體設計
??? 基于805lF330的音頻控制系統結構如圖l所示，它主要由8051F330單片機、衰減器模塊、控制模塊等部分組成。單片機以中斷方式向控制模塊發送控制信號，通過控制模塊改變衰減器衰減量，以產生所需衰減量的音頻信號。衰減器模塊是用于衰減音頻信號，采用電阻衰減器網絡進行設計；采用模擬開關CD4053來控制衰減量大小。上位PC機通過8051F330單片機控制衰減器模塊的衰減量，以達到控制音頻信號衰減量的目的。

2．1 音頻衰減器模塊
??? 信號衰減器是一類用于傳輸系統降低信號電平，使其不產生顯著畸變的無源網絡，用于信號源去耦，調節電路的傳輸電平，或緩沖阻抗變換的影響，改善阻抗匹配。衰減器已廣泛應用于無線電測試儀器、儀表、傳輸線、標準衰減器及郵電、通訊、信號載波、廣播電視、計算機等系統中，工作頻率可達到VHF(甚高頻)，適用于音頻信號衰減。衰減器結構是根據電阻排列形式可分為T、H、π、L、O型，最常用的有T型與π型，其衰減器結構如圖2所示。

??? 圖2中，zin、Zout分別為衰減器的輸入、輸出阻抗。在實際應用中，根據衰減器的輸入、輸出阻抗和所需衰減量計算電阻阻值。
2．2 控制模塊設計
??? 衰減電路控制模塊如圖3所示，根據若干組T型網絡構成衰減器的基本單元，其衰減量可根據需要計算組合；使用開關電路以切換若干組基本單元，其控制由數字控制部分傳送的二進制代碼來實現。若控制A1接通，則表示R1部分被短路，總衰減量為R2+R3；同理，若控制B1接通，則表示R2部分被短路，總衰減量為Rl+R3。

??? 控制模塊中的開關電路選用三組二路模擬開關CD4053，其引腳配置如圖4所示。圖中，VDD與VEE為電源端，應保持VDD>VEE，且VCD-VEE等于5 V、10 V或15 V均能正常工作；VSS為接地端；INH為使能端，低有效；A、B、C為控制位；XO、Xl、Y0、Yl、ZO、Z1為輸入端；X、Y、Z為輸出端。當INH=O時，各引腳邏輯關系如表l所示。

2.3 音頻信號源
??? C8051F330單片機內置一路10位電流數／模轉換器，可將數字信號轉化為模擬電流，輸出電流由IDAC數據寄存器決定一音頻信號采用DDS造波法生成，或讀取預先存儲在存儲器內的音頻信號，也可使用其他音頻信號源，在此不作贅述。由于C8051F330輸出的是電流信號，需要在輸出端和地之間接入一只電阻R4來得到電壓信號。

3 基于單片機的高精度音頻控制系統實例
??? 如圖5所示，將R1～R7的7級T形電阻衰減器串聯，組成基本音頻衰減器通路，采用一組數控開關切換若干組基本單元接入音頻通路或被短路接出，改變控制量。選用三組二路模擬開關CD4053作為數控開關切換各級衰減器接入音頻通路或被短路接出，改變控制量。

??? 以R7為例，當U5 CD413153的引腳A為高電平時，控制X引腳模擬接通X1引腳，控制節點h和g斷開，R7接入音頻通路產生相應衰減；U5 CD4053的A引腳為低電平時，X引腳模擬接通X0引腳，節點h和g接通短路，音頻信號不經過R7衰減器。為節省單片機I／O口，利用8位串入并出移位寄存器74HCl64向CD4053輸出控制信號實現集中多路輸出。單片機給74LSl64輸出QG～QA的控制信號，每位對應一級衰減器，若需接入某級衰減器，則對應位置為1；若不需接入該級衰減器，則該位置為0。
??? 應用使用7級衰減器，設定衰減值：R1=1 dB、R2=2 dB、R3=4 dB、R4=8 dB、R5=16 dB、R6=32 dB，R7=40 dB，則可以滿足O~103 dB，步進值為l的衰減需求。若要產生83 dB的衰減，則選接入Rl、R2、R4、R6、R7。相應地，電路中節點c和d短路，U3 CD4053的C引腳應為低電平，即QE=O，節點e與f短路，U4 CD4053的B引腳為低電平，即QC=0，對應控制信號為：0G～QA=llOl01l。若要產生29 dB的衰減，則選接入Rl、R3、R4、R5，衰減值為29 dB，對應控制信號為QG～QA=1011100。依次類推，可將O~103 dB范圍內每1 dB值對應控制信號編寫為數組，可預先存入C8051F330，使用時查表讀出即可。
??? 如果需要更大的衰減值，可采用更多級的衰減器。在軟件設計上，可利用中斷，待控制信號完全輸出后，再接通主信號通路，以避免產生不必要的噪聲，也避免程序跑飛。

??? 實際電路設計所需的衰減器衰減量以及前后級的阻抗匹配常常不同，市場上衰減器只有固定的衰減值、衰減量步進值及匹配阻抗。采用組合衰減器網絡，在實際運用中根據設計需要，自主設計所需衰減器的級數、衰減值組合，并靈活計算使用衰減器電阻值，具有極高的靈活性和可移植性；大大降低了設計成本，具有極高的實用價值。