康輝 畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文論文)題目：基于單片機(jī)的音樂播放器設(shè)計(jì)題目：基于單片機(jī)的音樂播放器設(shè)計(jì)系 別 光電信息系 專 業(yè) 光電信息工程 班 級(jí) B110106 姓 名 康輝 學(xué) 號(hào) B11010609 導(dǎo) 師 鞏蕾 2015 年 5 月西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書系別 光電信息系 專業(yè) 光電信息工程 班 B110106 姓名 康輝 學(xué)號(hào) B11010609 1.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：基于單片機(jī)的音樂盒播放器設(shè)計(jì) 2.題目背景和意義：語(yǔ)音及音樂播放在儀器儀表、家用電器及各種玩具中應(yīng)用非常廣泛。掌

2、握基于單片機(jī)的語(yǔ)音存儲(chǔ)、編碼、解碼及播放對(duì)提高學(xué)生的電子類產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力有很大的幫助。本課題使用語(yǔ)音芯片來(lái)存儲(chǔ)播放語(yǔ)音片段，在單片機(jī)的控制下實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音播放、音量控制、循環(huán)等功能。3.設(shè)計(jì)(論文)的主要內(nèi)容（理工科含技術(shù)指標(biāo)）：1）編解碼的一些基本原理； 2）畫出硬件原理圖，包括單片機(jī)、語(yǔ)音芯片和鍵盤；3）畫出軟件流程圖，采用單片機(jī) C 語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言進(jìn)行編程；實(shí)現(xiàn)自行定義按鍵盤，當(dāng)有鍵按下時(shí)，能相應(yīng)的播放出歌曲。有一個(gè)停止鍵能控制音樂的播放； 4）完成硬件與軟件調(diào)試綜合調(diào)試，實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能。4.設(shè)計(jì)的基本要求及進(jìn)度安排（含起始時(shí)間、設(shè)計(jì)地點(diǎn)）： (1) 畢業(yè)設(shè)計(jì)的態(tài)度端正、認(rèn)真，目的明確； (2)

3、按照西安工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）撰寫規(guī)范撰寫論文； (3) 論文的字?jǐn)?shù)要求 15000 字以上； (4) 參考文獻(xiàn) 15 篇以上； (5) 按照任務(wù)書的要求、進(jìn)度完成相應(yīng)的工作； (6) 按照老師所指定的時(shí)間向老師匯報(bào)所做的工作情況。 (7) 不懂的問題應(yīng)及時(shí)與老師討論。 畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)度安排： 1-4 周：方案論證，完成開題報(bào)告，進(jìn)行開題答辯。 5-8 周：設(shè)計(jì)算法流程，編制程序。完成中期報(bào)告和外文翻譯，準(zhǔn)備中期答辯。 9-13 周：調(diào)試。 14 周：書寫論文，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。5.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的工作量要求 實(shí)驗(yàn)（時(shí)數(shù)）*或?qū)嵙?xí)（天數(shù)）：上機(jī) 100 小時(shí)以上 圖紙（幅面和張數(shù)）*： 其他

4、要求：論文字?jǐn)?shù)約 15000 字，其中參考文獻(xiàn)不少于 15 篇，外文不少于 3 篇， 不少于 3000 字的文獻(xiàn)翻譯 1 篇。 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 學(xué)生簽名： 年 月 日 系主任審批： 年 月 日說(shuō)明：1 本表一式二份，一份由學(xué)生裝訂入附件冊(cè)，一份教師自留。2 帶*項(xiàng)可根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)選填?；趩纹瑱C(jī)的音樂盒播放器設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的音樂盒播放器設(shè)計(jì)摘要摘要基于單片機(jī)的音樂盒，利用 VS1003 語(yǔ)音芯片和 LCD12864 液晶顯示屏來(lái)實(shí)現(xiàn)音樂解碼和顯示播放曲目的信息，以及利用 PAM8403 實(shí)現(xiàn)功率放大。本文闡述一種基于 STC12C5A60S2 單片機(jī)的一種音樂播放器系統(tǒng),通過按鍵來(lái)控

5、制音樂的播放/暫停和上一曲/下一曲等功能。著重給出了硬件系統(tǒng)的各部分電路以及軟件流程設(shè)計(jì)的基本思想。著重闡述了 STC12C5A60S2 單片機(jī)的基本功能、最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)、按鍵設(shè)計(jì)、VS1003 音樂芯片的基本功能與設(shè)計(jì)思路以及軟件程序的整體設(shè)計(jì)方案。該電路設(shè)計(jì)新穎、功能強(qiáng)大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。并且基于 STC12C5A60S2 單片機(jī)和 VS1003語(yǔ)音芯片組合的音樂播放器在生活中的有很強(qiáng)的實(shí)用性和廣泛的適用性。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：增強(qiáng)型 8051 單片機(jī)；液晶顯示；按鍵控制；解碼；音樂播放器Music Box Player Based on MicrocontrollerAbstractMusic Bo

6、x is based on Microcontroller，use VS1003 voice chip and LCD12864 LCD monitor to achieve music decoding and display playing track information, and the use of PAM8403 achieve power amplification.This paper describes a music player system of a microcontroller based STC12C5A60S2, to through the key cont

7、rol the music playback/pause and previous / next track functions. Emphasis is given for each part of the circuit of hardware systems and the basic idea of software process design, The basic function of STC12C5A60S2 Microcontroller minimum system design, button design.VS1003 chip music basic function

8、s and design ideas as well as the overall design of the software program. The circuit design is novel, powerful, simple structure. Music player consists of STC12C5A60S2 microcontroller and VS1003 voice chip ,has a strong practical and broad applicability in life.Key Words：Single-Chip Microcomputer o

9、f enhanced 8051; LCD; button control; decoding; Music Player目目 錄錄1 緒論緒論.11.1 題目背景及研究意義.11.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r.11.3 主要技術(shù)指標(biāo).21.4 本文主要研究?jī)?nèi)容.22 方案論證方案論證.32.1 設(shè)計(jì)要求.32.2 主控器部分.3方案一.3方案二.42.3 音樂芯片部分.5方案一.5方案二.62.4 液晶顯示部分.82.5 功放部分.92.6 系統(tǒng)方案.102.7 本章小結(jié).113 硬件電路設(shè)計(jì)硬件電路設(shè)計(jì).123.1 Altium Designer 介紹 .123.2 STC12C5A60S2 的概況.

10、133.3 單片機(jī)最小系統(tǒng).18電源電路.18振蕩電路.19單片機(jī)最小系統(tǒng)電路.203.4 其他部分電路.213.5 選擇鍵盤監(jiān)測(cè)方法.233.6 整體電路.243.7 本章總結(jié).244 軟件電路軟件電路.254.1 STC 單片機(jī)開發(fā)環(huán)境介紹.254.2 VS1003 芯片程序.264.3 總程序.284.4 本章小結(jié).285 系統(tǒng)試驗(yàn)及調(diào)試系統(tǒng)試驗(yàn)及調(diào)試.295.1 硬件調(diào)試.295.2 軟件調(diào)試.305.3 綜合測(cè)試.305.4 本章小結(jié).316 結(jié)結(jié) 論論.32參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).34致謝致謝.36畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明.37畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明畢

11、業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明.38附錄附錄 A 電路原理圖電路原理圖.39附錄附錄 B 總程序總程序 .421 緒論緒論1.1 題目背景及研究意義題目背景及研究意義當(dāng)在進(jìn)入 21 世紀(jì)后,單片機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展正朝著高性能和多品種方向，并且發(fā)展趨勢(shì)是進(jìn)一步朝著 CMOS 化、小體積、低功耗、大容量、高性能、低價(jià)格以及外圍的電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方面去發(fā)展1。單片機(jī)的應(yīng)用的重要意義還是在于它是從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。過去必須要由模擬電路或者數(shù)字電路才可以實(shí)現(xiàn)的大部分的功能，現(xiàn)在已能完全可以用單片機(jī)通過軟件的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)了。單片機(jī)可以說(shuō)滲透到了我們生活的各個(gè)方面，幾乎難以找到哪個(gè)領(lǐng)域里沒有單

12、片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈中的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)里安裝的各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)里的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸方面，工業(yè)自動(dòng)化過程中實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理方面，民用的高檔轎車的安全保障系統(tǒng)，攝像機(jī)、錄像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)所涉及的控制方面，這些全都是離不開單片機(jī)的2。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，人類所接觸的信息也在不斷增加并且日益復(fù)雜。面對(duì)浩如煙海的信息，人們已經(jīng)能夠利用計(jì)算機(jī)等工具高效準(zhǔn)確地對(duì)之進(jìn)行處理，但要想將處理完的信息及時(shí)，清晰地傳遞給別人，還必須通過尋求更加卓越的顯示技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)技術(shù)與液晶顯示技術(shù)的結(jié)合，使信息傳輸交流向著智能可視化方向迅速發(fā)展3。隨著人類社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)視覺、聽覺方面的享受提出了越來(lái)越

13、高的要求。小小的音樂盒可以給人們帶來(lái)美好的回憶，提高人們的精神文化享受。傳統(tǒng)音樂盒多是機(jī)械型的，體積笨重，發(fā)音單調(diào)，不能實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r在在國(guó)內(nèi)外都已經(jīng)得到了充分的發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的單片機(jī)年需求量已達(dá) 1-3 億片，且每年以大約 16%的速度增長(zhǎng)，但相對(duì)于世界市場(chǎng)我國(guó)的占有率還不到 1%。特別是沿海地區(qū)的電子廠，其產(chǎn)品多數(shù)要用到單片機(jī)，并不斷地向內(nèi)地輻射，這說(shuō)明單片機(jī)應(yīng)用在我國(guó)才剛剛起步，有著廣闊的前景。這種基于單片機(jī)的音樂播放器都非常流行4。據(jù)網(wǎng)絡(luò)公司 Jupiter Media MetriX 的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：使用基于單片機(jī)音樂播放器(無(wú)論是離線播放器還是

14、網(wǎng)絡(luò)播放器)的家庭用戶從 2011 年 10 月的 33200萬(wàn)猛增到 2012 年的 41700 萬(wàn)以單片機(jī)為基礎(chǔ)的音樂播放器設(shè)計(jì)成本低、音質(zhì)效果好，值得推廣5。擴(kuò)展功能強(qiáng)大的音樂播放器是未來(lái)音樂播放器的發(fā)展趨勢(shì)，體積小，攜帶方便而且功能又強(qiáng)大，這也是現(xiàn)在所有電子產(chǎn)品的未來(lái)。1.3 主要技術(shù)指標(biāo)主要技術(shù)指標(biāo)（1）語(yǔ)音存儲(chǔ)及編解碼的基本原理； （2）用 Altium designer 畫出硬件原理圖，包括單片機(jī)、語(yǔ)音芯片和鍵盤；（3）畫出軟件流程圖，采用單片機(jī) C 語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言進(jìn)行編程；實(shí)現(xiàn)自定義按鍵，當(dāng)有鍵按下時(shí)，能相應(yīng)的播放出歌曲；有一個(gè)停止鍵能控制音樂的播放。 （4）完成硬件與軟件調(diào)試

15、綜合調(diào)試，實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能。1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容本文主要研究?jī)?nèi)容本文分為五部分來(lái)介紹該設(shè)計(jì)的詳細(xì)方法：第一章緒論總體的介紹本次設(shè)計(jì)的背景，以及技術(shù)指標(biāo)；第二章將從硬件部分的選取開始，分別陳述了單片機(jī)、音樂芯片、LCD、功放的選取，以及硬件電路的整體設(shè)計(jì)方案；第三章從硬件部分的設(shè)計(jì)做以介紹，主要包括單片機(jī)最小電路的設(shè)計(jì)，音樂芯片的周圍電路設(shè)計(jì)，顯示屏的電路設(shè)計(jì)，功放的電路設(shè)計(jì)，控制按鈕的電路設(shè)計(jì)；第四章講述了軟件部分的設(shè)計(jì)思路以及各部分程序的設(shè)計(jì)方法；第五章介紹了整體的軟件和硬件的分別調(diào)試和綜合調(diào)試。2 方案論證方案論證2.1 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求（1）語(yǔ)音存儲(chǔ)及編解碼的基本原理； （2）用Alti

16、um designer畫出硬件原理圖，包括單片機(jī)、語(yǔ)音芯片和鍵盤；（3）畫出軟件流程圖，采用單片機(jī) C 語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言進(jìn)行編程；實(shí)現(xiàn)自行定義按鍵盤，當(dāng)有鍵按下時(shí)，能相應(yīng)的播放出歌曲。有一個(gè)停止鍵能控制音樂的播放； （4）完成硬件與軟件調(diào)試綜合調(diào)試，實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能。2.2 主控器部分主控器部分方案一采用 AT89C52 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)軟件編程的自由度大，可通過編程實(shí)現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制。而且體積小，硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，安裝方便。既可以對(duì) U 盤進(jìn)行讀寫操作，又可對(duì) VS1003 模塊進(jìn)行 SPI 通信控制。另外 AT89C52 在工業(yè)控制上也有著廣泛的應(yīng)用，編程技術(shù)及外圍功能電路的配合使用

17、都很成熟。ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89C52 單片機(jī)采用高性能的靜態(tài) 80C51 設(shè)計(jì)，由先進(jìn)工藝制造，并帶有非易失性 Flash 程序存儲(chǔ)器。它是一種高性能、低功耗的8 位 CMOS 微處理芯片，市場(chǎng)應(yīng)用最多6。主要性能特點(diǎn)有： 8KB Flash ROM，可以擦寫 1000 次以上，數(shù)據(jù)保存 10 年。 256 字節(jié)內(nèi)部 RAM。 電源控制模式 時(shí)鐘可停止和恢復(fù)； 空閑模式； 掉電模式。 6 個(gè)中斷源。 4 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)。 4 個(gè) 8 位 I/O 口。 全雙工增強(qiáng)型 UART。 3 個(gè) 16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，T0、T1（標(biāo)準(zhǔn) 80C51）和增加的 T2（捕獲和比較）。 全靜態(tài)工作方式：

18、024MHz。方案二采用 STC12C5A60S2 八位單片機(jī)實(shí)現(xiàn)7。STC12C5A60S2 單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)，12 時(shí)鐘/機(jī)器周期和 6 時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇。 主要性能特點(diǎn)有： 增強(qiáng)型 8051 單片機(jī)，6 時(shí)鐘/機(jī)器周期和 12 時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051; 工作頻率范圍：040MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 080MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá) 48MHz; 用戶應(yīng)用程序空間為 60K 字節(jié); 片上集成 512 字節(jié) RAM; 通用 I/O 口（32 個(gè)）復(fù)位后為：P

19、1/P2/P3 是準(zhǔn)雙向口， P0 口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時(shí)，需加上拉電阻。 ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無(wú)需專用編程器，無(wú)需專用仿真器，可通過串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下載用戶程序; 具有看門狗功能; 共 3 個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。即定時(shí)器 T0、T1、T2; 外部中斷 4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒; 掉電模式：典型功耗0.1A,可由外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行原程序； 空閑模式：典型功耗 2mA 典型功耗； 正常工作模式：典

20、型功耗 4mA7mA 典型功耗；STC12C5A60S2 和 AT89C52 外形對(duì)比，如圖 2.1 所示：圖 2.1 STC12C5A60S2 和 AT89C52 外形對(duì)比由于讀寫 U 盤數(shù)據(jù)需要大量緩存和大量空間，速度快。而 AT89C51 讀寫速度慢，內(nèi)部程序 FLASH 空間只有 8K，且 RAM 只有256Bit。STC12C5A60S2 內(nèi)部有 60K 的程序 FLASH 空間和 1280Bit 的 RAM,能滿足本次設(shè)計(jì)的要求，主頻速度是普通的 AT89C51 的 12 倍。并且支持在線編程，使用很方便，燒寫程序的時(shí)候不用再反復(fù)插拔單片機(jī)，使單片機(jī)的壽命大大增長(zhǎng)，并且結(jié)合本課題要

21、求的多功能，體積小，靈敏度高等特點(diǎn)，因而本設(shè)計(jì)采用 STC12C5A60S2 單片機(jī)作為本課題的單片機(jī)。2.3 音樂芯片部分音樂芯片部分方案一采用 WT588D 語(yǔ)音芯片，具有獨(dú)特的單片機(jī)功能，功能多、音質(zhì)好、應(yīng)用范圍廣、性能穩(wěn)定是 WT588D 系列語(yǔ)音單片機(jī)的特長(zhǎng)，彌補(bǔ)了以往各類語(yǔ)音芯片應(yīng)用領(lǐng)域狹小的缺陷，MP3 控制模式、按鍵控制模式、按鍵組合控制模式、并口控制模式、一線串口控制模式、三線串口控制模式以及三線串口控制I/O 口擴(kuò)展輸出模式，讓應(yīng)用人員能將產(chǎn)品投放在幾乎可以想象得到的場(chǎng)所8。作為一款以語(yǔ)音為基礎(chǔ)的芯片，對(duì)音質(zhì)的追求當(dāng)然也是精益求精的，完全支持6K-22KHz 采樣率的音頻加

22、載，芯片的獨(dú)到之處便是將加載的音頻音質(zhì)幾乎完整無(wú)損的展現(xiàn)出來(lái)。WT588D 系列語(yǔ)音單片機(jī)能通過配套軟件 WT588D Voice-Chip 輕而易舉的做到語(yǔ)音組合播放、插入完美的陶冶靜音。靜音的時(shí)長(zhǎng)控制得絕無(wú)絲毫誤差?？煽刂频恼Z(yǔ)音地址位能達(dá)到 220 個(gè)。每個(gè)地址位里能加載可組合語(yǔ)音為 128 段語(yǔ)音。WT588D 系列語(yǔ)音單片機(jī)模塊內(nèi)置 SPI-FLASH 存儲(chǔ)器，WT588D 系列語(yǔ)音單片機(jī)芯片可根據(jù)實(shí)際用法外置 SPI-FLASH 存儲(chǔ)器，眾多的控制模式、語(yǔ)音組合只需更換 SPI-FLAS 的內(nèi)容，即可完全實(shí)現(xiàn)操作方式的切換。WT588D 系列語(yǔ)音單片機(jī)支持 SPI-FLASH 內(nèi)容在

23、線下載，這是一個(gè)應(yīng)用人員不可或缺的優(yōu)勢(shì)。主要性能特點(diǎn)有： 根據(jù)外掛或者內(nèi)置 SPI-Flash 的不同，播放時(shí)長(zhǎng)也不同，支持 2M Bit -64M Bit 的 SPI-Flash 存儲(chǔ)器; 內(nèi)嵌 DSP 高速音頻處理器，處理速度快; 內(nèi)置 13Bit/DA 轉(zhuǎn)換器，以及 12Bit/PWM 輸出，音質(zhì)好; PWM 輸出可直接推動(dòng) 0.5W/8 揚(yáng)聲器，推挽電流充沛; 支持 DAC/PWM 兩種輸出方式; 支持加載 WAV 音頻格式; 可通過專業(yè)上位機(jī)操作軟件，隨意組合語(yǔ)音，可插入靜音，插入的靜音不占用內(nèi)存的容量，一個(gè)已加載語(yǔ)音可重復(fù)調(diào)用到多個(gè)地址; USB 下載方式，支持在線下載/脫機(jī)下載;

24、即便是在 WT588D 語(yǔ)音芯片通電的情況下，也一樣可以正常下載數(shù)據(jù)到 SPI-Flash; 支持 MP3 控制模式、按鍵控制模式、38 按鍵組合控制模式、并口控制模式、一線串口控制模式、三線串口控制模式以及三線串口控制 I/O口擴(kuò)展輸出模式; 三線串口控制模式切換到三線串口控制 I/O 口擴(kuò)展輸出模式只需發(fā)送數(shù)據(jù)可以進(jìn)行切換。切換后仍可把切換前的最后一個(gè)工作狀態(tài)帶進(jìn)切換后的模式工作;方案二語(yǔ)音解碼芯片采用芬蘭公司 VLSI 的 VS1003，是目前解碼效果甚佳的 DSP 核的解碼器，LQFP48 小型封裝，支持解碼音樂格式包括MP3、WMA、WAV、MIDI、P-MIIDI，編碼格式 IMA

25、 ADPCM（單聲道）9。VS1003 是一個(gè)單片 MP3/WMA/MIDI 音頻解碼器和 ADPCM 編碼器，它包含一個(gè)高性能，自主產(chǎn)權(quán)的低功耗 DSP 處理器核 VS_DSP4,為用戶應(yīng)用提供5KB 的指令 RAM 和 0.5KB 的數(shù)據(jù) RAM,串行的控制數(shù)據(jù)接口、4 個(gè)常規(guī)用途的 I/O 口、一個(gè) UART 和一個(gè)高品質(zhì)可變采樣率的 ADC 和立體聲 DAC，還有一個(gè)耳機(jī)放大器和地線緩沖器。VS1003 通過一個(gè)串行接口來(lái)接收輸入的比特流，它可以作為一個(gè)系統(tǒng)的從機(jī)。輸入的比特流被解碼，然后通過一個(gè)數(shù)字音量控制器到達(dá)一個(gè) 18 位過采樣多位 - DAC。通過串行總線控制解碼器。除了基本的

26、解碼，在用戶 RAM 中它還可以做其他特殊應(yīng)用，例如 DSP 音效處理。主要性能特點(diǎn)有：能解碼 MPEG 1 和 MPEG2 音頻層 III；WMA 4.0/4.1/7/8/95-384kbps 所有流文件；WAV(PCM+IMA AD-PCM);產(chǎn)生 MIDI/SP-MIDI 文件。 對(duì)話筒輸入或線路輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行 IMA ADPCM 編碼 支持 MP3 和 WAV 流 高低音控制 單時(shí)鐘操作 12-13MHz 內(nèi)部 PLL 鎖相環(huán)時(shí)鐘倍頻器 低功耗 內(nèi)含高性能片上立體聲數(shù)模轉(zhuǎn)換器，兩聲道間無(wú)相位差 內(nèi)含能驅(qū)動(dòng) 30 歐負(fù)載的耳機(jī)驅(qū)動(dòng)器 模擬，數(shù)字，I/O 單獨(dú)供電 為用戶代碼和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

27、的 5.5KB 片上 RAM 串行的控制數(shù)據(jù)接口 可被用作微處理器的從機(jī)特殊應(yīng)用的 SPI Flash 引導(dǎo) 供調(diào)試用途的 UART 接口 WT588D 和 VS1003 外形對(duì)比，如圖 2.2 所示：圖 2.2 WT588D 和 VS1003 外形對(duì)比由于 VS1003 語(yǔ)音芯片能支持 MP3、WMA、WAV、MIDI、P-MIIDI 格式文件流的解碼，而且內(nèi)部立體聲雙聲道輸出，內(nèi)部有頻譜輸出，相對(duì)于WT588D 功能更強(qiáng)大，更重要的是能支持大容量 FLASH 文件存儲(chǔ)器，所以選擇 VS1003 作為此次設(shè)計(jì)的語(yǔ)音芯片。2.4 液晶顯示部分液晶顯示部分 液晶顯示部分選用 LCD12864，L

28、CD12864 分為兩種，帶字庫(kù)和不帶字庫(kù)的，不帶字庫(kù)的，因?yàn)轱@示漢字的時(shí)候可以選擇自己喜歡的字體，而帶字庫(kù)的液晶，只能顯示 GB2312 的宋體，當(dāng)然了，也可以顯示其他的字體，不過不是液晶本身字庫(kù)中帶的了，而是用圖片的形式顯示1011。中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為 12864,內(nèi)置 8192 個(gè) 16*16 點(diǎn)漢字，和 128 個(gè) 16*8 點(diǎn)ASCII 字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示 84 行 16 主要功能如下:低電源電壓（VDD:+3.0-+5.5V） 顯示分辨率:12864 點(diǎn)內(nèi)置漢字字庫(kù)，提供 819

29、2 個(gè) 1616 點(diǎn)陣漢字(簡(jiǎn)繁體可選)內(nèi)置 128 個(gè) 168 點(diǎn)陣字符2MHZ 時(shí)鐘頻率 顯示方式：STN、半透、正顯驅(qū)動(dòng)方式：1/32DUTY，1/5BIAS背光方式：側(cè)部高亮白色 LED，功耗僅為普通 LED 的 1/51/10通訊方式：串行、并口可選內(nèi)置 DC-DC 轉(zhuǎn)換電路，無(wú)需外加負(fù)壓無(wú)需片選信號(hào)，簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì)顯示歌曲信息只需將字符對(duì)應(yīng)的 ASCII 的數(shù)據(jù)送入液晶進(jìn)行顯示即可。一個(gè)漢字的大小是 16*16，占兩個(gè) ASCII 字符的位置，將相應(yīng)的漢字的編碼分兩次送入液晶顯示即可。也可以用數(shù)組的方式，編譯器編譯時(shí)自動(dòng)將轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的編碼。實(shí)物如圖 2.3 所示：圖 2.3 LCD1

30、28642.5 功放部分功放部分功率放大器選用 PAM8403，PAM8403 立體聲 D 類音頻功率放大器能夠以D 類放大器的效率提供 AB 類功率放大器的性能13。采用 D 類結(jié)構(gòu)，PAM8403能夠以高于 85%的效率提供 3W 功率，PAM 公司獨(dú)有的專利保護(hù)的低 EMI 調(diào)制方式可以省去傳統(tǒng)的 D 類放大器輸出低通濾波器從而節(jié)省了系統(tǒng)成本和 PCB空間，是是便攜式應(yīng)用的理想選擇。主要新能如下：無(wú)濾波器的 D 類放大器，低靜態(tài)電流和低 EMI在 4 負(fù)載和 5V 電源條件下，提供高達(dá) 3W 輸出功率高達(dá) 90%效率低 THD，低噪聲熱保護(hù)極少外部元器件，節(jié)約空間成本無(wú)鉛包裝廣泛應(yīng)用于

31、LCD 電視機(jī)、筆記本電腦、便攜式揚(yáng)聲器、便攜式 DVD 播放器，游戲機(jī)手機(jī)/免提電話等。且自帶調(diào)節(jié)音量裝置。實(shí)物如圖 2.4 所示圖 2.4 PAM84032.6 系統(tǒng)方案系統(tǒng)方案綜合以上的選擇結(jié)果，本方案采用主控器（MCU）為 STC12C5A60S2 單片機(jī)控制 VS1003 語(yǔ)音模塊，CH375U 盤的讀寫，LCD12864 顯示歌曲信息，將信息傳輸?shù)?PAM8403，從而實(shí)現(xiàn)音樂播放的基本功能。以 STC12C5A60S2 為核心的音樂播放器系統(tǒng)通過按鍵調(diào)用單片機(jī)控制并命令音樂芯片 VS1003 從外圍 FLASH 存儲(chǔ)器里面讀取樂曲數(shù)據(jù)，并通過音樂芯片VS1003 內(nèi)部解碼、編碼，

32、傳輸?shù)?PAM8403，,外加揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。具體電路以 STC12C5A60S2 為主控制器，采用利用 5 個(gè)按鈕鍵盤來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)音樂播放的控制，其中 A、B、C 分別為功能鍵上一曲、暫停/播放以及下一曲。D、E 為分別為左聲道、右聲道，方案框架圖如圖 2.5 所示：圖 2.5 方案框架圖語(yǔ)音芯片揚(yáng)聲器鍵盤輸入Flash 儲(chǔ)存STC12C5A60S2晶振電路2.7 本章小結(jié)本章小結(jié)本章主要圍繞總體方案設(shè)計(jì)，主要闡述本課題大致的框圖及具體的硬件電路設(shè)計(jì)，器件的選擇與論證，詳細(xì)的介紹了課題設(shè)計(jì)的具體方案和對(duì)器材的選用，明確了方向3 硬件電路設(shè)計(jì)硬件電路設(shè)計(jì)3.1 Altium Designer 介紹

33、介紹 Altium Designer 是原 Protel 軟件開發(fā)商 Altium 公司推出的一體化的電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，主要運(yùn)行在 Windows 操作系統(tǒng)。這套軟件通過把原理圖設(shè)計(jì)、電路仿真、PCB 繪制編輯、拓?fù)溥壿嬜詣?dòng)布線、信號(hào)完整性分析和設(shè)計(jì)輸出等技術(shù)的完美融合，為設(shè)計(jì)者提供了全新的設(shè)計(jì)解決方案，使設(shè)計(jì)者可以輕松進(jìn)行設(shè)計(jì)，熟練使用這一軟件必將使電路設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率大大提高。在本設(shè)計(jì)開始之前，對(duì) Altium Designer 中原理圖及 PCB 圖的畫法及實(shí)現(xiàn)進(jìn)行熟練掌握，初步具備畫原理圖及 PCB 圖的能力；STC12C5A60S2 單片機(jī)開發(fā)環(huán)境的學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)過程中,首先對(duì) STC

34、12C5A60S2 單片機(jī)引腳進(jìn)行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，熟悉各個(gè)引腳功能，了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，存儲(chǔ)器所分配的地址，及其指令系統(tǒng)和程序編程，再結(jié)合本課題進(jìn)行相關(guān)開發(fā)。在設(shè)計(jì)原理圖之前，首先要熟悉工作環(huán)境14。圖 3.1 就是 Altium Designer的開機(jī)界面。圖 3.1 Altium Designer 的開機(jī)界面工作環(huán)境設(shè)置：圖 3.1 是 Altium Designer 的開機(jī)頁(yè)面，進(jìn)入軟件后使用Design/Options 和 Tool/Preferences 菜單進(jìn)行的，設(shè)置主要包括圖紙大小、捕捉網(wǎng)格、電器網(wǎng)格、模板設(shè)置等。選擇放置原件：將電氣和電子元件放置到圖紙上，元器件可從添加的元件庫(kù)中取出

35、，也可自己設(shè)計(jì)，由于元器件種類繁多，各式各樣，均被分別放在不同的元件庫(kù)中，所以在布置元件時(shí)首先是添加原理圖庫(kù)或者創(chuàng)建自己的原理圖庫(kù)。原理圖布線：當(dāng)元件放置在原理圖上時(shí)，就需要用導(dǎo)線或者網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)將元器件連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)電氣連接，實(shí)現(xiàn)正確的引腳間的連接，準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)電路功能，連接時(shí)要一定的電氣規(guī)則。編輯調(diào)整：編輯元器件屬性，這些屬性包括元件名、參數(shù)、封裝等；調(diào)整元件和導(dǎo)線的位置等。在原理圖的設(shè)計(jì)過程中，主要的設(shè)計(jì)對(duì)象有電阻、電容、集成電路、總線及分支、導(dǎo)線、電源及接地端子、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)等。整個(gè)設(shè)計(jì)過程就是對(duì)它們進(jìn)行操作的過程。本次設(shè)計(jì)實(shí)例最小系統(tǒng)如圖 3.2。圖 3.2 實(shí)例最小系統(tǒng)3.2 STC12C5

36、A60S2 的概況的概況STC12C5A60S2 單片機(jī)內(nèi)部就自帶高達(dá) 60K FLASH ROM,這種工藝的存儲(chǔ)器用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫。而且 STC 系列單片機(jī)支持串口程序燒寫。顯而易見，這種單片機(jī)對(duì)開發(fā)設(shè)備的要求很低，開發(fā)時(shí)間也大大縮短。寫入單片機(jī)內(nèi)的程序還可以進(jìn)行加密，這又很好地保護(hù)了勞動(dòng)成果。因他不但和8051 指令、管腳完全兼容，而且其片內(nèi)的具有大容量程序存儲(chǔ)器且是 FLASH工藝的。STC12C5A60S2 是 8051 系列單片機(jī)，與普通 51 單片機(jī)相比有以下特點(diǎn)： 同樣晶振的情況下，速度是普通 51 的 812 倍 有 8 路 10 位 AD 多了兩個(gè)定時(shí)器，帶

37、PWM 功能 有 SPI 接口 有 EEPROM 有 1K 內(nèi)部擴(kuò)展 RAM 有 WATCH_DOG 多一個(gè)串口 IO 口可以定義，有四種狀態(tài) 中斷優(yōu)先級(jí)有四種狀態(tài)可定義具體的結(jié)構(gòu)如圖 3.2 所示：圖 3.2 STC12C5A60S2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)（1）STC12C5A60S2 的特點(diǎn)及特性：的特點(diǎn)及特性：STC12C5A60S2/AD/PWM 系列單片機(jī)是 STC 生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代 8051 單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051,但速度快 8-12 倍。內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路,2 路 PWM,8路高速 10 位 A/D

38、轉(zhuǎn)換(250K/S，即 25萬(wàn)次/秒),針對(duì)電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場(chǎng)合。STC 最新一代 STC12C5A60S2 系列每一個(gè)單片機(jī)出廠時(shí)都具有全球唯一身份證號(hào)碼(ID 號(hào))，用戶可以在單片機(jī)上電后讀取內(nèi)部 RAM 單元從 F1H - F7H 連續(xù) 7 個(gè)單元的值來(lái)獲取此單片機(jī)的唯一身份證號(hào)碼(ID 號(hào)使用“ MOV Ri”指令來(lái)讀取。 增強(qiáng)型 8051 CPU，1T，單時(shí)鐘/機(jī)器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051 工作電壓：STC12C5A60S2 系列工作電壓： 5.5V - 3.5V（5V 單片機(jī)） 工作頻率范圍：035MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0420MHz 用戶應(yīng)用程序空間 8K

39、/16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K 字節(jié). 片上集成 1280 字節(jié) RAM ISP（在系統(tǒng)可編程）/ IAP（在應(yīng)用可編程），無(wú)需專用編程器，無(wú)需專用仿真器可通過串口（P3.0/P3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片 有 EEPROM 功能(STC12C5A62S2/AD/PWM 無(wú)內(nèi)部 EEPROM) 看門狗 內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路（外部晶體 12M 以下時(shí)，復(fù)位腳可直接 1K 電阻到地） 時(shí)鐘源：外部高精度晶體/時(shí)鐘，內(nèi)部 R/C 振蕩器，用戶在下載用戶程序時(shí)，可選擇是使用內(nèi)部 R/C 振蕩器還是外部晶體/時(shí)鐘

40、。常溫下內(nèi)部R/C 振蕩器頻率為：5.0V 單片機(jī)為：11MHz17MHz,3.3V，單片機(jī)為：8MHz12MHz。精度要求不高時(shí)，可選擇使用內(nèi)部時(shí)鐘，但因?yàn)橛兄圃煺`差和溫漂，以實(shí)際測(cè)試為準(zhǔn) 共 4 個(gè) 16 位定時(shí)器兩個(gè)與傳統(tǒng) 8051 兼容的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,16 位定時(shí)器T0 和 T1，沒有定時(shí)器 2，但有獨(dú)立波特率發(fā)生器做串行通訊的波特率發(fā)生器,再加上 2 路 PCA 模塊可再實(shí)現(xiàn) 2 個(gè) 16 位定時(shí)器 14. 3 個(gè)時(shí)鐘輸出口，可由 T0 的溢出在 P3.4/T0 輸出時(shí)鐘，可由 T1 的溢出在 P3.5/T1 輸出時(shí)鐘,獨(dú)立波特率發(fā)生器可以在 P1.0 口輸出時(shí)鐘 外部中斷 I/O

41、 口 7 路,傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷,并新增支持上升沿中斷的 PCA 模塊，Power Down 模式可由外部中斷喚醒 A/D 轉(zhuǎn)換, 10 位精度 ADC，共 8 路，轉(zhuǎn)換速度可達(dá) 250K/S(每秒鐘 25萬(wàn)次) 通用全雙工異步串行口(UART)，由于 STC12 系列是高速的 8051，可再用定時(shí)器或 PCA 軟件實(shí)現(xiàn)多串口 工作溫度范圍：-40 +85(工業(yè)級(jí)) / 0 75(商業(yè)級(jí))I/O 口不夠時(shí)，可用 2 到 3 根普通 I/O 口線外接 74HC164/165/595（均可級(jí)聯(lián)）來(lái)擴(kuò)展 I/O 口,還可用 A/D 做按鍵掃描來(lái)節(jié)省 I/O 口，或用雙 CPU,三線通信

42、，還多了串口。（2）管腳功能說(shuō)明）管腳功能說(shuō)明管腳只將部分說(shuō)明，管腳如圖 3.3 所示。圖 3.3 STC12C5A60S2 管腳圖 P0 口既可作為輸入/輸出口，也可作為地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線使用。 P1.5/MOSI P1.5 標(biāo)準(zhǔn) I/O 口 PORT15 /MOSI SPI 同步串行接口的主出從入(主器件的輸出和從器件的輸入) P1.6/MISO P1.6 標(biāo)準(zhǔn) I/O 口/MISO SPI 同步串行接口的主入從出(主器件的輸入和從器件的輸出) P1.7/SCLK P1.7 標(biāo)準(zhǔn) I/O 口 PORT17 /SCLK SPI 同步串行接口的時(shí)鐘信號(hào) P2.0 P2.7 P2 口內(nèi)部有上拉電

43、阻，既可作為輸入/輸出口，也可作為高 8 位地址總線使用(A8 A15)。當(dāng) P2 口作為輸入/輸出口時(shí)，P2 是一個(gè) 8 位準(zhǔn)雙向口。 P3.0/RxD P3.0 標(biāo)準(zhǔn) I/O 口 PORT30/RxD 串口 1 數(shù)據(jù)接收端 P3.1/TxD P3.1 標(biāo)準(zhǔn) I/O 口 PORT31/TxD 串口 1 數(shù)據(jù)發(fā)送端 P3.2/INT0 P3.2 標(biāo)準(zhǔn) I/O 口 PORT32/INT0 外部中斷 0,下降沿中斷或低電平中斷 P3.3/INT1 P3.3 標(biāo)準(zhǔn) I/O 口 PORT33/INT1 外部中斷 1,下降沿中斷或低電平中斷 P3.4/T0/INT/CLKOUT0 P3.4 標(biāo)準(zhǔn) I/O

44、 口 PORT34/T0 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0 的外部輸入/INT 定時(shí)器 0 下降沿中斷/CLKOUT0 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 0 的時(shí)鐘輸出可通過設(shè)置 WAKE_CLKO0位/T0CLKO 將該管腳配置為CLKOUT0 P3.5/T1/INT/CLKOUT1 P3.5 標(biāo)準(zhǔn) I/O 口 PORT35/T1 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1 的外部輸入/INT 定時(shí)器 1 下降沿中斷/CLKOUT1 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 1 的時(shí)鐘輸出可通過設(shè)置 WAKE_CLKO1位/T1CLKO 將該管腳配置為CLKOUT1 P3.6/WR P3.6 標(biāo)準(zhǔn) I/O 口 PORT36/WR 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫脈沖 P3.7/RD P3.7

45、 標(biāo)準(zhǔn) I/O 口 PORT37/RD 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀脈沖 P4.0/SS P4.0 標(biāo)準(zhǔn) I/O 口 PORT40/SS SPI 同步串行接口的從機(jī)選擇信號(hào) XTAL1 內(nèi)部時(shí)鐘電路反相放大器輸入端，接外部晶振的一個(gè)引腳。當(dāng)直接使用外部時(shí)鐘源時(shí)，此引腳是外部時(shí)鐘源的輸入端。 XTAL2 內(nèi)部時(shí)鐘電路反相放大器的輸出端，接外部晶振的另一端。當(dāng)直接使用外部時(shí)鐘源時(shí)，此引腳可浮空，此時(shí) XTAL2 實(shí)際將XTAL1 輸入的時(shí)鐘進(jìn)行輸出。（3）振蕩器特性）振蕩器特性 整 STC12C5A60S2 系列單片機(jī)有兩個(gè)時(shí)鐘源：內(nèi)部 R/C 振蕩時(shí)鐘和外部晶體時(shí)鐘?，F(xiàn)出廠標(biāo)準(zhǔn)配置是使用外部晶體或時(shí)鐘。芯片

46、內(nèi)部的 R/C 振蕩器在 5V單片機(jī)常溫下頻率是 11MHz-17MHz,在 3 單片機(jī)常溫下頻率 8MHz-12MHz,因?yàn)殡S著溫度的變化，內(nèi)部 R/C 振蕩器的頻率會(huì)有一些溫飄，再加上制造誤差，故內(nèi)部 R/C 振蕩器只適用于對(duì)時(shí)鐘頻率要求不敏感的場(chǎng)合。（4）單片機(jī)的中斷系統(tǒng)）單片機(jī)的中斷系統(tǒng)INT0(外部中斷 0) (IT0/TCON.0 = 1):下降沿(IT0/TCON.0 = 0):低電平Timer 0 定時(shí)器 0 溢出INT1(外部中斷 1) (IT1/TCON.2 = 1):下降沿(IT1/TCON.2 = 0):低電平Timer1 定時(shí)器 1 溢出UART1 發(fā)送或接受完成AD

47、C A/D 轉(zhuǎn)換完成LVD 電源電壓下降到低于 LVD 檢測(cè)電壓（5）單片機(jī)的定時(shí)）單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常常會(huì)有定時(shí)控制需求，如定時(shí)輸出、定時(shí)檢測(cè)、定時(shí)掃描等；也經(jīng)常要對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)。STC12C5A60S2系列單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置的兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1都具有計(jì)數(shù)方式和定時(shí)方式兩種工作方式。對(duì)每個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(T0和T1)，在特殊功能寄存器TMOD中都有一控制位C/T來(lái)選擇T0或T1為定時(shí)器還是計(jì)數(shù)器。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的核心部件是一個(gè)加法(也有減法)的計(jì)數(shù)器，其本質(zhì)是對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。只是計(jì)數(shù)脈沖來(lái)源不同：如果計(jì)數(shù)脈沖來(lái)自系統(tǒng)時(shí)鐘，則為定時(shí)方式，此時(shí)定時(shí)器/

48、計(jì)數(shù)器每12個(gè)時(shí)鐘或者每1個(gè)時(shí)鐘得到一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，計(jì)數(shù)值加1；如果計(jì)數(shù)脈沖來(lái)自單片機(jī)外部引腳(T0為P3.4,T1P3.5)則為計(jì)數(shù)方式，每來(lái)一個(gè)脈沖加1。STC12C5A60S2系列單片機(jī)有4個(gè)定時(shí)器，其中定時(shí)器0和定時(shí)器1兩個(gè)16位定時(shí)器，與傳統(tǒng)8051的定時(shí)器完全兼容，也可以設(shè)置為1T模式，當(dāng)在定時(shí)器1做波特率發(fā)生器時(shí)，定時(shí)器0可以當(dāng)兩個(gè)8位定時(shí)器用當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作在定時(shí)模式時(shí)，特殊功能寄存器AUXR中的T0 x12和T1x12分別決定是系統(tǒng)時(shí)鐘/12還是系統(tǒng)時(shí)鐘/1(不分頻)后讓T0和T1進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作在計(jì)數(shù)模式時(shí)，對(duì)外部脈沖計(jì)數(shù)不分頻。3.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)

49、最小系統(tǒng)根據(jù)要求，該系統(tǒng)的電源部分采用 USB 供電1415。隨著數(shù)碼產(chǎn)品的大量普及，使得 USB 供電隨處可見，這樣設(shè)計(jì)主要是基于目前 USB 接口的廣泛應(yīng)用，可以和電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，也可以對(duì)其充電。該供電使用方便，電壓穩(wěn)定，輸出功率滿足系統(tǒng)要求，省去了重新設(shè)計(jì)電源模塊的成本，并且可以與多數(shù)數(shù)碼產(chǎn)品共用電源，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，使用方便。其中電路如圖 3.4 所示。或者可以利用 LM2576 給播放器供電。由美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 3A電流輸出降壓開關(guān)型集成穩(wěn)壓電路，它內(nèi)含固定頻率振蕩器(和基準(zhǔn)穩(wěn)壓器，并具 有完善的保護(hù)電路，包括電流限制及熱關(guān)斷電路等，利用該器件只需極少的外圍器件便可構(gòu)成高效穩(wěn)壓電

50、路。其中 12V 轉(zhuǎn) 5V DC 電路圖如圖 3.5 所示。圖 3.4 USB 電路圖圖3.5 12V轉(zhuǎn)5V電路圖單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振，在單片機(jī)系統(tǒng)里晶振作用非常大，全程叫晶體振蕩器，它結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機(jī)所需的時(shí)鐘頻率，單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率越高，那么單片機(jī)運(yùn)行速度就越快，單片接的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率。晶振用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對(duì)精度可達(dá)百萬(wàn)分之五十。高級(jí)的精度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，稱為壓控振蕩器（VCO）。晶振的作用是為系統(tǒng)提供

51、基本的時(shí)鐘信號(hào)。通常一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步。每個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振，在單片機(jī)系統(tǒng)里晶振的作用非常大，他結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部的電路，產(chǎn)生單片機(jī)所必須的時(shí)鐘頻率，單片機(jī)的一切指令的執(zhí)行都是建立在這個(gè)基礎(chǔ)上的，晶振的提供的時(shí)鐘頻率越高，那單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。STC12C5A60S2 使用 11.0592MHz 的晶體振蕩器作為振蕩源，由于單片機(jī)內(nèi)部帶有振蕩電路，所以外部只要連接一個(gè)晶振和兩個(gè)電容即可。晶振電路如圖 3.6 所示。圖 3.6 晶振電路3.3.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路單片機(jī)最小系統(tǒng)電路單片機(jī)最小系

52、統(tǒng)主要由電源、復(fù)位、振蕩電路以及擴(kuò)展部分等部分組成。具體如圖 3.7 所示：圖 3.7 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖3.4其他部分電路其他部分電路LCD12864、 VS1003、CH375、PAM8403、鍵盤電路電路圖如圖3.8、3.9、3.10、3.11、3.12。圖3.8 LCD12864電路圖圖3.9 VS1003電路圖圖3.10 CH375電路圖圖3.11 PAM8403電路圖圖3.12 按鍵電路圖3.5 選擇鍵盤監(jiān)測(cè)方法選擇鍵盤監(jiān)測(cè)方法對(duì)是否有鍵按下的信息輸入方式有中斷方式與查詢方式兩種。本設(shè)計(jì)采用的查詢法，即在在 CPU 空閑時(shí)調(diào)用鍵盤掃描子程序。3.6 整體電路整體電路見附錄（電路原

53、理圖）3.7 本章總結(jié)本章總結(jié)本章為本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，首先簡(jiǎn)單描述了這個(gè)系統(tǒng)的模塊及實(shí)現(xiàn)的功能，下來(lái)截取了各個(gè)模塊的原理圖部分及其詳細(xì)的原理講解和功能，是本課題制作成品的基礎(chǔ)。4 軟件電路軟件電路4.1 STC 單片機(jī)開發(fā)環(huán)境介紹單片機(jī)開發(fā)環(huán)境介紹STC12C5A60S2 系列單片機(jī)是用 C 語(yǔ)言開發(fā)：C 是高級(jí)語(yǔ)言，它把高級(jí)語(yǔ)言的基本結(jié)構(gòu)和語(yǔ)句與低級(jí)語(yǔ)言的實(shí)用性結(jié)合起來(lái)，可以像匯編語(yǔ)言一樣對(duì)位、字節(jié)和地址進(jìn)行操作，而這三者是計(jì)算機(jī)最基本的工作單元；C 是結(jié)構(gòu)式語(yǔ)言，結(jié)構(gòu)式語(yǔ)言的顯著特點(diǎn)是代碼及數(shù)據(jù)的分隔化，即程序的各個(gè)部分除了必要的信息交流外彼此獨(dú)立。這種結(jié)構(gòu)化方式可使程序?qū)哟吻逦?，便?/p>

54、使用、維護(hù)以及調(diào)試；C 語(yǔ)言是以函數(shù)形式提供給用戶的，這些函數(shù)可方便的調(diào)用，并具有多種循環(huán)、條件語(yǔ)句控制程序流向，從而使程序完全結(jié)構(gòu)化；C 語(yǔ)言功能齊全。具有各種各樣的數(shù)據(jù)類型，并引入了指針概念，可使程序效率更高；而且計(jì)算功能、邏輯判斷功能也比較強(qiáng)大，可以實(shí)現(xiàn)決策目的的游戲； C 語(yǔ)言適用范圍大。適合于多種操作系統(tǒng)，如策目的的游戲 Windows, DOS、UNIX; 也適用于多種機(jī)型。C 語(yǔ)言對(duì)編寫需要硬件進(jìn)行操作的場(chǎng)合，明顯優(yōu)于其它高級(jí)語(yǔ)言，有一些大型應(yīng)用軟件也是用 C 語(yǔ)言編寫的。在應(yīng)用軟件 keil4 中用 C 語(yǔ)言進(jìn)行編程，這種編程基本操作和 C 語(yǔ)言是一樣的，只是另外加了少許的單片

55、機(jī)特定語(yǔ)句1617。編寫界面如圖 4.1 所示。圖 4.1 程序編寫界面圖 4.1 keil 軟件編程界面程序編好后用 keil 軟件將所編好的程序轉(zhuǎn)換成 hex 文件，接下來(lái)需要使用燒錄軟件 STC-ISP.exe 進(jìn)行燒錄。該軟件的操作界面如圖 4.2 所示：圖4.2 STC-ISP燒錄軟件運(yùn)行界面4.2 VS1003 芯片程序芯片程序主程序調(diào)用了 3 個(gè)子程序，分別是語(yǔ)音曲目調(diào)節(jié)按鍵響應(yīng)程序、延時(shí)程序、SPI 通信程序。語(yǔ)音曲目調(diào)節(jié)按鍵響應(yīng)程序：對(duì) Flash 內(nèi)存儲(chǔ)的音樂曲目調(diào)節(jié)，包括上一曲、下一曲、左右聲道、暫停播放18。延時(shí)程序：根據(jù) VS1003 語(yǔ)音芯片的控制時(shí)序圖建立的基礎(chǔ)的

56、延時(shí)單位。三線 SPI 通信程序：實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與 VS1003 通訊，將按鍵信號(hào)傳輸給VS1003,以達(dá)到控制的功能。將各個(gè)功能程序以子程序的形式寫好，當(dāng)寫主程序的時(shí)候，只需要調(diào)用子程序即可。程序應(yīng)該盡可能多的使用調(diào)用指令代替跳轉(zhuǎn)指令。因?yàn)樘D(zhuǎn)指令使得程序難以看懂各程序段之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。而調(diào)用指令則不同，調(diào)用指令使得程序結(jié)構(gòu)清晰，無(wú)論是修改還是維護(hù)都比較方便。將功能程序段寫成子程序的形式，除了方便調(diào)用之外，還有一個(gè)好處那就是以后寫程序的時(shí)候如果要用到，就可以直接調(diào)用這個(gè)單元功能模塊。下面對(duì)主要幾個(gè)子程序的流程圖做介紹，如圖 4.3 所示：首先是對(duì)單片機(jī)和VS1003芯片的初始化，然后是發(fā)送播放命

57、令、左右聲道命令，在播放過程中如果接收到停止命令則返回播放時(shí)的位置，在整個(gè)過程中如果接收到命令未執(zhí)行時(shí)則返回初始值。 N Y Y N N Y N Y圖4.3 子程序流程圖開始初始化音樂播放指令跳轉(zhuǎn)至對(duì)應(yīng)語(yǔ)音地址音樂是否播放音樂停止命令音樂停止播放播放是否完成4.3 總程序總程序其中總程序見附錄 B（總程序）。4.4 本章小結(jié)本章小結(jié)單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的靈魂，而程序是單片機(jī)的靈魂，是人與單片機(jī)進(jìn)行對(duì)話的語(yǔ)言，是將人類思想賦予電腦的橋梁。本章主要是在 keil 環(huán)境下編寫VS1003 的激活程序、主程序和子程序。5 系統(tǒng)試驗(yàn)及調(diào)試系統(tǒng)試驗(yàn)及調(diào)試5.1 硬件調(diào)試硬件調(diào)試在按照原理圖將器件焊接在萬(wàn)能板上

58、時(shí)，不能將所有器件全部焊上，那樣將導(dǎo)致在出現(xiàn)故障時(shí)難以判斷故障在哪。先將電源模塊搭建好，測(cè)量電壓是否正常。正常后，再搭建單片機(jī)系統(tǒng)，搭建 VS1003 電路，再進(jìn)行調(diào)試?？傊?，在進(jìn)行焊接是必須一個(gè)模塊，一個(gè)模塊的搭建，當(dāng)搭建的模塊正常后在搭建另外的模塊，逐步完成。在本設(shè)計(jì)的硬件調(diào)試實(shí)物圖如圖 6.1 所示，通過按下不同功能的按鍵可以調(diào)節(jié)音樂的上、下一曲，和音樂的循環(huán)與停止，實(shí)現(xiàn)了基本的設(shè)計(jì)要求。圖 6.1 實(shí)驗(yàn)板測(cè)試圖5.2 軟件調(diào)試軟件調(diào)試軟件是與硬件相對(duì)應(yīng)的，各個(gè)模塊有相對(duì)應(yīng)的子程序。有 VS1003 的延時(shí)、按鍵控制，通信等子程序。各模塊子程序與模塊相對(duì)應(yīng)，又必須在主程序中能夠調(diào)用。本設(shè)

59、計(jì)的軟件調(diào)試如圖 6.2 所示：圖 6.2 軟件程序測(cè)試軟件調(diào)試的主要目的是讓各個(gè)模塊都能按總體方案設(shè)計(jì)進(jìn)行工作。5.3 綜合測(cè)試綜合測(cè)試在綜合測(cè)試前，給 STC12C5A60S2 單片機(jī)燒入測(cè)試程序，然后組合各部件在一起進(jìn)行綜合測(cè)試19。圖 6.3 程序燒錄軟件操作界面5.4 本章小結(jié)本章小結(jié)本章首先對(duì)所設(shè)計(jì)的硬件電路以及軟件程序分別進(jìn)行測(cè)試：在連接線路時(shí)首先焊接電源電路和單片機(jī)最小系統(tǒng)，通過燒寫簡(jiǎn)單的程序使 P0、P1、P2、P3 口分別輸出不同的電位，通過萬(wàn)用表測(cè)量不同接口的電平值來(lái)判斷單片機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)以及焊接是否存在問題，其次焊接語(yǔ)音芯片電路，通過簡(jiǎn)單的按鍵來(lái)直接測(cè)試 VS1003 語(yǔ)

60、音芯片的好壞，以及焊接的問題，最終加上鍵盤電路。軟件部分則首先分析音樂芯片的時(shí)序圖，通過編寫延時(shí)程序來(lái)激活音樂芯片并且通過資料指定的指令來(lái)控制音樂播放時(shí)的各項(xiàng)功能，并且通過按鍵掃描程序來(lái)檢測(cè)按鍵是否按下來(lái)指揮音樂芯片工作。最后進(jìn)行軟硬件綜合調(diào)試，通過向單片機(jī)燒寫程序并通過按鍵來(lái)檢測(cè)軟硬件各部分的問題，從聽到的音樂效果分析，發(fā)出聲音的可靠性均比較滿意，達(dá)到了預(yù)期效果，可以說(shuō)是一件成功的作品。6 結(jié)結(jié) 論論三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束了，我深刻感受到專業(yè)知識(shí)的缺乏，同時(shí)，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中我也感受到自身知識(shí)的進(jìn)步，特別是在單片機(jī)控制系統(tǒng)方面。本文課題是基于單片機(jī)的音樂播放器的設(shè)計(jì),我選用的器材是STC1