大工18《單片機原理及應(yīng)用》大作業(yè)題目及要求

網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院《單片機原理及應(yīng)用》大作業(yè)題目：基于51單片機的音樂播放器學(xué)習(xí)中心：層次：專業(yè)：年級：學(xué)號：學(xué)生姓名：

題目二：基于單片機的音頻播放器設(shè)計準則：設(shè)計一個基于51單片機或STM單片機的音頻播放器。撰寫要求：（1）首先介紹課題背景，并進行需求分析及可行性分析，包括軟硬件功能分配、核心器件的選型等；（2）對系統(tǒng)硬件進行設(shè)計，包括硬件功能模塊劃分、電路原理圖設(shè)計等；（3）對系統(tǒng)軟件進行設(shè)計，選用匯編語言或C語言編寫程序，給出軟件開發(fā)流程；（4）總結(jié)：需要說明的問題以及設(shè)計的心得體會?；?1單片機的音樂播放器摘要：本大作業(yè)是基于sst89e52rd2單片機制作的wav音樂播放器。該播放器可以播放存在sd卡中的音樂，通過對sd卡的讀取并將數(shù)字信號送入單片機中，借助8位DA轉(zhuǎn)換器TLC5620變成模擬信號，經(jīng)過放大器TDA2822放大交給揚聲器發(fā)出最初讀取的音頻信號，實現(xiàn)音樂播放的功能。關(guān)鍵詞：SD卡，WAV文件，DA，音頻放大1背景 音樂隨身聽產(chǎn)品經(jīng)過幾年的發(fā)展，已經(jīng)變得相當(dāng)成熟。市場上可以購買到各類不同的音樂播放器，產(chǎn)品線涵蓋了高中低不同檔次。作為學(xué)習(xí)與研究，本作品嘗試利用STI51開發(fā)板板載資源以及外搭的功率放大電路制作一臺音樂播放器，能夠播放通過計算機拷貝在SD卡（或MMC卡、TF卡）的根目錄中的某一個WAV文件。2硬件設(shè)計 該音樂播放器硬件組成如下?lián)P聲器音頻放大電路DA（TLC5620）MCUSD卡揚聲器音頻放大電路DA（TLC5620）MCUSD卡

本音樂播放器使用容量為2G的SD作為外部存儲器 主控制器采用SST公司生產(chǎn)的SST89E58RDA，其40引腳封裝的芯片功能模塊如圖1所示。芯片主要特想如下：兼容80C51系列，內(nèi)置超級FLASH存儲器的單片機圖4圖4 電源供電用USB電源，LM1117-3.3V電平轉(zhuǎn)換后輸出的3.3V為SD卡提供電源。3.軟件設(shè)計=1\*GB3①SD卡 SD卡在上電初期自動進入SD總線模式，在此模式下向SD卡發(fā)送復(fù)位命令CMD0。如果SD卡在接收復(fù)位命令過程中CS低電平有效，則進入SPI模式，否則工作在SD總線模式。對于不帶SPI串行總線接口的SST89E58RDA單片機來說，用軟件來模擬SPI總線操作的具體做法是：將P0.3口（模擬CLK線）的初始狀態(tài)設(shè)置為1，而在允許接收后再置P0.3為0。這樣，MCU在輸出1位SCK時鐘的同時，將使接口芯片串行左移，從而輸出1位數(shù)據(jù)至SST89E58RDA單片機的P0.2（模擬MISO線），此后再置P0.3為1，使單片機從P0.1（模擬MOSI線）輸出1位數(shù)據(jù)（先為高位）至串行接口芯片。至此，模擬1位數(shù)據(jù)輸入輸出便完成。此后再置P0.3為0，模擬下1位數(shù)據(jù)的輸入輸出，依此循環(huán)8次，即可完成1次通過SPI總線傳輸8位數(shù)據(jù)的操作。SD卡的初始化對SD卡進行操作首先要對SD卡進行初始化，初始化的過程中設(shè)置SD卡工作在SPI模式，其流程圖如圖3所示。圖5圖5

數(shù)據(jù)塊的讀寫完成SD卡的初始化之后即可進行它的讀寫操作。SD卡的讀寫操作都是通過發(fā)送SD卡命令完成的。SPI總線模式支持單塊（CMD24）和多塊（CMD25）寫操作，多塊操作是指從指定位置開始寫下去，直到SD卡收到一個停止命令CMD12才停止。單塊寫操作的數(shù)據(jù)塊長度只能是512字節(jié)。單塊寫入時，命令為CMD24，當(dāng)應(yīng)答為0時說明可以寫入數(shù)據(jù)，大小為512字節(jié)。SD卡對每個發(fā)送給自己的數(shù)據(jù)塊都通過一個應(yīng)答命令確認，它為1個字節(jié)長，當(dāng)?shù)?位為00101時，表明數(shù)據(jù)塊被正確寫入SD卡。在需要讀取SD卡中數(shù)據(jù)的時候，讀SD卡的命令字為CMD17，接收正確的第一個響應(yīng)命令字節(jié)為0xFE，隨后是512個字節(jié)的用戶數(shù)據(jù)塊，最后為2個字節(jié)的CRC驗證碼?？梢?，讀寫SD卡的操作都是在初始化后基于SD卡命令和響應(yīng)完成操作的，寫、讀SD卡的程序流程圖如圖6和圖7所示。圖7圖6

圖7圖6另外，利用winhex軟件，可以找到音樂文件數(shù)據(jù)在SD卡中所處扇區(qū)號。在讀取SD卡數(shù)據(jù)時可以直接從所需位置開始讀取。=2\*GB3②WAV文件本次作用采用的音頻文件為微軟公司開發(fā)的WAV音頻文件，WAV文件格式是一種由微軟和IBM聯(lián)合開發(fā)的用于音頻數(shù)字存儲的標(biāo)準，它采用RIFF文件格式結(jié)構(gòu)，非常接近于AIFF和IFF格式。WAV文件主要由WAV文件的文件頭和WAV聲音文件的數(shù)據(jù)塊組成。WAV文件的頭文件WAV聲音文件的數(shù)據(jù)塊利用Ultraedit軟件我們可以以二進制方式查看WAV文件，將WAV文件數(shù)據(jù)區(qū)的每一個字節(jié)按照一定速率順次送入D/A中，再經(jīng)過功放電路放大，即可以實現(xiàn)WAV文件的播放。WAV文件的采樣率是指聲音信號在“?！鷶?shù)”轉(zhuǎn)換過程中單位時間內(nèi)采樣的次數(shù)。常用的聲音文件主要有兩種，分別對應(yīng)于單聲道的11.025KHz采樣率和雙聲道44.1KHz采樣率，采樣率越高的WAV音頻文件音質(zhì)越好。利用Adobe公司的Audition軟件可以生成任意采樣率的WAV文件。=3\*GB3③音頻信息讀取和播放本次使用的SST89E58RDA工作在11.0592MHz頻率下，由于工作頻率限制，WAV文件采樣率不能過高，否則會由于音頻信息寫入DA速度不夠而使聲音失真。制作時采樣率使用3000Hz。音頻信息通過SPI通信從SD卡中讀取，在讀取到一個數(shù)據(jù)后立即寫入DA。由于定時器中斷的進出會浪費較多時間，所以在程序設(shè)計時沒有采用定時器中斷，僅僅采用了空延遲來對寫入速度進行控制。這樣做能獲得比較高的寫入速度，但是對寫入速度的控制不夠精確。4總結(jié)最終該播放器可以穩(wěn)定播放采樣率為3000Hz的WAV音頻文件，聲音效果一般，人聲和伴奏可以分辨，帶有一些雜音。本次作業(yè)研究了音樂