毕业设计论文基于凌阳单片机的音乐播放器的设计与实现.doc
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1、摘要随着高新技术的发展,对于那些高技术的产品生产的成本会越来越低;随着人们娱乐生活的充实,使得像音乐播放器MP3这样的娱乐工具得到了很大的普及,由于人们对此需求量增多的同时也对其要求的功能也逐渐的趋于多样化,使得那些对知识的渴望与对专业的爱好者不得不有一种想法那就是用自己的所学为自己做一部自己喜欢的音乐播放器。本设计介绍一种以SPCE061A单片机为核心的音乐播放器,并辅有一些外围器件与软件来实现。硬件设计主要有两大部分组成:液晶显示部分和语音存储与播放的部分,分别采用凌阳公司的两个设计模块:主要是由SPCE061A组成的精简开发板做为主控板,一部分是用SPR4096存储模块来扩展存储容量实现
2、语音的存储,另外一部分采用的LCD1602液晶模块来实现语音播放效果的显示,通过这两个模块最终完成设计的硬件要求。在软件方面使用了凌阳公司提供的语音压缩工具COMPRESS TOOL 工具与RESWRITER工具使得有足够的空间用来存储与烧写、更换自己喜欢的音乐。最后采用汇编语言编写程序,实现音乐的播放,开机时有欢迎提示画面,键盘界面显示,可通过按键选择歌曲。按键后播放对应歌曲,显示界面,对应的歌曲反色显示。关键词:SPCE061A;音乐播放器;1602液晶显示;SPR模组;The Design and implementation of Music Player Based on Spce0
3、61AABSTRACTA microcontroller core with SPCE061A music player, and assisted a number of peripheral devices, using assembly language programming to realize the music going, have welcomed the prompt boot screen, select a song by pressing a button. After the Play button corresponding to songs, display i
4、nterface, the corresponding anti-color display song and give the system hardware and software design.Key words: SPCE061A; music player; 1602 LCD; SPR module;目 录中文摘要ABSTRACT.第一章 选题背景与系统总体设计方案51.1 选题背景51.2 设计方案的提出61.2.1 系统的工作原理71.2.2 系统的硬件方案71.2.3 硬件模块连线图8第二章 音乐播放器的硬件设计102.1 主控板模块102.2 SPCE061A精简开发板12
5、2.3 SPR模组模块132.3.1主要功能132.3.2结构框图13 2.3.3SPR模组模块电路分析.132.4液晶LCD602显示模组模块162.4.1液晶LCD1602的基本参数及引脚功能16 2.4.2液晶LCD1602均衡效果显示.172.5语音更换及语音压缩.18 2.5.1语音更换及语音压缩的操作.18第三章 音乐播放器的软件设计293.1音乐播放器的主函数设计293.2 音乐播放器语音函数的设计33结论45致谢语46参考文献47附录48第一章 选题背景与系统总体设计方案1.1选题背景 随着大规模集成电路技术的发展,将CPU、RAM、ROM、定时器/计数器以及输入/输出(I/O
6、)接口电路等主要计算机部件集成在一块集成电路芯片上构成单片机成为一种趋势,可以说单片机已经基本上具备了微机系统的功能,因此单片机在今后的计算机硬件领域中具有不可替代作用,其发展前景是非常看好。当前单片机应用的领域越来越多,单片机的功能将得到淋漓尽致的实现。将单片机用于控制过程,在国内外都已经得到了充分的发展。据统计,我国的单片机年需求量已达1-3亿片,且每年以大约16%的速度增长,但相对于世界市场我国的占有率还不到1%。特别是沿海地区的电子厂,其产品多数要用到单片机,并不断地向内地辐射,这说明单片机应用在我国才刚刚起步,有着广阔的前景,目前单片机已渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域
7、没有单片机的足迹。导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输,工业自动化过程的实时控制和数据处理,广泛使用的各种智能IC卡,民用豪华轿车的安全保障系统,录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制,以及程控玩具、电子宠物等等,这些都离不开单片机。更不用说全自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此,单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的工程师和科学家。科技越发达,智能化的东西就越多。本设计介绍了一个以凌阳科技公司的SPCE061A单片机、SPR模组与液晶1602以及相应的软件程序部分实现音乐播放器的设计。设计主要有两大部分组成:液晶显示部分和语音播放,分别
8、采用凌阳公司的两个设计模块:完成一个是由SPCE061A组成的精简开发板做为主控板;另外一部分采用的LCD1602液晶模块。通过这两个模块最终完成设计的要求。对我设计过程中用到的各种硬件模块和系统实现所需软件工具的应用有了更深刻的了解和认识。1.2设计方案的提出通过对凌阳SPCE061A单片机的仔细研读,了解了其系统丰富的内部资源,在此基础上加之对凌阳设计资料之设计方案的参考,我总结了两种设计方案如下:方案一:根据设计的要求整个硬件电路是采用AT89S52单片机作为中心控制模块来满足设计需要,实现整个系统的中心控制,外部适当的扩展播放、选曲、显示、电子琴和彩灯等模块组成。该硬件系统框图如下图所
9、示:液晶显示模块中心控制模块AT89S528按键电子琴模块播放模块彩灯模块自动音乐和歌曲自动播放转换按钮5首音乐选择按钮图1 硬件系统设计框图方案二:系统以SPCE061A为核心,可以划分成为61板自带的按键作为输入,液晶1062用户界面提示与均衡器效果、SPR4096资源存储与61板语音播放等部分,如下图所示:61板作为整个系统的核心控制,并且负责语音的输出;SPR模组作为语音资源的存储介质,这些语音资源是通过专门的ResWriter工具烧写到SPR4096芯片中的;61板自带的键盘与液晶1602实现用户控制音乐播放盒的控制与显示作用,在播放音乐时,液晶1602还可以显示音乐的均衡效果。由于
10、这个芯片使用较少的外围器件就能实现最小系统,本次毕业设计就是采用了方案二,该硬件系统框图如下图所示:SPCE061ASIOSPR4096液晶1602键盘图2 硬件系统设计框图1.2.1系统的工作原理系统以SPCE061A为核心,用自带键盘作为输入;液晶LCD1602与61板连接实现音乐播放时均衡器效果的显示;SPR4096作为语音资源的存储介质与61板连接实现语音的播放控制功能。1.2.2系统的硬件方案系统主要包括SPCE061A精简开发板、SPR4096 FLASH存储芯片、液晶LCD1602液晶显示。SPCE061A是整个设计的核心控制器件,负责控制液晶LCD1602的输出,按键信息的采集
11、输入和语音资源的播放。液晶显示和按键主要是作为人机交互的作用,显示音乐播放时的均衡器效果,同时利用按键实现不同的操作。硬件框图如下图所示:SPCE061ASIOSPR4096液晶1602键盘图3 硬件框图61板作为整个系统的核心控制,并且负责语音资源的输出。SPR4096模组作为语音资源的存储介质。液晶LCD1602显示模组作为语音播放的均衡器效果与用户的输出设备。1.2.3硬件模块连线图根据设计的要求硬件模块规划如下图所示:图4 硬件连线图IOA0Key1(61板自带的按键,按键的另一端接5V电压);IOA1Key2;IOA2Key3;IOA8-IOA15-D0-D7(液晶LCD1602);
12、IOB13RS(液晶LCD1602数据/命令选择端);IOB14R/W(液晶LCD1602读/写选择端);IOB15EP(液晶LCD1602使能端);IOB0SCK(SPR4096模组);IOB1SDA(SPR4096模组)。功能说明:结合61板的3个按键实现如下的功能:Key1 开始或暂停切换Key2 单按播放下一曲Key3 单按播放下一曲按住1秒钟关闭音乐图5 按键功能图停止状态:按KEY1键开始播放音乐,按KEY2 键选择上一首曲目,按KEY3键选择下一首曲目,按KEY3键一秒钟恢复到停止状态。播放音乐状态:按KEY1键暂停播放音乐,按KEY2键选择上一首曲目,按KEY3键选择下一首曲目
13、。第二章 音乐播放器的硬件设计在利用凌阳61板设计音乐播放器的过程中,用到三种硬件模块和实现语音播放、音乐更换与语音压缩等方法的软件工具。三种硬件模块分别为控制音乐播放的主控板模块(即SPCE061A板)、存储语音资源的SPR模组模块(包括SPR_4096和SPR_1024两种型号)和实现音乐播放显示功能的液晶1602模块(显示音乐播放时的均衡器效果等功能)。2.1 主控板模块SPCE061A 是凌阳科技研发生产的性价比很高的一款十六位单片机,使用它可以非常方便灵活的实现语音的录放功能,该芯片拥有 8 路 10 位精度的 ADC,其中一路为音频转换通道,并且内置有自动增益电路。这为实现语音录入
14、提供了方便的硬件条件。两路 10 位精度的 DAC,只需要外接功放(SPY0030A)即可完成语音的播放(这两点是此芯片相对于51芯片的优势所在)。另外凌阳十六位单片机具有易学易用的效率较高的一套指令系统和集成开发环境(unSP IDE)。SPCE061A 片内还集成了一个 ICE(在线仿真电路)接口,使得对该芯片的编程、仿真都变得非常方便,而 ICE 接口不占用芯片上的硬件资源,结合凌阳科技提供的集成开发环境(unSP IDE)用户可以利用它对芯片进行真实的仿真;而程序的下载(烧写)也是通过该接口进行下载。主控板模块主要由电源板电路模块、音频输入MIC电路和音频输出DAC电路等功能模块组成。
15、(1)电源板电路模块分析图下图是电源部分的电路,4.5V直流电压经过SPY0029后产生3.3V电压,从而给整个系统供电。图6电源电路图图中的VDDH3为SPCE061A的I/O电平参考,接SPCE061A的51脚,这种接法使得I/O输出高电平为3.3V;VDDP为PLL锁相环电源,接SPCE061A的7脚;VDD和VDDA分别为数字电源与模拟电源,分别接SPCE061A的15脚和36脚;AVSS1是模拟地,接SPCE061A的24脚;VSS是数字地,接SPCE061A的38脚;AVSS2接音频输出电路的AVSS2。(2)音频输入电路MIC电路音频输入电路如下图所示: 图7音频输入电路原理图此
16、部分起到了将外部音频输入到凌阳芯片中的作用,其工作原理如下:麦克风相当于一个可变电阻串联到电路中,C11、C12将麦克风的阻值变换耦合输入到SPCE061A的对应引脚MICP(麦克风差动输入正端),MICN(麦克风差动输入负端),从而完成了音频的输入。VICM为麦克风提供电源串联电阻R1R4 MICROPHONE R3到地形成回路,电容C1起滤波作用。VCM为上拉电阻提供电源使两输入端始终保持着高电平从而保证输入信号有效。电容C9和C6起到去耦和滤波作用。(3)音频输出电路DAC电路音频输出电路原理图如下图所示:此部分为语音输出部分,其工作原理如下:接口J2从SPCE061A的DAC部引脚接入
17、信号通过改变电阻R9的阻值可以形成不同频率的信号,再经过C23将信号耦合输入到音频集成放大电路芯片SPY0030的4,5输入端,经其放大之后从1,2脚输出到扬声器。图8音频输出电路原理图2.2 SPCE061A 精简开发板“61板”是SPCE061A EMU BOARD的简称,是以凌阳 16 位单片机 SPCE061A 为核心的精简开发仿真实验板。61 板除了具备单片机最小系统电路外,还包括有电源电路、音频电路、复位电路等。61 板上有调试器接口(Probe 接口)以及下载线(EZ_Probe)接口,分别可接凌阳科技的在线调试器、简易下载线,配合凌阳十六位单片机软件开发工具unSP IDE,可
18、方便地在板上实现程序的下载、编译和在线仿真调试。2.3 SPR模组模块2.3.1 主要功能SPR芯片分为两种:SPR_4096和SPR_1024两种。在本次设计中采用的是SPR_4096芯片,该芯片的作用是存储语音资源。SPR模组是凌阳科技公司针对存储器芯片SPR_4096/SPR_1024开发的简易烧写器。该烧写器配合PC机ResWriter工具,通过EZ_probe下载线,完成对SPR_4096/SPR_1024存储芯片的擦除、写入、校验等功能。并且在SPR模组上留有与SPCE061A单片机的接口,可以实现SPR模组与SPCE061A单片机组成的系统。2.3.2 结构框图SPR_4096/
19、1024结构框图如下图所示: 图9 SPR_4096/1024结构框图SPR 模组预留两个接口,一个接口是 EZ-probe,这是在使用 ResWriter 工具对 SPR4096/1024 进行烧写时连接使用的,另一个是 10PIN 的排线,主要提供电源以及与 SPCE061A 连接使用。SPR 模组电路支持 SPR4096 和 SPR1024,但这两种芯片不能同时使用,SPR 模组电路只能对其中一种芯片进行使用,而且在使用时必须配备下载线使用。2.3.3 SPR模组模块电路分析SPR模组是针对语音资源存储芯片SPR_4096/1024芯片开发的建议语音烧写器。它的作用是存储语音资源,然后通
20、过主控板的语音处理功能和相应语音资源播放功能。SPR模组电路分析SPR模组_4096硬件原理图如图10所示:图10 SPR_4096硬件原理图SPR模组_4096的硬件电路主要分成3大部分:第一部分:ResWriter工具对SPR_4096/SPR_1024进行烧写的硬件电路如图11所示:图11烧写SPR_4096/1024硬件电路图分电路主要起到控制SCK、SDA信号的作用,通过74HC244可以控制SDA信号的通与断,这样可以使用ResWriter工具发出符合烧写芯片的时序信号,完成对芯片的擦除、写入与校验功能。 第二部分:SPR_4096的工作电路,如图12所示: 图12 SPR_409
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