自适应耳机的设计与制作本科毕业论文(编辑修改稿)

自适应耳机的设计与制作本科毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

机和 51 单片机一样， 软件开发环境都大同小异，其主要步骤都是相同的，具体开发过程主要有以下几个步骤： (1)．新建一个工程 在 IAR for MSP430 环境下，能很好的支持 MSP430F149 模块，新建一个工程的步骤如下：打开 IAR 软件，如图 431 所示。 图 431 单 击 Create new project in current workspace 选项或点击菜单项 Project〉Create New Project，如图 432 所示。 第 15 页 图 432 出现图 433 所示的对话框。 图 433 在该对话框中，有四种类型文件可供选择。 选择 Empty Project 类型可创建一个空的工程；选择 asm 类型可创建一个汇编类型源文件；选择 C++类型可创建一个 C++源文件；选择 C 类型可创建一个 C 源文件；选择 Externally built executable 类型可创建一个外部可执行文件。 本课题选择 Empty Project 类型来创建新的工程。 单击 OK 按钮后弹出用户对话框，在该对话框中选择工程所在路径，填写工程名。 本课题以“ test”为工程名，工程所在路径选择“ f:/test”，单击 OK按钮出现如图 434 所示界面。 图 434 再次点击菜单项 Project〉 Create New Project 选择创建 C 类型源文件，弹出用户对话框后，输入文件名单击 OK 后出现如图 435 所示界面。 进入新建工程界面后，编辑窗口中的代码为自动生成的源文件，它包括了头文件 main 第 16 页 函数框架，开发者可以根据自己的需求编写相应源程序，或添加其他的源文件。 图 435 (2).编译和下载 编写代码完成后，可按 F7 快捷键或选择主菜单 Project 下的 Make 子菜单或点击图标 建立可执行二进制代码文件。 若工程编译（ Make）成功，则可进行下载调试。 否则，出错信息会显示在信息窗口中，根据出错信息调试程序。 在下载前还需选择正确的下载调试方式，在这里我们选择并口下载调试方式。 下载调试步骤如下： (1).用 JTAG 简易仿真器连接 PC 机和目标板； (2).给目标板上电 ； (3).在图所示的 IAR 编辑界面上点击 Debug 按钮。 第 17 页 第 5 章 音频放大的设计 音频信号输入 数字电位器 X9313 介绍 X9313 系列包括 X9313Z（最大电阻为 1k）、 X9313W（最大电阻为 10k）、X9313U（最大电阻为 50k）和 X9313T（最大电阻为 100k）四种。 其内部包括控制电路、 5 位二进制可逆计数器、 32选 1译码器、 5位 EEPROM 及电阻阵列，电阻阵列包含有 31个电阻单元，在每个单元的两个端点都有可被滑动单元访问的抽头点。 对滑动单元抽头 点位置的访问由三个输入端所输入的数据经 5位可逆计数器计数、 32 选 1 译码器后控制单接点的电子开关来实现。 在滑动端改变抽头位置时以“先接通后断开”的方式进行工作。 X9313 的分辨率等于最大电阻值除以 31。 5 位二进制可逆计数器当计数达到一个极端时，不会循环回复，即当加计数时，不会由 11111 跳到 00000；减计数时不会由 00000 跳到 11111。 控制电路负责控制 5位 EEPROM 对计数器数据（滑动端的位置）的贮存和掉电后再次上电时的调用。 EEPROM 所存数据可保存 100 年。 音频信号幅值改变方法 在本课 题中，采用了改变输入音频信号幅值大小的方法，来调节耳机输出音量的大小的方法。 其具体方法是，通过 MSP430F149 单片机片内的 AD 对噪声信号的处理，在软件中对噪声信号大小进行适当等级的划分，然后再去控制数字电位器的阻值的大小，进而也就改变了音频信号输入幅值的大小，最终达到了自动调整耳机输出音量的功能。 数字电位器的 INC、 U/D、 CS 三个控制引脚分别 与单片机的 、 、 三个普通 I/O引脚相连，音频输入信号直接连接数字电位器的 VH、 VSS。 图 51即为音频输入信号原理图。 图 51 音频信号输入电路 第 18 页 音频信号放大 NE5532 的介绍 NE5532/SE5532/SA5532/NE5532A/SE5532A/SA5532A 是一种双运放高性能低噪声运算放大器。 相比较大多数标准运算放大器，如 1458，它显示出更好的噪声性能，提高输出驱动能力和相当高的小信号和电源带宽。 这使该器件特别适合应用在高品质和专业音响设备，仪器和控制电路和电话通道放大器。 NE5532 特点： (1).小信号带宽 :10MHZ (2).输出驱动能力 :600Ω ， 10V 有效值 (3).输入噪声电压 :5nV/√Hz( 典型值 ) (4).直流 电压增 益 :50000 (5).交流电压增益 :220010KHZ (6).功率带宽 :140KHZ (7).转换速率 :9V/μs (8).大的电源电压范围 :177。 3V 177。 20V (9).单位增益补偿 NE5532 音频放大电路 上文已经说到，课题采用的是对音频信号的幅值进行干预的方法，来调整耳机的输出音量。 一般情况下，音频放大电路的放大倍数不超过 10 倍。 因此，课题中设计了一个放大倍数为 Av=5 的反相音频放大电路。 经测试，效果比较明显。 其电路原理图如 52所示。 10uFC56KR10814321U3ANE5532P+121251pFC630KR11R12100uFC8220uFC7INC1U/D2VH3VSS4VW5VL6CS7VCC8U2X9313+5musicSpeaker 第 19 页 图 52 音频放大电路 第 20 页 心得 通过本课题的设计与制作，对大学中学到的许多专业知识和专业技能有了更深刻和全面的理解、体会。 从一开始确定系统整体方案，到最终系统功能的实现，中间经历了很多困难，由于导师比较忙，所以在很多情况下，都得自己想办法解决问题。 在硬件电路方面，噪声检波电路的效果一开始一直不是很理想，经过反复的设计，分析其中 的原因，不断的改进，调试，最后才发现由于充放电时间不够，导致检波出来的信号含有较大的脉动成份，把 C4的容值由原来的 改 10uF,检波效果就变得比较理想。 另外，最终，硬件电路模块的整版焊接与调试中，也遇到了不少的麻烦。 在软件方面，数字电位器 X9313W 的驱动，花费了不少的时间。 虽然之前也对着芯片的时序，写过驱动，也明白如何写芯片驱动，但是，这次写数字电位器的驱动，还是花费了一天的时间。 其主要的原因是写驱动前，没有搞清楚其工作原理。 当然，软件主函数的调试也花费了大量的时间，毕竟在主函数里，需要处理的数据 还是比较多的。 还有一点深刻的体会是，很多文献资料、芯片的 pdf 文档，都是用英文写的。 为了能大体上理解其意思，我也花费了大量的精力。 这也让我清醒的意识到，专业英语基础要扎实，能够阅读专业英语文献，也是专业素养的表现。 结束语 为期一个月的毕业设计即将结束，在这期间我经历了从查资料、分析课题到学习软件、设计程序、调试、总结经验教训及书写毕业论文的过程。 本课题介绍了基于 MSP430F149 的自适应耳机的设计与制作。 经过反复对硬件电路和软件程序的设计与调试，本系统，能够自动测量环境噪声，并指 示噪声等级；能够根据环境噪声等级，自动调整耳机输出音量，并指示音量等级；也能够通过对按键的调整，控制耳机输出音量。 基本上完成了课题的要求。 本课题有待改进的地方，系统断电后，如何保存记录音量等级，由于系统对噪声处理的实时性要求很高，所以实时把音量等级写入 EEPROM 中，是不现实的。 由于毕业设计即将结束，没有时间继续研究用何种算法能够解决这个问题。 第 21 页 参考文献 [1]张晞，王德银，张晨 . MSP430 系列单片机实用 C语言程序设计 [M].北京：人民邮电出版社 ,2020. [2]胡大可 .MSP430 系列 FLASH 型超低功耗 16 位单片机 [M].北京：北京航空航天大学出版社， 2020. [3]沈艳华，杨艳琴 .MSP430 系列 16 位超低功耗单片机原理与实践 [M]. 北京：北京航空航天大学出版社 ,2020. [4]MSP430x13x,MSP430x14x,MSP430x14x1 MIXED SIGNAL MICROCONTROLLER[R], Texas Instruments Incorporated, 2020. 第 22 页 致谢 经过一个月的不懈努力，本次毕业设计即将接近尾声，由于初次尝试设计系统，由于知识及经验的 匮乏，难免遇到很多困难，刚开始拿到这个课题的时候我甚至无从下手，如果没有导师吴栋的督促指导鼓励以及同学们的支持，很难顺利的完成此次毕业设计。 从开始选题到论文的顺利完成，离不开老师、同学给予的帮助，在这里请接受我的谢意 ! 首先，在本次毕业设计过程中，从选题、构思、资料收集到最后论文定稿的各个环节，都凝聚着吴老师的辛劳和汗水。 吴老师，在这一个月的毕业设计期间给了我很多无微不至的关怀。 吴老师渊博的知识、严谨科学的治学态度和工作作风将给我以后的学习和工作起着模范和激励的作用，在此对吴老师表示深深的敬意和衷心的感谢。 其次，感谢一起做毕业设计的同学们，感谢你们在我遇到困难时所给的帮助，因为有了你们的帮助和鼓励，我才有勇气坚持到现在，此次毕业设计才得以顺利的完成。 最后，感谢母校给予了我良好的学习环境，让我顺利的完成学业，使我成长为一个合格的大学生。 第 23 页 附录 附录 1 自适应耳机焊接电路原理图 第 24 页 附录 2 自适应耳机焊接电路元器件清单列表 电子元器件 型号 数量 R1 1 R2 100 1 R3,R9 10K 2 R4 700K 1 R5,R7,R8 20K 3 R6 3K 1 R10 6K 1 R11 30K 1 R12 1 C1,C2,C4,C5 10uF 4 C3 1 C6 51pF 1 C7 220uF 1 D1,D2 IN4148 2 噪声运放 TL082 2 音频运放 NE5532 1 数字电位器 X9313W 1 电源接口 2 线 /4 线 /6 线 3 音频输入 /输出接口 2 驻极体 1 通用板 1 第 25 页 附录 3 相关模块驱动以及主程序 附录 X9313 驱动 include define DIR P2DIR|=BIT2+BIT1+BIT0 define SELECT P2OUTamp。 =~BIT2 //片选输入端 define UNSEL P2OUT|=BIT2 define HIGH P2OUT|=BIT0 //增加输入端 define LOW P2OUTamp。 =~BIT0 define DOWN P2OUTamp。 =~BIT1 //降输入端 define UP P2OUT|=BIT1 //升输入端 define uchar unsigned char /************************ 此函数为延时函数 ************************/ void delay_9313(void) { uchar i,j。 for(i=0。 i10。 i++) for(j=0。 j10。 j++)。 } /************************ 此函数产生下降沿脉冲 *************************/ void neg_edge(void) { SELECT。 第 26 页 LOW。 delay_9313()。 HIGH。 delay_9313()。 UNSEL。 } /************************ 此函数为初始化 x9313 函数 ************************/ void Init_X9313(void) { uchar i。 DIR。 SELECT。 DOWN。 HIGH。 for(i=0。 i25。 i++) neg_edge()。 UP。 UNSEL。 }。