基于mp3播放器的设计毕业论文(编辑修改稿)

基于mp3播放器的设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

OSIGNDSCKGNDMISODATDATINT1RST2WR3RD4TXD5RXD6NC7A08V39UD+10UD11GND12XI13XO14D015D116D217D318D419D520D621D722GND23ACT24RST25RST26CS27VCC28*2CH375AusbVCC1DATA2DATA+3GND4*3usbX112MC1022PFC1122PFCH375INTCH375RSTICH375WRCH375RDCH375A0D0D1D2D3D4D5D6D7D2USBLEDR61KCH375CSC73V33V33V3123P3P/S_TXDGNDC9GNDGNDUD+UDC8104100uFC4104C512D1LEDGND1IN3OUT2U2CYT117104C13V3+5V4K7R1123J1电源接口GND100uFC6+5VGNDUD+UD100uFC2104C3GND1IN3OUT2U1CYT117GNDPDIPDIR7A6B5C4A1B2C3S1按键开关12P16Header 29U 盘通信解码部分接口SD 卡部分供电电源 图 31 主控系统模块设计电路图 7 以下将介绍本模块的主要电路及芯片。 供电电源电路 本电路是直接利用外部电源适配器进行接电，这样得到的电流和电压都比较稳定 ，然后利用 ASM1117 线性稳压芯片，将电源电压转换成稳定的，少纹波的 5V、 电压，为了能控制整个电路的电源供电，在适当处添加了一个六角开关，目的是截取适配器供电。 当然本电路供电方式不唯一，在没有电源适配器的条件下也可以使用下载器供电，简单又实用。 供电电源电路如图 32所示 100uFC4104C512D1LEDGND1IN3OUT2U2104C13V3+5V4K7R1123J1电源接口GND100uFC6100uFC2104C3GND1IN3OUT2U1CYT1175VGNDA6B5C4A1B2C3S1按键开关 图 32 供电电源电路 MCU 微控制器 Atmega128 的引脚图如 33 图所示。 它为 64 脚的贴片式芯片，本设计利用它为核心控制元件，只有它能正常工作后才能使其他的元件进入正常工作状态。 因此，下面对该芯片进行必要 的说明。 图 33 图 Atmega128 的引脚 8 Atmega128 芯片是一种高性能、低功耗 8 位的 AVR 微处理器，片内具有 128K 字节的系统可编程 Flash，可解决卡机问题，能及时处理传送的数据。 具有 4K 字节的 EEPROM，可以对一些操作数据进行存储，方便断电重启后，能对上一次的数据进行再现。 具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器，可解决一些程序跑飞的情况。 有 53 个可编程 I/O口，可方便外挂其他器件 ,具有可工作于从机 /主机模式的 SPI 串行接口。 本设计主要用到 SPI 模式，需对 SPI 管脚及其寄存器加以重 视。 串行外设接口 SPI允许 ATmega128 和外设之间进行高速的同步数据传输，接口管脚为 PB1(SCK)、PB2(MOSI)、 PB3(MISO)。 SPI 串口方式特点有 :全双工， 3 线同步数据传输。 主机或从机操作 LSB 首先发送或 MSB 首先发送。 具有传输结束中断写碰撞标志检测。 可以从闲置模式唤醒。 可作为主机时具有双速模式（ CK/2）。 以上是本设计需要重视的主芯片特点。 功能按键电路 功能按键电路在系统中起到手动切换播放模式及声音大小的调整。 考虑到本设计中需要的按键操作并不多，单片机的 I/O 口完全可 以满足，所以选择了独立式键盘设计，如图 34 所示 ，按键以低电平有效。 在硬件方面注意手动消抖，在软件方面，也应考虑按键消抖情况。 如图 34所示，共有五个按键，分别实现歌曲的播放、暂停、上下曲切换、声音加减功能。 K1 K2 K3 K4 K5R910K+5VR1010KR1110KR1210KR1310KS3SWPBS4SWPBS5SWPBS6SWPBS7SWPBGND 图 34 功能按键 VS1003 音频解码模块 VS1003B 是芬兰 VLSI 公司生产一种 VSXX 系列的芯片，是一种单芯片 MP3/WMA 音频解码器。 它拥有一个高性能，低功耗 DSP 处理器核 VS_DSP4,5KB 的指令 RAM 和 的数据 RAM。 串行控制和数据接口， 4 个常规的 I/O 口，一个 UART，一个高品质可变采样率的 ADC 和立体声 DAC、一个耳机放大器和地线缓冲器。 VS1003B 解码模块对单片机从SD卡或者 U 盘中读取的数据流进行解析，并转换成模拟信号输出，同时能实现高低音控制和立体声数模转换，可直接驱动耳机。 本设计需将系统 5V 电源通过 、 9 转化成 VS1003 所需的 、 电压，并通过 的电感进行数字电压、模拟电压、以及 IO 口电压进行区分，单独供电，降低对解码信号的影响。 VS1003B 封装图如 35 所示。 图 35 VS1003 封装图 该芯片的主要管脚介绍 : 1 脚 MICP:同向差分话筒输入。 2 脚 MICN：同向差分话筒输出。 3脚 XRESET:复位。 8脚 DREQ：数据请求。 13脚 XDCS:命令片选。 23脚 XCS：命令片选。 28脚 SCLK：串行时钟。 29 脚 SI:串行输入。 30 脚 SO：串行输出。 42 脚 GBUF:公共地缓冲器。 44脚 RCAP：基准滤波电容。 VS1003 解码模块电路图 图 36 VS1003 解码模块电路图 10 SD 卡模块电路及非正常播放的的解决办法 对于本模块电路设计，首要应该考虑电源电压 和电流的要求，防止电压电流超过SD 卡承受范围，进行烧卡，系统中供电电压一般为。 驱动 SD 卡的模式分为 SD 总线模式和 SPI 总线模式。 采用四根数据线并行传输数据，数据传输速率高的模式为 SD卡总线模式，这种总线的传输协议并不简单，而且很多单片机都没有提供这样的总线接口，而且若用软件来模拟 SD 卡总线却又相当的繁琐，并且还会降低 SD 卡的数据传输速率；如果用 SPI 总线模式去驱动 SD 卡，那么就只需用到一根数据传输线，此时数据传输速率虽较低，可在很多单片机上都具有 SPI 总线接口，若用软件来模拟也十分的容易，其总线模式 的传输协议十分简单，易于实现。 因此，本模块设计根据协议的简单性和实际需要则采用了 SPI 总线模式。 SPI 总线模式的数据传输则以字节为单位进行，每个字节则为 8位，每个命令或者数据模块都需以字节来对齐。 单片机对 SD 卡的读操作主要由主机控制，主机必须先拉低 SD 卡的片选信号 CS，选中 SD 卡器件，然后再由主机向 SD卡发送各种命令， SD 卡对主机发送的任何命令进行响应，根据命令的不同执行不同的响应格式；在执行写操作时，SD 卡还要对主机发送的每个数据模块进行响应。 通过执行命令和作出相对应的命令响应，完成单片机对 SD 卡的读写 操作。 调试中一些 SD 卡不能正常播放的解决办法 如果在软件方面只编写了 FAT16 文件系统，则不支持大于 2G 的盘，由此带来了两个问题。 若大于 2G 的盘，格式化的时候只能选择 FAT32， FAT16 的盘是不能正常播放的。 若小于 2G 的盘，请先使用软件 USBOOT 把 SD 卡工作模式更改为 FDD 模式，更改后即可正常播放。 SD 卡读写模块图（如图 37 所示） CD/DAT31CMD2VSS13VDD4CLK5VSS26DATA07DATA18WP10DATA291112*1SD10KR210KR310KR410KR53V3GNDSD_CSMOSIGNDSCKGNDMISODATDAT12P16SD 卡总线接口9 图： 37 SD 卡读写模块图 11 U 盘通信读写模块 本模块设计是利用 CH375芯片对外部的 U盘内数据进行驱动读取。 CH375是一个 USB总线的通用接口芯片，支持 USBHOST 主机方式和 USBDEVICE/SLAVE 设备方式 [4]。 CH375是一个 28 脚的贴片式芯片，它具有串并行通信方式，可以通过读控制线、写控制线、片选控制线、中断输出线及 8位数据总线，可非常方便地与单片机等控制器总线相连，实现并行传输。 当然还可以选择串行通信，通过串行输入线、输出线和中断输出线与单片机等实现数据传输。 CH375 本身还内置了大量专用通信协议的固件，外部单片机可以直接通过调用其固件实现对常用的 USB 储存设备以扇区为单位的读写操作。 在本设计过程中用 芯片降压到所需的 电压，并且还在并行串行的方式上预留了接口，即通过此接口可以选择串行和并行接口方式。 (注意： CH375 运用的是 12M 晶振，22PF 瓷片电容组成的振荡电路 ) U 盘通信电路图（如图 38 所示） INT1RST2WR3RD4TXD5RXD6NC7A08V39UD+10UD11GND12XI13XO14D015D116D217D318D419D520D621D722GND23ACT24RST25RST26CS27VCC28*2CH375AusbVCC1DATA2DATA+3GND4*3usbX112MC1022PFC1122PFCH375INTCH375RSTICH375WRCH375RDCH375A0D0D1D2D3D4D5D6D7D2USBLEDR61KCH375CSC73V33V33V3123P3P/S_TXDGNDC9GNDGNDUD+UDC8104+5VGNDUD+UDR7 图： 38 U 盘读写模块图 U 盘工作原理 当 CH375 工作方式在主机方式时，单片机通过 RD、 WR、片选 CS、中断 INT和地线A0进行控制，实现与 CH375 通讯。 当有 U盘插入时 CH375 产生中断来告诉单片机 ,单片机每次得到 CH375 的中断后 ,都要用 “ 获取状态 码 ” 来取消这个中断，让 INT恢复到高电平，为下次中断做准备。 要是 U 盘连接错误，那么就会返回状态码，若获取状态码GET_STATUS，那么表示 U盘已经连接成功。 接下来就是磁盘的初始化 DISK_INIT,同样也是等待中断，获取状态码，若获取 USB_INT_SUCCE，则成功，否则返回状态码，此时初始化 U盘成功，返回标志 0。 当 CS、 RD 和 A0 都为低电平时 CH375 的数据可以通过 D0~D7 输出；当 CS、 WR 和 A0 12 都为低电平时， D0~D7 上的数据被写入 CH375 芯片中；当 CS 和 WR 都为低电平， A0 为高电平时， D0~D7 中的数据可以作为命令码写入 CH375 中，这样就实现了 CH375 对 U 盘的读写 [5]。 其过程为：在 CH375 对 U 盘进行读写扇区时，首先送入磁盘读取命令 DIST_READ,然后送入 32 位的扇区地址，从低字节开始送入，接着送入要读取的扇区数，当我们只读取一个扇区时，我们就只送一个入一个 1，往下是等待中断读取状态，送入读数据命令再读数据（注：数据的第一个字节是后面数据的长度，紧接着的才是真正的数据），写入继续读数据命令，等待中断获取状态 USB_INT_SUCCESS,最后读取扇区成功。 补充：CH375 的数据缓冲 区仅为 64 个字节，读取一个扇区（ 512 字节）要读 8次，每读完一次要从 CH375 中送入继续读取的命令，等待 CH375 的数据缓冲区更新为下面的 64 个字节后，再次等待中断，读取状态。 写入 8 次。