基于单片机的音乐盒播放器设计-毕业设计.doc
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1、西安工业大学北方信息工程学院本科毕业设计(论文)题目:基于单片机的音乐播放器设计系 别 光电信息系 专 业 光电信息工程 班 级 B110106 姓 名 学 号 B11010609 导 师 2015年5月西安工业大学毕业设计(论文)任务书系别 光电信息系 专业 光电信息工程 班 B110106 姓名 康辉 学号 B11010609 1.毕业设计(论文)题目:基于单片机的音乐盒播放器设计 2.题目背景和意义:语音及音乐播放在仪器仪表、家用电器及各种玩具中应用非常广泛。掌握基于单片机的语音存储、编码、解码及播放对提高学生的电子类产品设计能力有很大的帮助。本课题使用语音芯片来存储播放语音片段,在单片
2、机的控制下实现语音播放、音量控制、循环等功能。3.设计(论文)的主要内容(理工科含技术指标):1)编解码的一些基本原理; 2)画出硬件原理图,包括单片机、语音芯片和键盘;3)画出软件流程图,采用单片机C语言或汇编语言进行编程;实现自行定义按键盘,当有键按下时,能相应的播放出歌曲。有一个停止键能控制音乐的播放; 4)完成硬件与软件调试综合调试,实现预定功能。4.设计的基本要求及进度安排(含起始时间、设计地点): (1) 毕业设计的态度端正、认真,目的明确; (2) 按照西安工业大学本科毕业设计(论文)撰写规范撰写论文; (3) 论文的字数要求15000字以上; (4) 参考文献15篇以上; (5
3、) 按照任务书的要求、进度完成相应的工作; (6) 按照老师所指定的时间向老师汇报所做的工作情况。 (7) 不懂的问题应及时与老师讨论。 毕业设计的进度安排: 1-4周:方案论证,完成开题报告,进行开题答辩。 5-8周:设计算法流程,编制程序。完成中期报告和外文翻译,准备中期答辩。 9-13周:调试。 14周:书写论文,准备毕业答辩。5.毕业设计(论文)的工作量要求 实验(时数)*或实习(天数):上机100小时以上 图纸(幅面和张数)*: 其他要求:论文字数约15000字,其中参考文献不少于15篇,外文不少于3篇, 不少于3000字的文献翻译1篇。 指导教师签名: 年 月 日 学生签名: 年
4、月 日 系主任审批: 年 月 日说明:1本表一式二份,一份由学生装订入附件册,一份教师自留。2 带*项可根据学科特点选填。基于单片机的音乐盒播放器设计摘要基于单片机的音乐盒,利用VS1003语音芯片和LCD12864液晶显示屏来实现音乐解码和显示播放曲目的信息,以及利用PAM8403实现功率放大。本文阐述一种基于STC12C5A60S2单片机的一种音乐播放器系统,通过按键来控制音乐的播放/暂停和上一曲/下一曲等功能。着重给出了硬件系统的各部分电路以及软件流程设计的基本思想。着重阐述了STC12C5A60S2单片机的基本功能、最小系统设计、按键设计、VS1003音乐芯片的基本功能与设计思路以及软
5、件程序的整体设计方案。该电路设计新颖、功能强大、结构简单。并且基于STC12C5A60S2单片机和VS1003语音芯片组合的音乐播放器在生活中的有很强的实用性和广泛的适用性。关键词:增强型8051单片机;液晶显示;按键控制;解码;音乐播放器Music Box Player Based on MicrocontrollerAbstractMusic Box is based on Microcontroller,use VS1003 voice chip and LCD12864 LCD monitor to achieve music decoding and display playing
6、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 control the music playback/pause and previous / next track functions. Emphasis is given for each part of the circuit of hardwar
7、e systems and the basic idea of software process design, The basic function of STC12C5A60S2 Microcontroller minimum system design, button design.VS1003 chip music basic functions and design ideas as well as the overall design of the software program. The circuit design is novel, powerful, simple str
8、ucture. Music player consists of STC12C5A60S2 microcontroller and VS1003 voice chip ,has a strong practical and broad applicability in life.Key Words:Single-Chip Microcomputer of enhanced 8051; LCD; button control; decoding; Music Player目 录1 绪论11.1题目背景及研究意义11.2国内外发展状况11.3主要技术指标21.4本文主要研究内容22 方案论证32.
9、1设计要求32.2主控器部分32.2.1方案一32.2.2方案二42.3音乐芯片部分52.3.1方案一52.3.2方案二62.4液晶显示部分82.5功放部分92.6系统方案102.7本章小结113 硬件电路设计123.1 Altium Designer介绍123.2 STC12C5A60S2的概况133.3单片机最小系统183.3.1电源电路183.3.2振荡电路193.3.3单片机最小系统电路203.4其他部分电路213.5 选择键盘监测方法233.6 整体电路243.7 本章总结244 软件电路254.1 STC单片机开发环境介绍254.2 VS1003芯片程序264.3 总程序284.4
10、 本章小结285 系统试验及调试295.1 硬件调试295.2 软件调试305.3 综合测试305.4 本章小结316 结 论32参考文献34致谢36毕业设计(论文)知识产权声明37毕业设计(论文)独创性声明38附录A 电路原理图39附录B 总程序4261 1 绪论1.1题目背景及研究意义当在进入21世纪后,单片机产品的发展正朝着高性能和多品种方向,并且发展趋势是进一步朝着CMOS化、小体积、低功耗、大容量、高性能、低价格以及外围的电路内装化等几个方面去发展1。单片机的应用的重要意义还是在于它是从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。过去必须要由模拟电路或者数字电路才可以实现的大部分的
11、功能,现在已能完全可以用单片机通过软件的方法来实现了。单片机可以说渗透到了我们生活的各个方面,几乎难以找到哪个领域里没有单片机的踪迹。导弹中的导航装置,飞机里安装的各种仪表的控制,计算机里的网络通讯与数据传输方面,工业自动化过程中实时控制和数据处理方面,民用的高档轿车的安全保障系统,摄像机、录像机、全自动洗衣机所涉及的控制方面,这些全都是离不开单片机的2。随着科学技术的进步和社会的发展,人类所接触的信息也在不断增加并且日益复杂。面对浩如烟海的信息,人们已经能够利用计算机等工具高效准确地对之进行处理,但要想将处理完的信息及时,清晰地传递给别人,还必须通过寻求更加卓越的显示技术来实现。单片机技术与
12、液晶显示技术的结合,使信息传输交流向着智能可视化方向迅速发展3。随着人类社会的发展,人们对视觉、听觉方面的享受提出了越来越高的要求。小小的音乐盒可以给人们带来美好的回忆,提高人们的精神文化享受。传统音乐盒多是机械型的,体积笨重,发音单调,不能实现批量生产。1.2国内外发展状况在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。这种基于单片机的音乐播放器都非常流行4。据网络公司Jupi
13、ter Media MetriX 的统计数据显示:使用基于单片机音乐播放器(无论是离线播放器还是网络播放器)的家庭用户从2011年10月的33200万猛增到2012年的41700万以单片机为基础的音乐播放器设计成本低、音质效果好,值得推广5。扩展功能强大的音乐播放器是未来音乐播放器的发展趋势,体积小,携带方便而且功能又强大,这也是现在所有电子产品的未来。1.3主要技术指标(1)语音存储及编解码的基本原理; (2)用Altium designer画出硬件原理图,包括单片机、语音芯片和键盘;(3)画出软件流程图,采用单片机C语言或汇编语言进行编程;实现自定义按键,当有键按下时,能相应的播放出歌曲;
14、有一个停止键能控制音乐的播放。 (4)完成硬件与软件调试综合调试,实现预定功能。1.4本文主要研究内容本文分为五部分来介绍该设计的详细方法:第一章绪论总体的介绍本次设计的背景,以及技术指标;第二章将从硬件部分的选取开始,分别陈述了单片机、音乐芯片、LCD、功放的选取,以及硬件电路的整体设计方案;第三章从硬件部分的设计做以介绍,主要包括单片机最小电路的设计,音乐芯片的周围电路设计,显示屏的电路设计,功放的电路设计,控制按钮的电路设计;第四章讲述了软件部分的设计思路以及各部分程序的设计方法;第五章介绍了整体的软件和硬件的分别调试和综合调试。2 方案论证2.1设计要求(1)语音存储及编解码的基本原理
15、; (2)用Altium designer画出硬件原理图,包括单片机、语音芯片和键盘;(3)画出软件流程图,采用单片机C语言或汇编语言进行编程;实现自行定义按键盘,当有键按下时,能相应的播放出歌曲。有一个停止键能控制音乐的播放; (4)完成硬件与软件调试综合调试,实现预定功能。2.2主控器部分2.2.1方案一方案一采用AT89C52单片机实现。单片机软件编程的自由度大,可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制。而且体积小,硬件实现简单,安装方便。既可以对U盘进行读写操作,又可对VS1003模块进行SPI通信控制。另外AT89C52在工业控制上也有着广泛的应用,编程技术及外围功能电路的配合使用
16、都很成熟。ATMEL公司生产的AT89C52单片机采用高性能的静态80C51设计,由先进工艺制造,并带有非易失性Flash程序存储器。它是一种高性能、低功耗的8位CMOS微处理芯片,市场应用最多6。主要性能特点有:l 8KB Flash ROM,可以擦写1000次以上,数据保存10年。l 256字节内部RAM。 l 电源控制模式l 时钟可停止和恢复;l 空闲模式;l 掉电模式。 l 6个中断源。l 4个中断优先级。l 4个8位I/O口。l 全双工增强型UART。l 3个16位定时/计数器,T0、T1(标准80C51)和增加的T2(捕获和比较)。l 全静态工作方式:024MHz。2.2.2方案二
17、方案二采用STC12C5A60S2八位单片机实现7。STC12C5A60S2单片机是宏晶科技推出的新一代高速、低功耗、超强抗干扰的单片机,指令代码完全兼容传统8051单片机,12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。 主要性能特点有:l 增强型8051单片机,6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择,指令代码完全兼容传统8051; l 工作频率范围:040MHz,相当于普通8051的080MHz,实际工作频率可达 48MHz; l 用户应用程序空间为60K字节; 片上集成512字节RAM; l 通用I/O口(32个)复位后为:P1/P2/P3 是准双向口, P0口是漏极开路输出
18、,作为总线扩展用时,不用加上拉电阻,作为I/O口用时,需加上拉电阻。 l ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程),无需专用编程器,无需专用仿真器,可通过串口(RxD/P3.0,TxD/P3.1)直接下载用户程序;l 具有看门狗功能; l 共 3个16位定时器/计数器。即定时器 T0、T1、T2;l 外部中断 4 路,下降沿中断或低电平触发电路,Power Down 模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒; l 掉电模式:典型功耗0.1A,可由外部中断唤醒,中断返回后,继续执行原程序;l 空闲模式:典型功耗2mA典型功耗; l 正常工作模式:典型功耗 4mA7mA 典型功耗;STC12C
19、5A60S2和AT89C52外形对比,如图2.1所示:图2.1 STC12C5A60S2和AT89C52外形对比由于读写U盘数据需要大量缓存和大量空间,速度快。而AT89C51读写速度慢,内部程序FLASH空间只有8K,且RAM只有256Bit。STC12C5A60S2内部有60K的程序FLASH空间和1280Bit的RAM,能满足本次设计的要求,主频速度是普通的AT89C51的12倍。并且支持在线编程,使用很方便,烧写程序的时候不用再反复插拔单片机,使单片机的寿命大大增长,并且结合本课题要求的多功能,体积小,灵敏度高等特点,因而本设计采用STC12C5A60S2单片机作为本课题的单片机。2.
20、3音乐芯片部分2.3.1方案一方案一采用WT588D语音芯片,具有独特的单片机功能,功能多、音质好、应用范围广、性能稳定是WT588D系列语音单片机的特长,弥补了以往各类语音芯片应用领域狭小的缺陷,MP3控制模式、按键控制模式、按键组合控制模式、并口控制模式、一线串口控制模式、三线串口控制模式以及三线串口控制I/O口扩展输出模式,让应用人员能将产品投放在几乎可以想象得到的场所8。作为一款以语音为基础的芯片,对音质的追求当然也是精益求精的,完全支持6K-22KHz采样率的音频加载,芯片的独到之处便是将加载的音频音质几乎完整无损的展现出来。WT588D系列语音单片机能通过配套软件WT588D Vo
21、ice-Chip轻而易举的做到语音组合播放、插入完美的陶冶静音。静音的时长控制得绝无丝毫误差。可控制的语音地址位能达到220个。每个地址位里能加载可组合语音为128段语音。WT588D系列语音单片机模块内置SPI-FLASH存储器,WT588D系列语音单片机芯片可根据实际用法外置SPI-FLASH存储器,众多的控制模式、语音组合只需更换SPI-FLAS的内容,即可完全实现操作方式的切换。WT588D系列语音单片机支持SPI-FLASH内容在线下载,这是一个应用人员不可或缺的优势。主要性能特点有:l 根据外挂或者内置SPI-Flash的不同,播放时长也不同,支持2M Bit -64M Bit的S
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