大工16秋單片機(jī)原理及應(yīng)用大作業(yè)題目及要求

1、 網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院?jiǎn)纹瑱C(jī)原理及應(yīng)用大作業(yè) 題 目： 基于51單片機(jī)的音樂(lè)播放器學(xué)習(xí)中心： 鹽城 層 次： 高起專 專 業(yè)： 機(jī)械制造與自動(dòng)化 年 級(jí)： 2015 年 秋 季 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 唐萍 題目二：基于單片機(jī)的音頻播放器設(shè)計(jì)準(zhǔn) 則：設(shè)計(jì)一個(gè)基于51單片機(jī)或STM單片機(jī)的音頻播放器。撰寫要求：（1）首先介紹課題背景，并進(jìn)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(duì)系統(tǒng)硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括硬件功能模塊劃分、電路原理圖設(shè)計(jì)等； （3）對(duì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，選用匯編語(yǔ)言或C語(yǔ)言編寫程序，給出軟件開發(fā)流程；（4）總結(jié)：需要說(shuō)明的問(wèn)題以及設(shè)計(jì)的心得體會(huì)?；?1單片機(jī)的音樂(lè)播

2、放器摘要：本大作業(yè)是基于sst89e52rd2單片機(jī)制作的wav音樂(lè)播放器。該播放器可以播放存在sd卡中的音樂(lè)，通過(guò)對(duì)sd卡的讀取并將數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)中，借助8位DA轉(zhuǎn)換器TLC5620 變成模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大器TDA2822放大交給揚(yáng)聲器發(fā)出最初讀取的音頻信號(hào)，實(shí)現(xiàn)音樂(lè)播放的功能。關(guān)鍵詞：SD卡，WAV文件，DA，音頻放大1背景音樂(lè)隨身聽(tīng)產(chǎn)品經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，已經(jīng)變得相當(dāng)成熟。市場(chǎng)上可以購(gòu)買到各類不同的音樂(lè)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?yán)肧TI51開發(fā)板板載資源以及外搭的功率放大電路制作一臺(tái)音樂(lè)播放器，能夠播放通過(guò)計(jì)算機(jī)拷貝在SD卡（或MMC卡、TF卡）的根

3、目錄中的某一個(gè)WAV文件。2硬件設(shè)計(jì)該音樂(lè)播放器硬件組成如下?lián)P聲器音頻放大電路DA（TLC5620）MCUSD卡本音樂(lè)播放器使用容量為2G的SD作為外部存儲(chǔ)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(jí)FLASH存儲(chǔ)器的單片機(jī) 工作電壓VDD=4.55V，5V工作電壓時(shí)0-40MHz頻率范圍 1KB的內(nèi)部RAM 兩塊超級(jí)FLASH EEPROM，32KB的基本存儲(chǔ)卡和8KB的二級(jí)存儲(chǔ)塊（扇區(qū)大小為128字節(jié)），二級(jí)存儲(chǔ)塊可用于存放掉電后要保存的數(shù)據(jù)，放在內(nèi)部具有極強(qiáng)的抗干擾性 最大片外程序/數(shù)據(jù)地址

4、空間為64KB 全雙工增強(qiáng)型UART，幀錯(cuò)誤檢測(cè)，自動(dòng)地址識(shí)別 9個(gè)中斷源，4個(gè)中端優(yōu)先級(jí) 降低EMI模式（通過(guò)AUXR SFR不允許ALE輸出時(shí)鐘），確保了單片機(jī)的高抗干擾性 雙DPTR指針（查表，尋址更方便）圖1DA轉(zhuǎn)換芯片采用TLC5620，為4路八位串行DA。具有上電復(fù)位功能，采用單+5V電源供電，可產(chǎn)生一倍或二倍于基準(zhǔn)電壓與地（GND）之間的電壓，且單調(diào)變化。管腳分布如圖2。圖2功放電路采用TDA2822作為主芯片。TDA2822 是雙聲道音頻功率放大電路，適用于在袖珍式盒式放音機(jī)（WALKMAN）、收錄機(jī)和多媒體音箱中作音頻放大器。該電路的特點(diǎn)如下： 電源電壓范圍寬（1.815V）

5、，電源電壓可低至1.8V 仍能工作，因此，該電路適合在低電源電壓下工作； 靜態(tài)電流小,交越失真也??； 適用于單聲道橋式（BTL ）或立體聲線路兩種工作狀態(tài)； 采用雙列直插8 腳塑料封裝（DIP8）。功放電路原理圖如圖3所示圖3SD卡電路如圖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(jì)SD卡SD卡在上電初期自動(dòng)進(jìn)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(guò)程中CS低電平有效，則進(jìn)入SPI模式，否則工作在SD總線模式。對(duì)于不帶SPI串行總線接口的SST89E58RDA單片機(jī)來(lái)說(shuō)，用軟件來(lái)模擬SPI總線

6、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(shí)鐘的同時(shí)，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(jī)的P0.2（模擬MISO線），此后再置P0.3為1，使單片機(jī)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(guò)SPI總線傳輸8位數(shù)據(jù)的操作。SD卡的初始化對(duì)SD卡進(jìn)行操作首先要對(duì)SD卡進(jìn)行初始化，初始化的過(guò)程中設(shè)置SD卡工作在SPI模式，其流程圖如圖3所示。圖5數(shù)

7、據(jù)塊的讀寫完成SD卡的初始化之后即可進(jìn)行它的讀寫操作。SD卡的讀寫操作都是通過(guò)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(gè)停止命令CMD12才停止。單塊寫操作的數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度只能是512字節(jié)。單塊寫入時(shí)，命令為CMD24，當(dāng)應(yīng)答為0時(shí)說(shuō)明可以寫入數(shù)據(jù)，大小為512字節(jié)。SD卡對(duì)每個(gè)發(fā)送給自己的數(shù)據(jù)塊都通過(guò)一個(gè)應(yīng)答命令確認(rèn)，它為1個(gè)字節(jié)長(zhǎng)，當(dāng)?shù)?位為00101時(shí)，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(shí)候，讀SD卡的命令字為CMD17，接收正確的第一個(gè)響應(yīng)命令字節(jié)為0xFE，隨后是512個(gè)字節(jié)

8、的用戶數(shù)據(jù)塊，最后為2個(gè)字節(jié)的CRC驗(yàn)證碼。可見(jiàn)，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另外，利用winhex軟件，可以找到音樂(lè)文件數(shù)據(jù)在SD卡中所處扇區(qū)號(hào)。在讀取SD卡數(shù)據(jù)時(shí)可以直接從所需位置開始讀取。WAV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(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)，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

9、我們可以以二進(jìn)制方式查看WAV文件，將WAV文件數(shù)據(jù)區(qū)的每一個(gè)字節(jié)按照一定速率順次送入D/A中，再經(jīng)過(guò)功放電路放大，即可以實(shí)現(xiàn)WAV文件的播放。WAV文件的采樣率是指聲音信號(hào)在“模數(shù)”轉(zhuǎn)換過(guò)程中單位時(shí)間內(nèi)采樣的次數(shù)。常用的聲音文件主要有兩種，分別對(duì)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。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(guò)高，否則會(huì)由于音頻信息寫入DA速度不夠而使聲音失真。制作時(shí)采樣率使用3000Hz。音頻信息通過(guò)SPI通信從SD卡中讀取，在讀取到一個(gè)數(shù)據(jù)后立即寫入DA。由于定時(shí)器中斷的進(jìn)出會(huì)浪費(fèi)較多時(shí)間，所以在程序設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有采用定時(shí)器中斷，僅僅采用了空延遲來(lái)對(duì)寫入速度進(jìn)行控制。這樣做能獲得比較高的寫入速度，但是對(duì)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