【正文】 產(chǎn)品 如雨后春筍般的出現(xiàn)在 社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域， 極大的推動(dòng)了電子行業(yè)的發(fā)展。隨著 IC 集成度越來(lái)越高以及制造成本越來(lái)越低，使得音樂(lè)播放器得到了很廣泛的普及。在音樂(lè)播放器帶給我們歡樂(lè)的同時(shí)，自身的更新?lián)Q代也很快。音樂(lè)播放器的核心部分是解碼芯片，其本質(zhì)就是一個(gè)小型單片機(jī)。單片機(jī)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、電子技術(shù)的新興領(lǐng)域。無(wú)論是單片機(jī)本身，還是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法都會(huì)與時(shí)俱進(jìn)。 目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展 。 趨勢(shì)將 是 全盤 CMOS 化，最大化的 SOC設(shè)計(jì)，以串行方式為主的外圍擴(kuò)展 等幾個(gè)方面發(fā)展 [1]。 本設(shè)計(jì)采用凌陽(yáng) 61 板作為主開(kāi)發(fā)芯片， “ 61 板 ” 是 SPCE061A EMU BOARD 的簡(jiǎn)稱，是 SPCE061A 單片機(jī)的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，通過(guò)連接不同的硬件部分和下載不同的程序就可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。 61 板除了具備單片機(jī)最小系統(tǒng)電路外，還包括電源電路、音頻電路、復(fù)位電路等。本設(shè)計(jì)利用 SPCE061A 的語(yǔ)音處理功能，配合 SPR 模組與液晶 1602 組成的外圍電路，再加上相應(yīng)的軟件程序，通過(guò)學(xué)習(xí)與實(shí)踐，可以實(shí)現(xiàn)音樂(lè)播放器。 2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 方案 方案選擇 單片機(jī)是各種嵌入式系統(tǒng)和智能化設(shè)備的核心，音樂(lè)播放器的核心部分就是由單片機(jī)構(gòu)成的。 單片機(jī)的種類各式各樣，不同種類單片機(jī)的功能特點(diǎn)也各不相同。 通過(guò)在學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)單片機(jī)的認(rèn)識(shí)和實(shí)踐不斷加深，各種類型的單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)也得以展現(xiàn)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中 我總結(jié)了兩種音樂(lè)播放器 的 設(shè)計(jì)方案。 方案一： 使用 AT89C51 單片機(jī)作為整個(gè)設(shè)計(jì)的中心控制模塊，外接 +5V 的電源給單片機(jī)供電 。 單片機(jī)所需要的時(shí)鐘信號(hào)由晶振部分產(chǎn)生，開(kāi)發(fā)板上的矩陣鍵盤去產(chǎn)生相應(yīng)的外部中斷來(lái)控制音樂(lè)播放器的上一首和下一首曲目 。 再利用 I/O 接 口的輸出去驅(qū)動(dòng)蜂鳴器工作發(fā)出聲響，用 LED 作為音樂(lè)播放器的顯示部分。最后，單片機(jī)外加一個(gè)復(fù)位電路，可以在程序出錯(cuò)時(shí)，重新啟動(dòng)單片機(jī)讓其重新工作。設(shè)計(jì)框圖如圖 21 所示： 延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 2 晶 振 部 分復(fù) 位 電 路蜂 鳴 器L E D 顯 示功 能 按 鍵A T 8 9 C 5 1電 源 圖 21 總體設(shè)計(jì)框 方案二： 采用凌陽(yáng)科技公司生產(chǎn)的 SPCE061A 單片機(jī)作為核心部分，用開(kāi)發(fā)板自帶的按鍵作為輸入，液晶 1602 作為用戶界面的提示部分和均衡器的顯示效果、SPR4096 模組作為音樂(lè)資源的存儲(chǔ)部分和 61 板語(yǔ)音播放等部分， 61 板作為整個(gè)音樂(lè)播放器的核心控制器并且負(fù)責(zé) 語(yǔ)音輸出 [3]。如圖 22 為硬件系統(tǒng)設(shè) 計(jì)框圖 S P C E 0 6 1 AS I O S P R 4 0 9 6L C D 1 6 0 26 1 板S P R 模 組鍵 盤 組按 鍵 組 圖 22 硬件系統(tǒng)設(shè) 計(jì)框圖 由于凌陽(yáng)的語(yǔ)音芯片使用較少的外圍器件就可以實(shí)現(xiàn)最小系統(tǒng)， 且SPCE061A 集成有 ADC、 DAC、 PLL、 AGC 等電路，并配有凌陽(yáng) 16 位單片機(jī)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，支持標(biāo)準(zhǔn) C 語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言編程，使得開(kāi)發(fā)方便、容易。 加之脫延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 3 離了千篇一律的靠 89C51 單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)硬件電路的開(kāi)發(fā)，為設(shè)計(jì)注入了新的資源和思想，因此本設(shè)計(jì)采用了方案二。 系統(tǒng)的工作原理 整個(gè) 系統(tǒng)的中心控制模塊為 SPCE061A，輸入部分使用開(kāi)發(fā)版自帶鍵盤；液晶 LCD1602 與 61 板 連接實(shí)現(xiàn)音樂(lè)播放時(shí)均衡器效果的顯示； SPR4096 模組存儲(chǔ)語(yǔ)音資源，通過(guò)硬件電路和 61 板的連接去實(shí)現(xiàn)音樂(lè)播放器的播放控制功能。 硬件模塊連線圖 整個(gè)音樂(lè)播放器的硬件模塊主要由鍵盤模塊， SPR4096 模組， 1602 液晶顯示模塊組成。硬件電路具體連接如圖 23 所示 ： S C KS P R 模 組S D AI O B 0I O B 0I O B 1 5I O B 1 4I O B 1 3D 0 D 7E PR / WR S1 6 0 2 液 晶I O A 0I O A 1I O A 2按 鍵 組I O A 8 I O A 1 5S P C E 0 6 1 A按 鍵 組 圖 23 硬件模塊連線圖 IOA0—Key1(61 板自帶的按鍵，按鍵的另一端接 5V 電壓 )； IOA1—Key2； IOA2—Key3； IOA8IOA15D0D7（液晶 LCD1602）； IOB13—RS（液晶 LCD1602 數(shù)據(jù) /命令選擇端 ） ； IOB14—R/W（液晶 LCD1602 讀 /寫選擇端）； IOB15—EP（液晶 LCD1602 使能端）； IOB0—SCK（ SPR4096 模組）； IOB1—SDA（ SPR4096 模組）。 延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 4 功能說(shuō)明：按鍵部分主要實(shí)現(xiàn)如下功能： 按鍵功能圖如 24 所示 按 下 k e y 1 ，開(kāi) 始 或 暫 停按 下 k e y 2 播放 上 一 曲按 下 K e y 3 播 放 下 一 曲 ；按 住 1 秒 鐘 關(guān) 閉 音 樂(lè) 圖 24 按鍵功能圖 (1)當(dāng)系統(tǒng)處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，各個(gè)按鍵功能 為： 按下 KEY1 鍵開(kāi)始播放音樂(lè)； 按下 KEY2 鍵選擇上一曲； 按下 KEY3 鍵選擇下一曲，長(zhǎng)按一秒鐘恢復(fù)到停止?fàn)顟B(tài)。 (2)當(dāng)系統(tǒng)處于播放音樂(lè)狀態(tài)時(shí)，各個(gè)按鍵功能為： 按下 KEY1 鍵暫停； 按下 KEY2 鍵選擇上一曲； 按下 KEY3 鍵選擇下一曲。 3 音樂(lè)播放器的硬件設(shè)計(jì) 在音樂(lè)播放器的設(shè)計(jì)過(guò)程中，外圍硬件電路使用了三種模塊。 SPCEA061A開(kāi)發(fā)板作為負(fù)責(zé)控制音樂(lè)播放的核心器件。 模組模塊作為存儲(chǔ)語(yǔ)音資源的介質(zhì)。 1602 模塊作為音樂(lè)播放時(shí)均衡器效果顯示部分 。 SPCE061A 單片機(jī)主板 SPCE061A 概述 凌陽(yáng)科技公司生產(chǎn)的單片機(jī)目前有 8 位和 16 位兩大系列， 8 位機(jī)根據(jù)不同用途分別帶有 LCD 驅(qū)動(dòng)、單通道或者多通道發(fā)聲功能。 16 位機(jī)以 μ’nSPTM CPU 為延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 5 內(nèi)核，根據(jù)需要集成相應(yīng)功能模塊，從而達(dá)到功能強(qiáng)、成本低的效果，是一款性價(jià)比比較高的商業(yè)級(jí)單片機(jī) [4]。 SPCE061A 是凌陽(yáng)科技研發(fā)生產(chǎn)的性價(jià)比很高的一款十六位單片機(jī)，使用它可以非常方便靈活的實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音的錄放系統(tǒng)，該芯片擁有 8 路 10 位精度的 ADC，其中一路為音頻轉(zhuǎn)換通道，并且內(nèi)置有自動(dòng)增益電路。這為實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音錄入提供了方便的硬件條件。兩路 10 位精度的 DAC，只需要外接功放（ SPY0030A）即可完成語(yǔ)音的播放。另外凌陽(yáng)十六位單片機(jī)具有易學(xué)易用的效率較高的一套指令系統(tǒng)和集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。在此環(huán)境中，支持標(biāo)準(zhǔn) C語(yǔ)言，可以實(shí)現(xiàn) C 語(yǔ)言與凌陽(yáng)匯編語(yǔ)言的互相調(diào)用，并且，提供了語(yǔ)音錄放的庫(kù)函數(shù)，只要了解庫(kù)函數(shù)的使用，就會(huì)很容易完成語(yǔ)音錄放，這些都為軟件開(kāi)發(fā)提供了方便的條件： SPCE061A 片內(nèi)還集成了一個(gè) ICE（在線仿真電路）接口，使得對(duì)該芯片的編程、仿真都變得非常 方便，而 ICE 接口不占用芯片上的硬件資源，結(jié)合凌陽(yáng)科技提供的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（ unSP IDE）用戶可以利用它對(duì)芯片進(jìn)行真實(shí)的仿真；而程序的下載（燒寫）也是通過(guò)該接口進(jìn)行下載 [5]。 SPCE061A 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 31 所示 ： 圖 31 SPCE061A 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 SPCE061A 芯片性能簡(jiǎn)介 ● 16 位 μ’nSPTM 微處理器 ● 工作電壓（ CPU） DDV 為 ~，（ I/O） DDHV 為 ~ 延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 6 ● CPU 時(shí)鐘： ~ ● 內(nèi)置 2K 字 SRAM ● 內(nèi)置 32K 字 FLASH ● 可編程音頻處理 ● 晶體振蕩器 ● 系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下（時(shí)鐘處于停止?fàn)顟B(tài)），耗電僅為 2uA/ ● 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器（可自動(dòng)預(yù)置初始計(jì)數(shù)值） ● 2 個(gè) 10 位 DAC（數(shù) /模轉(zhuǎn)換）輸出通道 ● 32 位通用可編程輸入 /輸出通道 ● 14 個(gè)中斷源可來(lái)自定時(shí)器 A/B、時(shí)基、 2 個(gè)外部時(shí)鐘源輸入和鍵喚醒 ● 具備觸鍵喚醒的功能 ● 使用凌陽(yáng)音頻編碼 SACM_S480 可以播放壓縮的語(yǔ)音資源 ● 鎖相環(huán) PLL 振蕩器提供系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào) ● 32768Hz 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 ● 7 通道 10 位電壓模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器（ ADC）和單通道聲音模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器 ● 聲音模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入通道內(nèi)置麥克風(fēng)放大器，并具有自動(dòng)增益控制（ AGC）功能 ● 具備串行設(shè)備接口 ● 具備低電壓復(fù)位功能和低電壓檢測(cè)功能 ● 內(nèi)置在線仿真電路接口 ● 具有 WatchDog 功能 SPR 模組模塊 雖然 SPCE061A 單片機(jī)芯片內(nèi)部集成了計(jì)算機(jī)的基本功能，已經(jīng)具備了很強(qiáng)的功能，但是其片內(nèi) RAM、并行 I/O 口，定時(shí)器以及中斷源等內(nèi)部資源還是比較有限的，當(dāng)外圍設(shè)備較多時(shí)，僅有的幾個(gè)內(nèi)部 I/O 口會(huì)不夠用，因此需要根據(jù)實(shí)際的開(kāi)發(fā)需要，對(duì)單片機(jī)進(jìn)行外部功能擴(kuò)展 [6]。 SPR Moudle 作為音樂(lè)播放器的語(yǔ)音存儲(chǔ)資源，可以配合 SPCE061A 單片機(jī)進(jìn)行外圍設(shè)備連接。 SPR 模組預(yù)留兩個(gè)接口，一個(gè)接口是 EZprobe，這是在使用 ResWriter 工具對(duì) SPR4096/1024 進(jìn)行燒寫時(shí)連接使用的，另一個(gè)是 10PIN 的排線，主要提供電延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 7 源以及與 SPCE061A 連接使用。 雖然 SPR 模組電路支持 SPR4096 和 SPR1024，但只能同時(shí)對(duì)其中一種芯片進(jìn)行使用。 SPR 模組有兩種基本配置，一種為電路板加 SPR4096 芯片，另一種為電路板加 SPR1024 芯片，而且必須配合 EZProbe 下載線使用。 SPR4096 內(nèi)嵌 512K*8 位高性能 FLASH 存儲(chǔ)器同時(shí)內(nèi)嵌 4K*8 位SRAM。芯片具有 BMI 并行接口總線與 SIF 串行接口總線。在 SPR4096 芯片中，使用兩種電源供電， VDDI 與 VDDQ。 VDDI 范圍在 ，這個(gè)電源是給內(nèi)部的 FLASH 與邏輯控制單元供電的。 VDDQ 范圍 ，只給 I/O 口供電。 SPR4096 可以工作在 頻率下， 最大讀電流為 ，最大編程 /擦寫電流 。 基本特性與參數(shù)指標(biāo) 產(chǎn)品型號(hào)： SPR MODULE SPR 模組工作電壓： SPR 模組外形尺寸： 50mm50mm SPR 模組的主要功能 針對(duì)凌陽(yáng)科技公司的存儲(chǔ)器芯片 SPR4096/SPR1024， 開(kāi)發(fā)的簡(jiǎn)易燒寫器。該燒寫器配合 PC 機(jī) ResWriter 工具，通過(guò) EZprobe 下載線，完成對(duì) SPR4096/1024存儲(chǔ)器芯片的擦除、寫入、校驗(yàn)等功能。并且在 SPR 模組上留有與 SPCE061A單片機(jī)的接口，可以實(shí)現(xiàn) SPR 模組與 SPCE061A 單片機(jī)組成的系統(tǒng)。 SPR 與 61鏈接圖 如圖 32 所示 計(jì) 算 機(jī)E Z P r o b e S P C E 0 6 1 AS P R 4 0 9 6S P R 1 0 2 4S C KS D AI O B 0I O B 1S P R M o u d l e 圖 32 SPR 與 61 鏈接圖 延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 8 SPR 模組硬件框圖 用 Protel 軟件繪制硬件電路圖， SPR 模組的硬件電路主要分成 3 大部分：如圖 33 所示 ： 1A 121A 241A 361A 482A 1112A 2132A 3152A 4171Y 1181Y 2161Y 3141Y 4122Y 192Y 272Y 352Y 431G12G19U174H C 24412345J1E Z _P robeR233P D 0R633B U S YP D 1P D 0E Z _S D AR333P D 1R53. 3K3. 3VC5500pE Z _S C KE Z _S D ABUSYR433C10. 1uFD1 4118S D A3. 3VC20. 1uFM E M3. 3VC30. 1uFR710KR12KC40. 1uF3. 3V12345678910J5C O N 103. 3V61_S C K61_S D A123J3M E S E L3. 3VM E M1E Z _S D A2E Z _S C K3S D A4S C K561_S D A661_S C KJ4C O N S E LV D