【正文】 32 、 ATMEL6 ATMEL128 的片內(nèi)儲(chǔ)存空間均在 8K 以上，盡量滿足了 MP3 不卡機(jī)的條 件之一。雖在硬件方面降低了成本，但其軟件方面比較復(fù)雜，編程難度較高，工作量極大，而且對(duì)控制器的處理速度和資源要求也較高。 LCD1602 液晶驅(qū)動(dòng)電路相當(dāng)簡(jiǎn)單，它可以顯示簡(jiǎn)單的中英文字符、圖案，并且功能和設(shè)計(jì)的成本都比較低。 方案四：采用諾基亞 5110 液晶模塊，它采用的是串行通信協(xié)議進(jìn)行通信，傳輸速度快，耗能低，接口信號(hào)線數(shù)量少，能顯示英文、數(shù)字還有圖案，并且市場(chǎng)價(jià)格最便宜。系統(tǒng)框圖如圖 22 所示。 對(duì)于功能的實(shí)現(xiàn)，本設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)對(duì) SD 卡及 U盤的高速讀取，同時(shí)可在諾基亞 5110液晶上顯示歌曲進(jìn)程、歌曲名及音頻頻譜。下面將整個(gè)音樂播放器的設(shè)計(jì)對(duì)各模塊組成分別做個(gè)介紹。對(duì)于 MCU 的選擇，考慮到效率問題，最終也選定了 Atmega128 作為 主控芯片，它的外圍電路簡(jiǎn)單，滿足本設(shè)計(jì)的需要。 供電電源電路 本電路是直接利用外部電源適配器進(jìn)行接電，這樣得到的電流和電壓都比較穩(wěn)定 ，然后利用 ASM1117 線性穩(wěn)壓芯片，將電源電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的，少紋波的 5V、 電壓，為了能控制整個(gè)電路的電源供電，在適當(dāng)處添加了一個(gè)六角開關(guān)，目的是截取適配器供電。因此，下面對(duì)該芯片進(jìn)行必要 的說明。有 53 個(gè)可編程 I/O口，可方便外掛其他器件 ,具有可工作于從機(jī) /主機(jī)模式的 SPI 串行接口。主機(jī)或從機(jī)操作 LSB 首先發(fā)送或 MSB 首先發(fā)送 。 以上是本設(shè)計(jì)需要重視的主芯片特點(diǎn)。 如圖 34所示，共有五個(gè)按鍵，分別實(shí)現(xiàn)歌曲的播放、暫停、上下曲切換、聲音加減功能。 VS1003B 解碼模塊對(duì)單片機(jī)從SD卡或者 U 盤中讀取的數(shù)據(jù)流進(jìn)行解析，并轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸出，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)高低音控制和立體聲數(shù)模轉(zhuǎn)換，可直接驅(qū)動(dòng)耳機(jī)。2 腳 MICN：同向差分話筒輸出 。 23腳 XCS：命令片選 。42 腳 GBUF:公共地緩沖器 。采用四根數(shù)據(jù)線并行傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸速率高的模式為 SD卡總線模式，這種總線的傳輸協(xié)議并不簡(jiǎn)單，而且很多單片機(jī)都沒有提供這樣的總線接口，而且若用軟件來模擬 SD 卡總線卻又相當(dāng)?shù)姆爆?，并且還會(huì)降低 SD 卡的數(shù)據(jù)傳輸速率；如果用 SPI 總線模式去驅(qū)動(dòng) SD 卡，那么就只需用到一根數(shù)據(jù)傳輸線，此時(shí)數(shù)據(jù)傳輸速率雖較低，可在很多單片機(jī)上都具有 SPI 總線接口，若用軟件來模擬也十分的容易，其總線模式 的傳輸協(xié)議十分簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。通過執(zhí)行命令和作出相對(duì)應(yīng)的命令響應(yīng)，完成單片機(jī)對(duì) SD 卡的讀寫 操作。 SD 卡讀寫模塊圖（如圖 37 所示） CD/DAT31CMD2VSS13VDD4CLK5VSS26DATA07DATA18WP10DATA291112*1SD10KR210KR310KR410KR53V3GNDSD_CSMOSIGNDSCKGNDMISODATDAT12P16SD 卡總線接口9 圖： 37 SD 卡讀寫模塊圖 11 U 盤通信讀寫模塊 本模塊設(shè)計(jì)是利用 CH375芯片對(duì)外部的 U盤內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)讀取。 CH375 本身還內(nèi)置了大量專用通信協(xié)議的固件，外部單片機(jī)可以直接通過調(diào)用其固件實(shí)現(xiàn)對(duì)常用的 USB 儲(chǔ)存設(shè)備以扇區(qū)為單位的讀寫操作。要是 U 盤連接錯(cuò)誤，那么就會(huì)返回狀態(tài)碼，若獲取狀態(tài)碼GET_STATUS，那么表示 U盤已經(jīng)連接成功。補(bǔ)充：CH375 的數(shù)據(jù)緩沖 區(qū)僅為 64 個(gè)字節(jié)，讀取一個(gè)扇區(qū)（ 512 字節(jié)）要讀 8次，每讀完一次要從 CH375 中送入繼續(xù)讀取的命令，等待 CH375 的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)更新為下面的 64 個(gè)字節(jié)后，再次等待中斷，讀取狀態(tài)。對(duì)于 USB 數(shù)據(jù)線 D+和 D的 PCB 應(yīng)該平行布線，長(zhǎng)度保持差不多 [6]。它的傳輸速率是 1602 液晶的四倍，在價(jià)格上也比較便宜，來源也很多。一個(gè)單片機(jī)的使用不僅僅只有硬件，同時(shí)也應(yīng)該有軟件的支持，硬軟結(jié)合才能發(fā)揮其更加強(qiáng)大的作用，在寫匯編程序 CPU 可執(zhí)行的機(jī)器碼可分為手工匯編和機(jī)器匯編這兩種方法。在 ICCAVR 編輯器的狀態(tài)窗口中可以很清楚地把編譯出現(xiàn)的錯(cuò)誤顯示出來，當(dāng)用鼠標(biāo)單擊編譯出現(xiàn)的錯(cuò)誤時(shí)，光標(biāo)就會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到編輯窗口中引起錯(cuò)誤的那一行，這樣就省去了煩雜的查錯(cuò)工作 [7]。 圖 41 主程序流程圖 開始 Y N Y 各模塊初始化 讀 U/SD 卡主引導(dǎo) 解析文件系統(tǒng) 從 U/SD 卡讀取文件名 調(diào)用 UNICODE字庫(kù)并顯示 解析文件名 計(jì)算 MP3 數(shù)據(jù)流首簇地址 讀取 1 扇區(qū)的 MP3 數(shù)據(jù)流 MP3 數(shù)據(jù)流寫入VS1003 芯片 讀完 1 簇？ 計(jì)算下一簇地址 文件是否結(jié)束 結(jié)束 14 各模塊初始化后，單片機(jī)識(shí)別 U/SD 卡，再根據(jù) U/SD 卡的主引導(dǎo)，通過 FAT 文件系統(tǒng)解析文件名，并調(diào)用 UNICODE 字庫(kù)把文件名顯示在諾基 亞 5110 液晶上，然后單片機(jī)計(jì)算簇所在的地址，把讀到的文件數(shù)據(jù)流送入到 VS1003 中進(jìn)行解碼，當(dāng)讀完一簇后，則計(jì)算下一次地址，如此便實(shí)現(xiàn)文件的鏈接。 在分區(qū)引導(dǎo)記錄中又可分為 BIOS 參數(shù)記錄塊 BPB（ BIPS Parameter Block）、磁盤標(biāo)志記錄表、分區(qū)引導(dǎo)記錄代碼區(qū)和結(jié)束標(biāo)志 55AA 這四塊內(nèi)容。在文件的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)中通過 FAT 表記錄文件存儲(chǔ)中簇與簇之間的連接信息，這樣就可以快速地查找文件儲(chǔ)存的地址。 SD 卡文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 要實(shí)現(xiàn)對(duì)文件的管理，那么單片機(jī)通過對(duì) SD 卡的 讀寫中就可按照 FAT16/FAT32 文件系統(tǒng)的格式對(duì) SD 卡上的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，這樣便可以在 SD 卡上實(shí)現(xiàn)文件的創(chuàng)建、文件的讀寫和文件的刪除等操作。 但在 創(chuàng)建目錄時(shí)， 應(yīng)將 屬性值設(shè)置為 10H(表示子目錄 )，文件長(zhǎng)度為 0[9]。對(duì)于 FATl6 系統(tǒng)文件 ， 可根據(jù) 下面的公式計(jì)算出數(shù)據(jù)起始邏輯扇區(qū)號(hào) [11]： 起始邏輯扇區(qū) =隱藏扇區(qū)數(shù) +1+2*每 FAT 扇區(qū)數(shù) +FDT 扇區(qū)數(shù) +(起始簇號(hào) 2)*每簇扇區(qū)數(shù) 實(shí)現(xiàn) SD 卡 文件的刪除 SD 卡文件管理中還有一個(gè)重要的方面，那就是實(shí)現(xiàn)對(duì)文件的刪除。但是 U 盤文件級(jí)子程序庫(kù)和大量的固件協(xié)議都能在 CH375 中提供，所以單片機(jī)可以直接調(diào)用子程序來讀寫 U盤中的文件數(shù)據(jù)。 開始 系統(tǒng)初始化 查詢中斷 U 盤復(fù)位 /加載 U盤是否插入 查詢 FAT 系統(tǒng)文件 返回播放主程序 查詢 U 盤指定文件 結(jié)束 N N Y Y 17 第五章 系統(tǒng)測(cè)試與分析 系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程 設(shè)計(jì)前準(zhǔn)備工作， 認(rèn)真查閱資料，對(duì)比可選方案，最終明確設(shè)計(jì)的方案，同時(shí)也對(duì)一些設(shè)計(jì)中的主要芯片進(jìn)行大概的了解。要制作出電路板，還必須在打印 PCB 圖之后進(jìn)行熱轉(zhuǎn)印，如果轉(zhuǎn)印完畢的銅板線路有斷開或者不清楚的現(xiàn)象，則可用油性墨筆補(bǔ)齊，等油墨干之后采用鹽酸與雙氧水配置的混合液進(jìn)行洗板。最后是焊板，焊接時(shí)間不可太久，以免燒壞芯片或元器件，焊接時(shí)要防虛焊。一開始， 我在設(shè)計(jì)中也用了雙層板，追求的是出板的美觀性，可是經(jīng)過多次熱轉(zhuǎn)印后才能成功，可惜過孔太多，焊接技術(shù)有待提高，故選用了單層板設(shè)計(jì)，優(yōu)化了布線?？偨Y(jié)：做板需要耐心，需要技巧，在原理圖設(shè)計(jì)過程中需要懂設(shè)計(jì)原理，謹(jǐn)慎檢查，對(duì)焊貼片式芯片時(shí)，注意把握電烙鐵融錫的時(shí)間，不能燙太久。 在調(diào)試的過程中，一開始需要解決主控芯片的熔絲問題，然后開始查找相關(guān)資料大 18 概了解本設(shè)計(jì)的原理，接著從顯示部分開始調(diào)試。我認(rèn)真地查看了 FAT 方面的資料，發(fā)現(xiàn) FAT16 和 FAT32對(duì)文件識(shí)別的方式還是存在一些區(qū)別的，然后我把卡格式化成其對(duì)應(yīng)的形式，并在同學(xué)的熱心幫助下，終于能讀取識(shí)別 FAT 文件，由于 FAT 文件系統(tǒng)是使 SD 卡內(nèi)以扇區(qū)為單位，通過簇與簇之間的鏈接實(shí)現(xiàn)查找上下曲的地址，如果有 FAT 文件系統(tǒng)就不用針對(duì)扇區(qū)進(jìn)行操作，可以針對(duì)文件路徑，文件名進(jìn)行操作，查找方便、存儲(chǔ)文件方便，不至于空間浪費(fèi)。 簇的計(jì)算公式： （扇區(qū) *512/4） 2 公式中的 4 表示每 4個(gè)字節(jié)表示一個(gè)簇項(xiàng) 第 2簇是根目錄所在的簇，它的位置在第二個(gè) FAT 表。 應(yīng)用 FAT 系統(tǒng)文件就可以很快解決歌曲的切換問題。 以上就是各模塊的調(diào)試，這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的 MP3 就可以完成了。此指標(biāo)界面如圖 51 所示 ,在程序的設(shè)定中實(shí)現(xiàn)了液晶初始化 OK、 VS1003 初始化 OK、SD卡初始化 OK、 FAT32 初始化 OK、提示沒有 MP3 文件。 圖 52：調(diào) 試中的歌曲進(jìn)程 圖 53：播放歌曲中的界面 21 用按鍵控制音樂的播放、暫停、快進(jìn)、后退，此指標(biāo)如圖 54所示。本次設(shè)計(jì)，不但鞏固了我們所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，而且還增長(zhǎng)了課外知識(shí)，加強(qiáng)了自身的動(dòng)手能力。 總之 ,音樂播放器的設(shè)計(jì)采用了 Atmega128 單片機(jī)作為系統(tǒng)的中央處理控制單元，結(jié)合了操作軟件，實(shí)現(xiàn)了歌曲的播放、暫停、上下曲切換、歌曲進(jìn)度的顯示、聲音大小調(diào)節(jié)等功能。我取得的每一點(diǎn)成績(jī)都與侯老師的精心指導(dǎo)和關(guān)心是分不開的。我謹(jǐn)向侯老師致以最誠(chéng)摯的敬意和衷心的感謝。謝謝你們！ 25 附錄 1（原理圖、 PCB 圖、實(shí)物圖） 主控板原理圖及 PCB 100uFC4104C512D1LEDGND1IN3OUT2U2CYT117104C13V3+5V4K7R1123J1電源接口GND100uFC6100uFC2104C3GND1IN3OUT2U1CYT117GNDA6B5C4A1B2C3S1按鍵開關(guān)供電電源 CD/DAT31CMD2VSS13VDD4CLK5VSS26DATA07DATA18WP10DATA291112*1SD10KR210KR310KR410KR53V3GNDSD_CSMOSIGNDSCKGNDMISODATDAT12P16Header 29SD 卡部分 123456789vs1VS1003 模塊接口+5VGNDXRESETMISOMOSISCKDREQXCSXDCS解碼部分接口 +5VSCKMOSID/CCSRSTLEDENGND1234567891015110 液晶 10KR8Res2104C14CapS2SWPB3V3GNDnRESTAVR128 復(fù)位電路K1 K2 K3 K4 K5R910K+5VR1010KR1110KR1210KR1310KS3SWPBS4SWPBS5SWPBS6SWPBS7SWPBGND 1 23 45 67 89 10JP1SCKTXD0ISP下載+5VISP 下載口GNDnRESTPDI usbVCC1DATA2DATA+3GND4*3usb+5VGNDUD+UDR7 INT1RST2WR3RD4TXD5RXD6NC7A08V39UD+10UD11GND12XI13XO14D015D116D217D318D419D520D621D722GND23ACT24RST25RST26CS27VCC28*2CH375A*3X112MC1022PFC1122PFCH375INTCH375RSTICH375WRCH375RDCH375A0D0D1D2D3D4D5D6D7D2USBLEDR61KCH375CSC73V33V33V3123P3
。再次，要感謝在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中遇到困難時(shí)，給與我的熱情幫助和支持的各位老師和同學(xué)，正是他們不厭其煩的和我一起討論相關(guān)問題，一起探索遇到的困難，使少走了不少?gòu)澛?。是?在我設(shè)計(jì)當(dāng)中給了我許多寶貴的建議，不斷的鼓勵(lì)我，耐心的幫我修改論文。侯老師對(duì)論文的研究方法、研究目的和學(xué)術(shù)思想給予了我嚴(yán)格的要求和有效的指導(dǎo)。 本設(shè)計(jì)硬件簡(jiǎn)單 ,軟件也不是很復(fù)雜，具有 易于開發(fā) , 成本較低 , 安全可靠