【文章內容簡介】 16 位并行數(shù)據(jù)接口連接到 STM32 的 PB 口，STM32 的 IO 口為 16 位的，剛好和 ILI9320 的 16 位并行接口完美連接。和普通的 12864 點陣液晶一樣，ILI9320 也留有片選端（CS） 、讀寫控制端（RD） 、數(shù)據(jù)命令選擇端（WR） 。 第 11 頁西華大學畢業(yè)設計說明書 1234567LCD890+VGNPB圖 液晶顯示電路 電平轉換電路由于設計采用的是 32 位的單片機，因此在進行程序的燒寫和下載時，我們需要計算機與單片機進行通信。PC 機自帶有 RS232 標準串行口，而我們所使用的SSTM32F103 是 TTL 電平，因此，我們需要自己添加一個電平轉換電路。此設計采用的是 MAXIM 公司生產的 MAX232 電平轉換芯片。它是一種單電源、低功耗的 RS232 接口芯片，額定電流 300uA。通過 USB 轉串口后，再由 MAX232 芯片完成 RS232 與 TTL 電平之間的轉換，就可以與單片機進行通信了。其原理圖下圖 所示：1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 6Mar2022 Sheet of File: E:\業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)2022\業(yè)業(yè)\ Drawn By:162738495J1DB9R1in 13R2in 8T1in11T2in10V+2V6VCC16R1out12R2out9T1out 14T2out 7C1+1C1 3C2+ 4C2 5GND15RS232RS232TTLTTLIC1MAX232RXDTXD12J2CON2C1104C2104 C3104C4104C5104+5V +5V12J3CON212J4CON2+5V圖 電平轉換電路 第 12 頁西華大學畢業(yè)設計說明書 電路參數(shù)的計算及元器件的選擇基于 STM32 的音源位置測量的設計中參數(shù)的計算主要包括了三個部分：電源設計參數(shù)計算、555 定時器構成多諧振蕩器參數(shù)的計算以及音源坐標求解的計算。通過這些計算之后，才能更好地更合理的選擇元器件，做到滿足性能要求的同時，將價格降到最低。 電源電路參數(shù)的計算本次設計采用的是直流+5V 和5V 輸出的電源。整流二極管組成的單相橋式整流電路，將交流電壓 V2 變成脈動的直流電壓，在經過濾波電容 C 濾除紋波，輸出直流電壓V1。V1 和交流電壓的有效值 V2 之間的關系為 V1=(—)V2。下面重點從兩個方面來計算部分參數(shù)。一、變壓器的選取功率電源變壓器的作用是將來自電網的 220V 交流電壓 u1 變換為整流電路所需要的交流電壓 u2。電源變壓器的效率為： 21P?? 其中： 是變壓器副邊的功率， 是變壓器原邊的功率。一般小型變壓器的效2P率如表 1 所示：表 1 小型變壓器的效率副邊功率 VA 10 10—30 30—80 80—200效率 因此，當算出了副邊功率 后，就可以根據(jù)上表算出原邊 。電源變壓器電壓變2P1P換公式為： 12UN?其中：N1 為原邊線圈扎數(shù)，N2 為副邊線圈扎數(shù)。根據(jù)以上的公式運算出本設計選用功率為 50W 的變壓器。二、整流二極管的選取每只整流二極管承受的最大反向電壓值為： 2RMV?通過每只二極管的平均電流為： 第 13 頁西華大學畢業(yè)設計說明書 ?在該式子中，R 為整流濾波電路的負載電阻。它為電容 C 提供放電回路，RC 放電時間常數(shù)應滿足 RC（3—5），其中 T 為 50HZ 交流電壓周期。通過以上的運算，本次設計采用整流二極管 1N4001，其極限參數(shù)（反向擊穿電壓和額定工作電流）滿足我們設計要求。 555 定時器外圍元件參數(shù)的計算用 555 定時器組成的多謝振蕩器如圖 所示，在接通電源以后，電容 C2 被充電，當 Vc 上升到 時，使輸出 Vo 為低電平，同時放電三極管 T 導通，此時電容 C2 通過23cVR2 和 T 放電，Vc 下降。當 Vc 下降到 時，Vo 反轉為高電平。電容 C2 放電所需的13cV放電時間為 （公式一）2 ??當放電結束時，T 截止，Vcc 將通過 R1 和 R2 向電容器 C2 充電，Vc 由 上升到13cV所需的時間為23cV（公式二）12 12()()pHtRCRC????當 Vc 上升到 時，電路又翻轉為低電平。如此周而復始，于是在電路的輸出端23cV就得到一個周期性的矩形波。其振蕩頻率為： (公式三)12()pLpHfttRC???? 第 14 頁西華大學畢業(yè)設計說明書圖 仿真計算 555 外圍元件圖通過公式一、公式二和公式三的計算，在確定音源頻率為 500HZ 的條件下，我們得出在 C 取值為 100nF 的時候，令 R1=R2，則可以計算出 R 的取值為 。 音源坐標位置的計算設坐標紙為圖中的矩形 ABCD。聲源在點 O，拾音器分別位于矩形四角A、B、C、D。聲源到 A 點的距離為 Da，到 B 點的距離為 Db，到 C 點的距離為 Dc，到 D點的距離為 Dd。分別經過時間 Ta，Tb，Tc，Td 后，拾音器 A、B、C、D 接收到信號，然后可以計算出三個時間差值 t1，t2，t3，聲音傳播速度為 v。通過下列算法后可計算出聲源 O 的坐標值（x,y）： 第 15 頁西華大學畢業(yè)設計說明書 圖 音源坐標位置求解圖定位算法一： （1） （2） （3） （4）單片機檢測到的為四個時間點算出三個時間差，上面四個式子可用時間差表示出 ； （5）； （6） ； （7） ； （8） 解出： 第 16 頁西華大學畢業(yè)設計說明書 ； ； ； ； ； ；上式總共兩個未知數(shù)四個等式，可以根據(jù)任意三個式子解出一組解，總共會有兩組解。由于測出的結果會有誤差，所以將所得的兩組解進行平均值求解，則結果誤差會減小，準確度會進一步提高。該算法程序比較簡短，適合用單片機處理。 元器件的選擇元器件的選取在電路的設計中十分重要，有時候直接關系到你的設計是否能夠成功，而且如果是在具體參數(shù)指標上面的要求的項目或科研上，元器件的選擇正確與否直接影響到指標上不上得去。所以我們在做設計時一定要選擇好自己的功能指標所需求的元器件。本次設計就有幾個重要元器件的選取。Ⅰ 音頻濾波器運放的選?。阂纛l運算放大器的選取中需要考慮的因素有很多，下面例舉一下重要的指標：a，增益帶寬積 GBW。該參數(shù)會影響音源的清晰度，如果不計成本的話，GBE 的值越大越好，前置放大器、輸入緩沖、線路放大器對此要求不高，音調電路、功放推動、DAC 緩沖輸出、有源濾波器等應該重視這個參數(shù)。b，壓擺率 SR。該參數(shù)會影響到聲音細節(jié)的表現(xiàn)，盡管音頻信號的上限只有20KHZ，但是音樂信號的頻譜極為豐富復雜，瞬時幅度/時間的變化率有時會達到一個很高的水平，從音頻應用來看，最好高于 10V/us，不宜低于 1 V/us。c，電源抑制比 PSRR。對電路的噪聲尤其是電源的噪聲，如交流哼聲的抑制。對于開關電源來說，高音的清晰度也會受到影響，如高音聽起來發(fā)毛等。從音頻應用實踐來看，按典型值計算最好高于 80dB，不低于 100dB 為最佳。 第 17 頁西華大學畢業(yè)設計說明書d，共模抑制比 CMRR。決定了電路的抗干擾的能力，尤其是輸入回路。從音頻應用的實踐來看，按典型值計算最好高于 80dB，不低于 100dB 為最佳。e，總諧波失真 THD(+N)。這個參數(shù)越低越好，不過還是需要注意過于追求低失真的傾向。對于音頻應用，應該重視 fin 為 1KHZ 和 10KHZ 以及整個音頻頻帶內的這個數(shù)值的平均程度，如果在音頻頻帶內的失真，頻率曲線欺負過大就不好。如果在音頻頻帶內這個曲線比較平直而且低于 %就足夠好了，我們一般得到的數(shù)據(jù)是fin 為 1KHZ 和 10KHZ 的典型值。結合以上這些參數(shù)規(guī)定的范圍和本設計的音源相結合，并在考慮成本的條件之下，綜合選擇了 NE5532 常用的音頻放大器。Ⅱ 微控制器的選?。河捎诒敬卧O計后端運算較為復雜，微控制器需要做到主要三個方面的工作：1，控制 ADC 進行采樣。2，將得到的數(shù)據(jù)進行處理，計算出音源坐標。3，實時顯示在液晶屏幕上。尤其是在第二方面的工作要求 STM32F103 的運算速度足夠的塊，才有可能保證我們采集的點不錯位，否則的話，就會帶來很大的誤差。所以選擇的微控制器必須具有下面幾個重要特點和資源。（1）很強的兼容性。STM32F103xx 是一個完整的系列，其成員之間是完全地腳對腳兼容，軟件和功能上也兼容。在參考手冊中，STM32F103x4 和 STM32F103x6 被歸為小容量產品，STM32F103x8 和 STM32F103xB 被歸為中等容量產品，STM32F103xC、STM32F103xD 和 STM32F103xE 被歸為大容量產品。同時，STM32F103xx增強型產品與現(xiàn)有的 STM32F101xx 基本型和 STM32F102xx USB 基本型產品全兼容。（2）嵌套的向量式中斷控制器（NVIC） 。STM32F103xx 增強型產品內置嵌套的向量式中斷控制器，能夠處理多達 43 個可屏蔽中斷通道(不包括 16 個 Cortex?M3 的中斷線)和 16 個優(yōu)先級。● 緊耦合的 NVIC 能夠達到低延遲的中斷響應處理● 中斷向量入口地址直接進入內核 ● 緊耦合的 NVIC 接口 ● 允許中斷的早期處理 ● 處理晚到的較高優(yōu)先級中斷● 支持中斷尾部鏈接功能 ● 自動保存處理器狀態(tài) ● 中斷返回時自動恢復，無需額外指令開銷 該模塊以最小的中斷延遲提供靈活的中斷管理功能。（3）強大功能的 ADC 模塊。STM32F103xx 增強型產品內嵌 2 個 12 位的模擬/數(shù)字轉換器(ADC)，每個 ADC 共用多達 16 個外部通道，可以實現(xiàn)單次或掃描轉換。在 第 18 頁西華大學畢業(yè)設計說明書掃描模式下，自動進行在選定的一組模擬輸入上的轉換。 ADC 接口上的其它邏輯功能包括：● 同步的采樣和保持 ● 交叉的采樣和保持 ● 單次采樣 ADC 可以使用 DMA 操作。模擬看門狗功能允許非常精準地監(jiān)視一路、多路或所有選中的通道，當被監(jiān)視的信號超出預置的閥值時，將產生中斷。由標準定時器(TIMx)和高級控制定時器(TIM1)產生的事件，可以分別內部級聯(lián)到 ADC 的開始觸發(fā)和注入觸發(fā)，應用程序能使 AD 轉換與時鐘同步。支持在線下載程序，更容易上手，學習和使用起來也比較輕松方便。綜合本設計的需求和現(xiàn)有的條件，最終確定選取 STM32F103VET6 為此次設計的微控制器。 特殊器件的介紹 STM32F103 單片機介紹STM32F103 最高的工作頻率可達 72MHZ，在村舒淇的 0 等待周期訪問時可達。該芯片是 TI 公司推出的中等容量的微控制器，32 位基于 ARM 核心的帶 64 或 128K 字節(jié)閃存的微控制器，具有 USB、CAN、7 個定時器、2 個 ADC 和 9 個通信接口，每個方面都很符合本次設計的需求。下面介紹一下 STM32F103 幾個重要參數(shù)方面的特色：1. 外部中斷/事件控制器（EXTI）外部中斷/事件控制器包含 19 個邊沿檢測器，用于產生中斷/事件請求。每個中斷線都可以獨立地配置它的觸發(fā)事件(上升沿或下降沿或雙邊沿)，并能夠單獨地被屏蔽；有一個掛起寄存器維持所有中斷請求的狀態(tài)。EXTI 可以檢測到脈沖寬度小于內部 APB2 的時鐘周期。多達 80 個通用 I/O 口連接到 16 個外部中斷線。2. 時鐘和啟動系統(tǒng)時鐘的選擇是在啟動時進行，復位時內部 8MHz 的 RC 振蕩器被選為默