【正文】 第三章 硬件組成及設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)包括整個(gè)系統(tǒng)的電路圖，主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)、 VS1003 解碼模塊、外部音頻存儲(chǔ)模塊、諾基亞 5110 液晶顯示模塊、電源電路模塊、 MP3 功能按鍵電路等組成，本章根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖來對(duì)每個(gè)部分的電路進(jìn)行分析和說明，重點(diǎn)講述 MCU 微控制器Atmega12 SD 卡模塊電路、 VS1003B 音頻解碼模塊電路、 CH375 驅(qū)動(dòng)外設(shè)模塊電路、功能按 鍵并且涉及到的一些芯片詳細(xì)資料。 主控系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)電路圖 本模塊設(shè)計(jì)包含了以下部分： MCU 微機(jī)處理器、復(fù)位電路、外圍模塊接口、程序下載口、功能按鍵等。對(duì)本模塊各電路進(jìn)行方案對(duì)比以及元器件價(jià)格比較，最終電源部分選用了 AMS1117 轉(zhuǎn)換電壓芯片，可將外部電壓轉(zhuǎn)換成 MCU 所需的電壓，電路簡(jiǎn)單，效率高。而顯示部分也采用了諾基亞 5110 液晶模塊，它具有既能顯示英文和特殊符號(hào)還能顯示中文，顯示界面友好，控制簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定，價(jià)格便宜，占用 IO 口少等優(yōu)點(diǎn)，容易實(shí)現(xiàn)歌曲名的顯示和歌曲進(jìn)程的操作。 . PEN1PE0 (RXD0/PDI)2PE1 (TXD0/PDO)3PE2 (XCK0/AIN0)4PE3 (OC3A/AIN1)5PE4 (OC3B/INT4)6PE5 (OC3C/INT5)7PE6 (T3/INT6)8PE7 (IC3/INT7)9PB0 (SS)10PB1 (SCK)11PB2 (MOSI)12PB3 (MISO)13PB4 (OC0)14PB5 (OC1A)15PB6 (OC1B)16PB7 (OC2/OC1C)17TOSC2/PG318TOSC1/1PG419RESET20VCC21GND22XTAL223XTAL124PD0 (SCL/INT0)25PD1 (SDA/INT1)26PD2 (RXD1/INT2)27PD3 (TXD1/INT3)28PD4 (IC1)29PD5 (XCK1)30PD6 (T1)31PD7 (T2)32PG0 (WR)33PG1 (RD)34PC0 (A8)35PC1 (A9)36PC2 (A10)37PC3 (A11)38PC4 (A12)39PC5 (A13)40PC6 (A14)41PC7 (A15)42PG2 (ALE)43PA7 (AD7)44PA6 (AD6)45PA5 (AD5)46PA4 (AD4)47PA3 (AD3)48PA2 (AD2)49PA1 (AD1)50PA0 (AD0)51VCC52GND53PF7 (ADC7/TDI)54PF6 (ADC6/TDO)55PF5 (ADC5/TMS)56PF4 (ADC4/TCK)57PF3 (ADC3)58PF2 (ADC2)59PF1 (ADC1)60PF0 (ADC0)61AREF62GND63AVCC64U3ATmega12816AI1 23 45 67 89 10JP1SCKTXD0ISP下載+5V+5VSCKMOSID/CCSRSTLEDENGND1 23 45 67 89 1011 1213 1415 1617 1819 2021 2223 2425 2627 2829 3031 32P11 23 45 67 89 1011 1213 1415 1617 1819 2021 2223 2425 2627 2829 3031 32P21 23 45 67 89 1011 1213 1415 1617 1819 2021 2223 2425 2627 2829 3031 32P41 23 45 67 89 1011 1213 1415 1617 1819 2021 2223 2425 2627 2829 3031 32P512345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758596061626364123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263643V310uHL1104C13104C12GNDGNDK1 K2 K3 K4 K5R910K+5VR1010KR1110KR1210KR1310KS3SWPBS4SWPBS5SWPBS6SWPBS7SWPB10KR8Res2104C14CapS2SWPB3V3GNDnRESTnRESTGND123456789vs1VS1003 模塊接口+5VGNDXRESETMISOMOSISCKDREQXCSXDCS12Y112MC1522C1622GNDK1SCKMOSIMISOSD_CSRSTCH375INTDREQK2K3K4K5CH375RDCH375WRCH375CSD0D1D2D3D4D5D6D7CH375RSTICH375A0XCSXDCSXRESETLEDENAVR128 拓展 I/O 口AVR128 復(fù)位電路ISP 下載口AVR128 主控部分GNDnRESTTXD01234567891015110 液晶D/CCSCD/DAT31CMD2VSS13VDD4CLK5VSS26DATA07DATA18WP10DATA291112*1SD10KR210KR310KR410KR53V3GNDSD_CSMOSIGNDSCKGNDMISODATDATINT1RST2WR3RD4TXD5RXD6NC7A08V39UD+10UD11GND12XI13XO14D015D116D217D318D419D520D621D722GND23ACT24RST25RST26CS27VCC28*2CH375AusbVCC1DATA2DATA+3GND4*3usbX112MC1022PFC1122PFCH375INTCH375RSTICH375WRCH375RDCH375A0D0D1D2D3D4D5D6D7D2USBLEDR61KCH375CSC73V33V33V3123P3P/S_TXDGNDC9GNDGNDUD+UDC8104100uFC4104C512D1LEDGND1IN3OUT2U2CYT117104C13V3+5V4K7R1123J1電源接口GND100uFC6+5VGNDUD+UD100uFC2104C3GND1IN3OUT2U1CYT117GNDPDIPDIR7A6B5C4A1B2C3S1按鍵開關(guān)12P16Header 29U 盤通信解碼部分接口SD 卡部分供電電源 圖 31 主控系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)電路圖 7 以下將介紹本模塊的主要電路及芯片。當(dāng)然本電路供電方式不唯一，在沒有電源適配器的條件下也可以使用下載器供電，簡(jiǎn)單又實(shí)用。它為 64 腳的貼片式芯片，本設(shè)計(jì)利用它為核心控制元件，只有它能正常工作后才能使其他的元件進(jìn)入正常工作狀態(tài)。 圖 33 圖 Atmega128 的引腳 8 Atmega128 芯片是一種高性能、低功耗 8 位的 AVR 微處理器，片內(nèi)具有 128K 字節(jié)的系統(tǒng)可編程 Flash，可解決卡機(jī)問題，能及時(shí)處理傳送的數(shù)據(jù)。具有獨(dú)立片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器，可解決一些程序跑飛的情況。 本設(shè)計(jì)主要用到 SPI 模式，需對(duì) SPI 管腳及其寄存器加以重 視。 SPI 串口方式特點(diǎn)有 :全雙工， 3 線同步數(shù)據(jù)傳輸 。具有傳輸結(jié)束中斷寫碰撞標(biāo)志檢測(cè) ?？勺鳛橹鳈C(jī)時(shí)具有雙速模式（ CK/2）。 功能按鍵電路 功能按鍵電路在系統(tǒng)中起到手動(dòng)切換播放模式及聲音大小的調(diào)整。在硬件方面注意手動(dòng)消抖，在軟件方面，也應(yīng)考慮按鍵消抖情況。 K1 K2 K3 K4 K5R910K+5VR1010KR1110KR1210KR1310KS3SWPBS4SWPBS5SWPBS6SWPBS7SWPBGND 圖 34 功能按鍵 VS1003 音頻解碼模塊 VS1003B 是芬蘭 VLSI 公司生產(chǎn)一種 VSXX 系列的芯片，是一種單芯片 MP3/WMA 音頻解碼器。串行控制和數(shù)據(jù)接口， 4 個(gè)常規(guī)的 I/O 口，一個(gè) UART，一個(gè)高品質(zhì)可變采樣率的 ADC 和立體聲 DAC、一個(gè)耳機(jī)放大器和地線緩沖器。本設(shè)計(jì)需將系統(tǒng) 5V 電源通過 、 9 轉(zhuǎn)化成 VS1003 所需的 、 電壓，并通過 的電感進(jìn)行數(shù)字電壓、模擬電壓、以及 IO 口電壓進(jìn)行區(qū)分，單獨(dú)供電，降低對(duì)解碼信號(hào)的影響。 圖 35 VS1003 封裝圖 該芯片的主要管腳介紹 : 1 腳 MICP:同向差分話筒輸入 。3腳 XRESET:復(fù)位 。13腳 XDCS:命令片選 。28腳 SCLK：串行時(shí)鐘 。30 腳 SO：串行輸出 。44腳 RCAP：基準(zhǔn)濾波電容。驅(qū)動(dòng) SD 卡的模式分為 SD 總線模式和 SPI 總線模式。因此，本模塊設(shè)計(jì)根據(jù)協(xié)議的簡(jiǎn)單性和實(shí)際需要?jiǎng)t采用了 SPI 總線模式。單片機(jī)對(duì) SD 卡的讀操作主要由主機(jī)控制，主機(jī)必須先拉低 SD 卡的片選信號(hào) CS，選中 SD 卡器件，然后再由主機(jī)向 SD卡發(fā)送各種命令， SD 卡對(duì)主機(jī)發(fā)送的任何命令進(jìn)行響應(yīng)，根據(jù)命令的不同執(zhí)行不同的響應(yīng)格式；在執(zhí)行寫操作時(shí)，SD 卡還要對(duì)主機(jī)發(fā)送的每個(gè)數(shù)據(jù)模塊進(jìn)行響應(yīng)。 調(diào)試中一些 SD 卡不能正常播放的解決辦法 如果在軟件方面只編寫了 FAT16 文件系統(tǒng)，則不支持大于 2G 的盤，由此帶來了兩個(gè)問題。 若小于 2G 的盤，請(qǐng)先使用軟件 USBOOT 把 SD 卡工作模式更改為 FDD 模式，更改后即可正常播放。 CH375是一個(gè) USB總線的通用接口芯片，支持 USBHOST 主機(jī)方式和 USBDEVICE/SLAVE 設(shè)備方式 [4]。當(dāng)然還可以選擇串行通信，通過串行輸入線、輸出線和中斷輸出線與單片機(jī)等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。在本設(shè)計(jì)過程中用 芯片降壓到所需的 電壓，并且還在并行串行的方式上預(yù)留了接口，即通過此接口可以選擇串行和并行接口方式。當(dāng)有 U盤插入時(shí) CH375 產(chǎn)生中斷來告訴單片機(jī) ,單片機(jī)每次得到 CH375 的中斷后 ,都要用 “ 獲取狀態(tài) 碼 ” 來取消這個(gè)中斷，讓 INT恢復(fù)到高電平，為下次中斷做準(zhǔn)備。接下來就是磁盤的初始化 DISK_INIT,同樣也是等待中斷，獲取狀態(tài)碼，若獲取 USB_INT_SUCCE，則成功，否則返回狀態(tài)碼，此時(shí)初始化 U盤成功，返回標(biāo)志 0。其過程為：在 CH375 對(duì) U 盤進(jìn)行讀寫扇區(qū)時(shí)，首先送入磁盤讀取命令 DIST_READ,然后送入