基于STM32的MP3設(shè)計

1、.1摘要本篇論文主要介紹的一款基于Crote*3核設(shè)計的的MP3播放器。采用STM32F103A系列微處理器作為播放器的CPU，采用由凌通公司生產(chǎn)的DS250-10芯片作為音樂解碼芯片。利用MPU6050運動處理模塊收集MP3播放器的加速度、空間位置等運動信息，用以控制MP3播放器的播放/暫停、上一首/下一首等功能的實現(xiàn)。通過BQ2057電源管理芯片對鋰電池進展充電管理。音量是由光敏電阻收集到的環(huán)境光強信息控制。無需按鍵，用戶只需要通過改變播放器的空間位置，就可以控制播放器的功能實現(xiàn)。增加了操作的趣味性，提高了用戶的操作體驗。使得在如今新鮮招數(shù)層出不窮的MP3市場更有競爭力。關(guān)鍵詞：MP3播放

2、器，加速度，環(huán)境光感應(yīng)，STM32，DS205-A103.1AbstractThispaperdescribesthedesignofakernel-basedCrote*3oftheMP3player. UsingSTM32F103ASeriesmicroprocessorastheplayeroftheCPU, usingtheLingTongproducedDS250-10chipasthemusicdecodingchip. UseMPU6050motionprocessingmodulecollectsaccelerationMP3player, sportssuchasspatia

3、llocationinformation, tocontroltheMP3player, play / pause, previous / ne*ttrackfunctionssuchimplementation. ByBQ2057powermanagementchipforlithiumbatterychargemanagement. Volumeisaphotoresistorlightcollectedinformationcontrolenvironment. Nobuttons, theuseronlyneedsbychangingthespatialpositionofthepla

4、yer, theplayercancontroltherealizationofthefunction. Increasesoperationalinterest, improvingtheusersoperatinge*perience. MakingfreshtricksemergingintodaysMP3marketmorepetitive.Keywords:MP3player, accelerometer, ambientlightsensor, STM32, DS205-A103.1目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc359167651 摘要 PA

5、GEREF _Toc359167651 h I HYPERLINK l _Toc359167652 Abstract PAGEREF _Toc359167652 h II HYPERLINK l _Toc359167653 第一章概述 PAGEREF _Toc359167653 h 1 HYPERLINK l _Toc359167654 1.1 MP3Moving Picture E*perts Group Audio Layer III PAGEREF _Toc359167654 h 1 HYPERLINK l _Toc359167655 1.2 MP3以及MP3播放器的開展趨勢 PAGER

6、EF _Toc359167655 h 3 HYPERLINK l _Toc359167656 1.3 課題研究容 PAGEREF _Toc359167656 h 4 HYPERLINK l _Toc359167657 1.4 章節(jié)安排 PAGEREF _Toc359167657 h 4 HYPERLINK l _Toc359167658 第二章主控CPU芯片 PAGEREF _Toc359167658 h 6 HYPERLINK l _Toc359167659 2.1 STM32F103A芯片的根本構(gòu)成 PAGEREF _Toc359167659 h 6 HYPERLINK l _Toc359

7、167660 2.1.1 芯片特點 PAGEREF _Toc359167660 h 7 HYPERLINK l _Toc359167661 2.1.2 芯片應(yīng)用 PAGEREF _Toc359167661 h 7 HYPERLINK l _Toc359167662 2.2 主控CPU電路 PAGEREF _Toc359167662 h 9 HYPERLINK l _Toc359167663 第三章音頻解碼芯片 PAGEREF _Toc359167663 h 10 HYPERLINK l _Toc359167664 3.1 GPDS25芯片的根本構(gòu)成 PAGEREF _Toc359167664

8、h 10 HYPERLINK l _Toc359167665 產(chǎn)品特點 PAGEREF _Toc359167665 h 10 HYPERLINK l _Toc359167666 規(guī)格參數(shù) PAGEREF _Toc359167666 h 10 HYPERLINK l _Toc359167667 3.2 DS250-10芯片電路 PAGEREF _Toc359167667 h 11 HYPERLINK l _Toc359167668 第四章控制模塊 PAGEREF _Toc359167668 h12 HYPERLINK l _Toc359167669 4.1 三軸陀螺儀 PAGEREF _Toc3

9、59167669 h 12 HYPERLINK l _Toc359167670 4.1.1 MPU6050芯片簡介 PAGEREF _Toc359167670 h 12 HYPERLINK l _Toc359167671 4.1.2 MPU6050芯片原理圖 PAGEREF _Toc359167671 h 13 HYPERLINK l _Toc359167672 4.2 紅外控制 PAGEREF _Toc359167672 h 16 HYPERLINK l _Toc359167673 4.2.1 紅外遙控器面板代碼對應(yīng)圖 PAGEREF _Toc359167673 h 16 HYPERLINK

10、 l _Toc359167674 4.2.2 有關(guān)紅外波形的測試 PAGEREF _Toc359167674 h 17 HYPERLINK l _Toc359167675 4.3 光敏電阻 PAGEREF _Toc359167675 h 22 HYPERLINK l _Toc359167676 4.3.1 光敏電阻簡介 PAGEREF _Toc359167676 h 22 HYPERLINK l _Toc359167677 4.3.2 光敏電阻原理圖 PAGEREF _Toc359167677 h 24 HYPERLINK l _Toc359167678 第五章電源管理 PAGEREF _To

11、c359167678 h 25 HYPERLINK l _Toc359167679 5.1 鋰電池 PAGEREF _Toc359167679 h 25 HYPERLINK l _Toc359167680 5.1.1 鋰電池簡介 PAGEREF _Toc359167680 h 25 HYPERLINK l _Toc359167681 5.1.2 鋰電池開展前景 PAGEREF _Toc359167681 h 25 HYPERLINK l _Toc359167682 5.2 鋰電池原理圖 PAGEREF _Toc359167682 h 26 HYPERLINK l _Toc359167683 5

12、.2.1 BQ2057 PAGEREF _Toc359167683 h 26 HYPERLINK l _Toc359167684 理電池充電電路 PAGEREF _Toc359167684 h 26 HYPERLINK l _Toc359167685 第六章其它模塊 PAGEREF _Toc359167685 h 27 HYPERLINK l _Toc359167686 6.1 TF卡 PAGEREF _Toc359167686 h 27 HYPERLINK l _Toc359167687 6.1.1 TF卡簡介 PAGEREF _Toc359167687 h 27 HYPERLINK l _

13、Toc359167688 6.1.2 TF與SD卡對應(yīng)關(guān)系 PAGEREF _Toc359167688 h 28 HYPERLINK l _Toc359167689 6.1.3 TF卡電路原理圖 PAGEREF _Toc359167689 h 28 HYPERLINK l _Toc359167690 6.2 USB模塊 PAGEREF _Toc359167690 h 29 HYPERLINK l _Toc359167691 6.2.1 USB簡介 PAGEREF _Toc359167691 h 29 HYPERLINK l _Toc359167692 6.2.2 USB模塊原理圖電路及外圍電路

14、 PAGEREF _Toc359167692 h 29 HYPERLINK l _Toc359167693 6.3功放模塊 PAGEREF _Toc359167693 h 30 HYPERLINK l _Toc359167694 6.3.1 H*J8002芯片簡介 PAGEREF _Toc359167694 h 30 HYPERLINK l _Toc359167695 6.3.2 功放模塊電路原理圖 PAGEREF _Toc359167695 h 31 HYPERLINK l _Toc359167696 總結(jié) PAGEREF _Toc359167696 h 32 HYPERLINK l _To

15、c359167697 參考文獻 PAGEREF _Toc359167697 h 34.1概述1.1MP3MovingPictureE*pertsGroupAudioLayerIII1、MP3音頻編碼方式MP3是一種近十年來新興的音頻壓縮技術(shù)，其全稱為動態(tài)影像專家壓縮標(biāo)準(zhǔn)音頻層面3MovingPictureE*pertsGroupAudioLayerIII，取其首字母縮寫命名為MP3。它的出現(xiàn)使得音頻數(shù)據(jù)量得到了很大的降低。利用此項MovingPictureE*pertsGroupAudioLayerIII技術(shù)，可以使音樂到達1:10或者更多1:12 的壓縮率，使得壓縮后的音頻文件明顯減小，相對

16、于大多數(shù)普通用戶而言，MP3格式的音頻文件與未經(jīng)過壓縮的原音頻文件相比，音質(zhì)與體驗并沒有明顯的區(qū)別。這使得MP3技術(shù)以及MP3音頻格式的文件十分盛行。它的創(chuàng)造人是在1991年由德國一個名為埃爾朗根的研究組織中的一組工程師創(chuàng)造，并對其進展了標(biāo)準(zhǔn)化定義。MP3之所以可以將音頻文件以很大的壓縮率壓縮是由于人耳對*些高頻的聲音信號并不敏感，利用這一點，將原格式音頻文件中的時域波形信號經(jīng)軟件轉(zhuǎn)換為特殊的頻域信號，并按標(biāo)準(zhǔn)將其化分為多個小圍頻段，對于不同的音頻頻段選擇不同的壓縮率進展壓縮，將人耳不用意聽到的高頻使用很大的壓縮比，有時甚至?xí)雎?些高頻信號，而對與人耳較敏感的低頻信號采用很小的壓縮率，保證音

17、頻中段的信號不有失真。因為去掉了人耳不能聽見的高頻局部，又很好的保存了人耳可以聽見的中低音頻局部，所以可以使得壓縮率到達110甚至更高的112。隨著時代的進步，MPEG格式也在不斷的開展，如今MPEG4已經(jīng)漸漸的走入人們的視線。其中AAC格式更是將會逐漸取代如今的MP3格式成為下一代的音頻格式主角。當(dāng)今人們所說的MP3是對于MP3格式的一個總稱。其中分為耳機形MP3和外放形MP3這兩類，傳統(tǒng)的MP3格式想要獲得較好的音質(zhì)需要配戴耳機才可以實現(xiàn)，但經(jīng)過科學(xué)研究，長期配戴耳機對人耳會造成很大的傷害，這也就促成了MP3向著新的方面開展外方形MP3格式，這種格式的音頻文件適用于外放音樂，對人耳幾乎沒有

18、傷害，得到了大家的追捧。表示MP3品質(zhì)的參數(shù)為Kpbs，32pbs的MP3音頻文件已經(jīng)與FLACCD提取文件格式和APE無損壓縮格式在音質(zhì)上已經(jīng)幾乎沒有差異，但仍然保持著相對較小的體積一首歌曲大約1B左右，與之前的兩種個相比，有著明顯的體積優(yōu)勢，更適合應(yīng)用在移動存儲的音樂播放器上。2、MP3格式的音頻文件MP3音頻文件就是利用 MPEGAudioLayer3技術(shù)，將音樂壓縮到原先文件大小的十分之一甚至十二分之一，這樣生成的音頻文件體積會大大減小，也可以解釋成，在根本上不影響用戶在聽音樂的感受的根底上將音樂文件的體積大大減小，同時還很好的保存了原音頻文件根本音質(zhì)音效。由于MP3音頻文件具有體積小

19、同時音樂質(zhì)量較好的特點，迅速替代了大局部格式的音頻文件，幾乎成為了流行音樂的一種標(biāo)志。12pbs質(zhì)量的MP3文件，根本維持在6/Mb的比例，也就是說每B的MP3音頻文件的播放時間在60秒左右，較高品質(zhì)的列如32pbs的MP3音頻文件大概在2/Mb。利用支持MP3格式的音樂播放器即MP3播放器對MP3音頻文件進展解碼播放，這便是我們平時所聽到的MP3音樂。1優(yōu)點：MP3格式音頻文件的優(yōu)點大致總結(jié)為三點：一是由于MP3格式對音頻文件進展了局部壓縮，使得文件體積大大減小。應(yīng)用在移動存儲設(shè)備上時，同樣的存儲空間可以存儲更多的音樂；二是對于用戶來說，不再局限于整盤的CD，是自己在音樂的選擇上更加靈活多樣

20、。三是其實用的播放器構(gòu)造相對簡單，不再像老式CD機那樣播放中不可震動，同時體積較小，攜帶更加方便，可在運動中的同時享受音樂。2缺點：所謂魚和熊掌不可兼得，MP3格式的音頻文件同樣存在著缺點。由于MP3音頻文件的音頻壓縮過程是一種有損壓縮，去掉了人耳不能聽到或較不容易聽到的高頻段聲音，只留下了人耳可以聽到音頻圍的頻段，所以相對于CD等無損音質(zhì)音樂來說，雖然不明顯，但音質(zhì)上的損失是不可防止的。但其實這點的影響微乎其微，因為這些音質(zhì)的損失對于大局部人來說是無法覺察的。3音頻質(zhì)量：因為MP3是一種有損格式，它提供了多種不同“位速的選項也就是用來表示每秒音頻所需的編碼數(shù)據(jù)位數(shù)。典型的速度介于每秒128和

21、32b之間。與此對照的是，CD上未經(jīng)壓縮的音頻位速是1411.2kbit/s16 位/采樣點 44100 采樣點/秒 2 通道)。使用較低位速編碼的MP3文件通?；胤刨|(zhì)量較低。使用過低的位速，“壓縮噪聲：en：pressionartifact原始錄音中沒有的聲音將會在回放時出現(xiàn)。說明壓縮噪聲的一個好例子是壓縮歡呼的聲音：由于它的隨機性和急劇變化，所以編碼器的錯誤就會更明顯，并且聽起來就象回聲。除了編碼文件的位速之外，MP3文件的質(zhì)量也與編碼器的質(zhì)量以及編碼信號的難度有關(guān)。使用優(yōu)質(zhì)編碼器編碼的普通信號，一些人認(rèn)為12bit/s的MP3以及44.Hz的CD采樣的音質(zhì)近似于CD音質(zhì)，同時得到了大約1

22、1:1的壓縮率。在這個比率下正確編碼的MP3能夠獲得比調(diào)頻播送和卡式磁帶更好的音質(zhì)，這主要是那些模擬介質(zhì)的帶寬限制、信噪比和其它一些限制。然而，聽力測試顯示經(jīng)過簡單的練習(xí)測試聽眾能夠可靠地區(qū)分出12bit/sMP3與原始CD的區(qū)別。在許多情況下他們認(rèn)為MP3音質(zhì)太低是不可承受的，然而其他一些聽眾或者換個環(huán)境如在嘈雜的車中或者聚會上他們又認(rèn)為音質(zhì)是可承受的。很顯然，MP3 編碼的瑕疵在低端計算機的揚聲器上比較不明顯，而在連接到計算機的高質(zhì)量立體聲系統(tǒng)，尤其是使用高質(zhì)量的headphone時則比較明顯。FraunhoferGesellschaftFhG在他們的官方上公布了下面的MPEG-1Laye

23、r1.2和3的壓縮率和數(shù)據(jù)速率用于比較：Layer1: 384kbit/s，壓縮率 4:1Layer2: 192.256kbit/s，壓縮率 8:1.6:1Layer3: 112.128kbit/s，壓縮率 12:1.10:1不同層面之間的差異是因為它們使用了不同的心理聲學(xué)模型導(dǎo)致的；Layer1的算法相當(dāng)簡單，所以透明編碼就需要更高的位速。然而，由于不同的編碼器使用不同的模型，很難進展這樣的完全比較。許多人認(rèn)為所引用的速率出于對Layer2和Layer3記錄的偏愛而出現(xiàn)了嚴(yán)重扭曲。他們爭辯說實際的速率如下所列：* Layer1: 384kbit/s 優(yōu)秀。* Layer2: 256.384k

24、bit/s 優(yōu)秀，224.256kbit/s 很好，192.224kbit/s 好。* Layer3: 224.320kbit/s 優(yōu)秀，192.224kbit/s 很好，128.192kbit/s 好。當(dāng)比較壓縮機制時，很重要的是要使用同等音質(zhì)的編碼器。將新編碼器與基于過時技術(shù)甚至是帶有缺陷的舊編碼器比較可能會產(chǎn)生對于舊格式不利的結(jié)果。由于有損編碼會喪失信息這樣一個現(xiàn)實，MP3算法通過建立人類聽覺總體特征的模型盡量保證丟棄的局部不被人耳識別出來例如，由于noisemasking，不同的編碼器能夠在不同程度上實現(xiàn)這一點。3、MP3播放器麻雀雖小但五臟俱全，MP3播放器同樣具備CPU、存儲、解碼

25、等設(shè)備。MP3播放器在控制上一般分為按鍵控制和觸屏控制，但無論哪種控制方式，用戶發(fā)出的指令都會傳送給MP3的CPU，CPU承受到控制指令后會發(fā)送指令給MCU，控制MCU從存儲設(shè)備上讀取所需要的音頻文件，完成用戶所需要的功能。MP3音頻文件要想播放需要經(jīng)過MCU的解碼，解碼的過程可以理解為反向解碼，把在MP3音頻文件生成過程中壓縮的局部盡可能最大的復(fù)原出來。但此時用戶仍然無法聽到音樂，這時便需要利用數(shù)模轉(zhuǎn)換器將解碼出來的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為人耳可以聽到的模擬信號經(jīng)由信號放大器放大再發(fā)送到功放局部，例如耳機、音響等。MP3不僅是人們享受音樂的工具，同時也是學(xué)習(xí)的一種重要工具，將課程錄制下來，或是許多英語

26、學(xué)習(xí)書籍中提供的MP3格式學(xué)習(xí)資料，都會讓我們的學(xué)習(xí)事半功倍。1.2 MP3以及MP3播放器的開展趨勢自從第一款MP3播放器誕生以來，歷經(jīng)十余年，MP3播放器經(jīng)過了極大的開展與改變。同手機、相機等產(chǎn)品一樣，正在向著功能多元化方向開展。不得不說，如今隨著電子產(chǎn)品的不斷開展，同一件電子產(chǎn)品所具備的功能越來越多，如拍照、聽音樂等已成為了手機的根本功能。又如平板電腦的誕生，更是使得許多功能在不同的電子產(chǎn)品上出現(xiàn)了功能重疊的現(xiàn)象。MP3音樂播放器作為一款功能相對單一的電子產(chǎn)品，受到了不小的市場沖擊。但是雖然如此，MP3在音樂播放時長仍然有他的一席之地，這其中的原因之一就是電子產(chǎn)品的續(xù)航問題。如今很少有人

27、用手機來播放音樂，正是由于如今的主流手機待機續(xù)航時間根本為一天左右，但這只是在正常使用的情況下，如果加上播放音樂等功能，可能半天時間就已經(jīng)沒電了。所以物盡其用，對于播放音樂來說，大局部人的選擇還是MP3播放器。但如今MP3播放器不僅受到其他的電子產(chǎn)品沖擊，自身競爭也同樣劇烈。越來越多變的造型以及工業(yè)設(shè)計新元素的添加，讓MP3能夠持久地?zé)òl(fā)著生機和活力。倘假設(shè)站在潮流的浪尖往回看，視頻概念，拍照功能，彩屏大屏拓展，巧克力按鍵，雙層注塑亞克力面板，雙核概念炒作，鏡面工藝，2.8英寸超大屏幕，國的主流MP3廠家似乎總能夠保持一種默契，每隔一段不太長的時間就會為當(dāng)時的MP3參加一些新的設(shè)計元素，讓MP

28、3在消費者面前，永遠保持著新鮮的賣點和創(chuàng)新的活力。三維感光音樂播放器正是在這種不斷需要新鮮事物刺激眼球的背景下應(yīng)運而生。所謂三維感光音樂播放器，一改往常通過按鍵或觸摸屏對播放器進展控制的方式，而選擇通過感應(yīng)光照強度以及位置的改變，從而進展對音樂間的切換。通過外界自然光強度控制播放音量大小。使得產(chǎn)品擁有更人性化的操作，同時也增強了操作中的趣味性，為用戶帶來更好的娛樂體驗以及更完美的音樂體驗。1.3 課題研究容此款產(chǎn)品主要由光敏電阻模塊、6軸傳感器模塊、主控芯片模塊、音樂解碼芯片模塊、TF卡模塊、音頻輸出模塊、電池模塊、USB模塊這八局部組成。利用光敏電阻感知播放器所處環(huán)境的光強程度，根據(jù)光強程度

29、來控制音樂的音量，并且利用6軸傳感器感知播放器的位置以及位置變化的加速度值，根據(jù)6軸傳感器的信息來決定播放器播放音樂的功能上一首、下一首、暫停、播放等。播放器的音樂存儲在TF卡中，方便TF卡中的音頻文件更換。播放器采用鋰電池充電，播放器置鋰電池充電管理電路。系統(tǒng)流程如圖1.1所示圖1.1系統(tǒng)流程圖1.4 章節(jié)安排本文共分為六章，第一章為概述，簡單的介紹了畢業(yè)設(shè)計所做的東西，以及一些相關(guān)知識。第二章為介紹CPUSTM310，包含CPU的參數(shù)介紹、所應(yīng)用的功能介紹、以及CPU的電路原理圖等。第三章介紹了MP3播放器中所用到的MCUDS250-10的功能參數(shù)、原理圖以及周邊電路。第四章主要講述的為M

30、P3播放器的控制模塊，其中包含了紅外控制、MPU6050三軸陀螺儀以及光敏電阻這三局部，這三局部也是MP3的獲得操作指令的主要途徑，是畢業(yè)設(shè)計中的重點之一。第五章介紹的是MP3播放器的供電、充電以及保護電路。介紹了BQ2057等芯片的一些信息及應(yīng)用。第六章包含了TF卡、USB模塊、功放模塊這剩余的三局部，涉及到了播放器數(shù)據(jù)存儲、充電接口以及音頻輸出等容。第二章 主控CPU芯片2.1 STM32F103A芯片的根本構(gòu)成STM32F103A的模塊框圖，如圖2.1所示。圖2.1 STM32F103A的模塊框圖STM32F103A是以ARMCorte*-M3為核的32位高性能微處理器，其工作的頻率為7

31、Hz。片上含有51Flsh、6SRAM等高速存儲設(shè)備。由于具有APB總線，以及豐富的I/0接口，使其可多種增強型外設(shè)。具備IC接口兩個，SPI接口三個以及USART接口五個，幾乎為所有的設(shè)備都提供了便準(zhǔn)通信的接口。片集成了兩個位數(shù)為12的ADC轉(zhuǎn)換器、一個位數(shù)為12的DAC雙通道轉(zhuǎn)換器、而16位得計時器更是多達11個。2.1.1 芯片特點1、核：ARM32位Corte*-M3CPU最高工作頻率7Hz外部晶振為Hz，部PLL倍頻設(shè)置為9倍頻，1.2MIPS/MHz。單周期乘法和硬件除法。而一般使用的51單片機則沒有倍頻的能力，常使用11.059Hz的晶振，處理能力比STM32系列單片機差很多。2

32、、復(fù)位和電源管理，2.0到3.的電源供電和I/O接口的驅(qū)動電壓。相比于51單片機，STM32F103A單片機片集成了可編程的電壓探測器PVD，可實時檢測單片機的供電電壓，在電壓過低時，自動復(fù)位。3、最多高達112個的快速I/O端口根據(jù)型號的不同，有26，37，51，80和112的I/O端口，所有的都可以映像到16個外部中斷向量。除了模擬輸入，所有的都可以承受以的輸入。4、可提供兩種調(diào)試模式，串行調(diào)試SWD和JTAG接口調(diào)試。這里選用的是SWD接口進展調(diào)試。5、多達13個通信接口：2個IC接口SMBus/PMBus；5個USART接口ISO7816接口，LIN，IrDA兼容，調(diào)制控制；3個SPI

33、接口1bit/s，2個與I復(fù)用；CAN接口(2.)；USB2.0全速接口；SDIO接口。這里主要是使用UART接口。由于一般的51單片機只有一個UART接口，但是本設(shè)計中要使用多達三個UART接口，普通的51單片機不能滿足要求。擁有大量的接口也是選擇SEM3103單片機的重要原因。2.1.2 芯片應(yīng)用1、DMA：12通道的通用DMADMA1有7個通道，DMA2由5個通道可用于存儲器到存儲器，外設(shè)到存儲器和存儲器到外設(shè)的傳輸。DMA控制器支持循環(huán)緩沖管理，從而防止了在到達緩沖區(qū)末端的時候產(chǎn)生中斷。每個通道都連接到專用的硬件DMA請求，同時支持軟件觸發(fā)。由軟件進展配置，源到目標(biāo)的傳輸大小是獨立的。

34、DMA可以和一些主要外設(shè)一起使用，包括SPI,IIC,IIS,USART，通用定時器TIM*，根本定時器，DAC和ADC。2、獨立看門狗：獨立看門狗基于12位的倒計數(shù)器和8位的預(yù)比較器。由一個獨立的4Hz的部RC提供時鐘。由于和主時鐘獨立工作，所以它可以工作在停頓和待機模式。可以用作在系統(tǒng)出問題時來復(fù)位設(shè)備，也可以作為一個空轉(zhuǎn)的定時器來用于應(yīng)用程序的定時管理。硬件或者軟件都可以通過選項字節(jié)來配置，計數(shù)器在調(diào)時模式下可以凍結(jié)。3、SysTick定時器：該定時器是OS專用，但也可以用作標(biāo)準(zhǔn)的倒計數(shù)器。特性：一個24位的倒計數(shù)器；自動重載能力；當(dāng)計數(shù)器為0時產(chǎn)生的系統(tǒng)中斷是可屏蔽的；可編程的時鐘源。

35、4、通用定時器TIM*：STM310*設(shè)備最多自帶4個同步標(biāo)準(zhǔn)定時器。這些定時器基于一個16位自動重載順序/倒序計數(shù)器和一個16位的預(yù)比較器。每個定時器特有分別用于輸入捕獲，輸出比較，PWM或者單脈沖模式輸出的4個獨立通道。在最大的封裝下可以提供多達12輸入捕獲/輸出比較/PWM。通過同步連接特性或事件鏈，定時器可以一起工作。定時器在調(diào)時模式下可以凍結(jié)。任何一個標(biāo)準(zhǔn)的定時器都可以用于產(chǎn)生PWM輸出。每一個定時器可以產(chǎn)生獨立的DMA請求。5、ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器：2個12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，每個多達16個外部通道，可以以單次或掃描模式進展轉(zhuǎn)換。在掃描模式下，自動轉(zhuǎn)換在一組選定的模擬輸入上進展。ADC接口

36、嵌入的附加邏輯功能支持：同時采樣并保持；穿插采樣并保持；單并聯(lián)。ADC支持DMA。如果轉(zhuǎn)換電壓在設(shè)置的限制之外會產(chǎn)生一個中斷，特有的模擬看門狗可以對每個通道的轉(zhuǎn)換電壓進展精準(zhǔn)監(jiān)控。標(biāo)準(zhǔn)定時器TIM*和高級控制定時器TIM1產(chǎn)生的事件可以部連接到ADC開場觸發(fā)器，插入觸發(fā)器和DMA觸發(fā)器，從而應(yīng)用可以同步A/D轉(zhuǎn)換和定時器。6、串行線JTAG調(diào)試端口SWJ-DP：芯片嵌入了ARMSWJ-DP接口，并且組合了JTAG和串行線調(diào)試端口。JTAGTMS和TCK引腳分別和SWDIO和SWCLK復(fù)用。如果要在JTAG-DP和SW-DP之間切換，只需要在TMS輸入一個特定的序列。2.2 主控CPU電路主控電

37、路圖如2.1.2所示圖2.2主控CPU電路CPU各管腳在系統(tǒng)中的應(yīng)用，如表2.1所示。表2.1CPU各管腳在系統(tǒng)中的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號作用使用功能管腳IR_INT1紅外控制輸出模擬的紅外波形控制GPDS25音樂芯片實現(xiàn)功能PA2SWDIO,SWDCKCPU所用SWD下載端JLINK下載器所用端PA13,PA14*3,*3CPU晶振連接CPU晶振OSC_IN,OSC_OUTBOOT1,BOOT0CPU啟動端BOOT1，BOOT0的電平組合決定CPU從那局部開場啟動PB2，BOOT0NRST復(fù)位端NRST3PWM模擬晶振輸出模擬的PWM波形當(dāng)作GPDS25音樂解碼芯片的晶振Pb6ADCAD采集信號獲取采

38、集的光強數(shù)據(jù)PA5SCL,SDAIC通訊與MPU6050芯片進展通訊PB10,PB11第三章 音頻解碼芯片3.1 GPDS25芯片的根本構(gòu)成3.1.1產(chǎn)品特點1、直接承受鋰電池輸入。2、建DC/DC-供電給外接U盤。3、直推7-seg 不需要外掛三極管。4、支持更多收音規(guī)格模塊。5、主控外圍簡單,本錢更低,功能更強,整 BOM 本錢更具優(yōu)勢。6、支持U盤、MMC、SD卡的播放。7、置3. LDO。8、無需升壓IC。9、置外部音源通道。10、可調(diào)節(jié)外部音源聲量。11、支持MP3音樂格式支持USBHost2.ullSpeed 協(xié)議。12、支持10多個按鍵功能。13、支持單曲循環(huán)、全部循環(huán)等多種播放

39、模式。14、支持NORMAL、 POP 、JAZZ 、CLASS 、BASS 、ROCK等音效模式。15、支持紅外搖控器控制功能。3.1.2規(guī)格參數(shù)1、支持的音頻格式MP3。2、波特率:2400USB。3、接口規(guī)格USB2.0FullSpeed。4、支持MMC、SD卡協(xié)議。5、支持U盤文件系統(tǒng)FAT16/FAT32。6、信噪比8B以上。7、輸出功率:0.25-0.,可接耳機。8、提供工作電源電壓，工作電流20-6A，頻率響應(yīng)202HzGPDS250系列 相對GPDS208系列 優(yōu)勢:1.芯片部集成LDO,省去原來老主控要用電源穩(wěn)壓管外圍本錢更低。2.芯片部集成4052,直接支持LINE_IN.

40、省去原來老主控要用的4052 切換FM/USB/SD。3.支持更多收音規(guī)格模塊。支持目前市面上絕大局部收音IC。4.直接推LED 數(shù)碼管,省去原來老主控要增5個三極管。5.置支持更多規(guī)格型號的LCD,直接推LCD。6.置升壓電路,外圍簡單。3.2 DS250-10芯片電路DS250-10芯片電路如以下圖所示圖3.1DS250-10芯片電路為了節(jié)約資源，并且減小本錢。DS250-10的晶振由STM32F103A模擬輸出。同時在PCB板上留有晶振的位置，用兩個0歐姆電阻隔離開。以防當(dāng)STM32F103A模擬的PWM波形不可用時，可以安裝DS250-10所需的晶振。DACOL、DACOR分別為左聲道

41、與右聲道輸出端，與功放電路相連。IR_INT1為紅外控制引腳，本播放器采用CPUSTM32F103A直接模擬紅外輸出，從而完成對音樂芯片的控制。IOB2、IOB1、IOB0本別為SD0、SDCLK、SDCMD與TF卡相連，從TF中讀取MP3音頻格式的文件，經(jīng)由DS250-10芯片解碼為模擬信號由功放單元輸出音頻。第四章 控制模塊4.1 三軸陀螺儀4.1.1 MPU6050芯片簡介MPU-60是全球首例9軸運動處理傳感器。它集成了3軸MEMS陀螺儀，3軸MEMS加速度計，以及一個可擴展的數(shù)字運動處理器DMPDigitalMotionProcessor，可用IC接口連接一個第三方的數(shù)字傳感器，比方

42、磁力計。擴展之后就可以通過其IC或SPI接口輸出一個9軸的信號SPI接口僅在MPU-6000可用。MPU-60也可以通過其IC接口連接非慣性的數(shù)字傳感器，比方壓力傳感器。MPU-60對陀螺儀和加速度計分別用了三個16位的ADC，將其測量的模擬量轉(zhuǎn)化為可輸出的數(shù)字量。為了準(zhǔn)確跟蹤快速和慢速的運動，傳感器的測量圍都是用戶可控的，陀螺儀可測圍為250，500，1000，2000/秒dps，加速度計可測圍為2，4，8，1。一個片上1024字節(jié)的FIFO，有助于降低系統(tǒng)功耗。和所有設(shè)備存放器之間的通信采用40Hz的IC接口或Hz的SPI接口SPI僅MPU-6000可用。對于需要高速傳輸?shù)膽?yīng)用，對存放器的

43、讀取和中斷可用2Hz的SPI。另外，片上還嵌了一個溫度傳感器和在工作環(huán)境下僅有1%變動的振蕩器。芯片尺寸440.m，采用QFN封裝無引線方形封裝，可承受最大1000的沖擊，并有可編程的低通濾波器。關(guān)于電源，MPU-60可支持VDD圍2.5%，3.5%，或3.5%。另外MPU-6050還有一個VLOGIC引腳，用來為IC輸出提供邏輯電平。VLOGIC電壓可取1.85%或者VDD。4.1.2 MPU6050芯片原理圖1、MPU6050芯片原理圖MPU6050芯片原理圖如以下圖所示圖4.1MPU6050芯片原理圖AU*_OA、AU*_CL分別為*DA、*CL。組成IC接口，與CPUSTM32F103

44、A進展通訊，將得到的位置信息以及加速度信息傳遞給CPUSTM32F103A。2、MPU6050芯片外圍電路MPU6050芯片外圍電路如以下圖所示圖4.2CAT6219-3.電壓輸出電路MPU6050三軸陀螺儀芯片所需電壓為3.，為了保證芯片工作正常，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，采用由CAT6219芯片為核心的3.電壓輸出電路。CAT6219直接由鋰電池供電，將電壓轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的3.電壓。3、關(guān)于MPU6050芯片相關(guān)實驗1MPU6050芯片的控制程序voidTrack_adjustment(unsignedchar *BUF,short *data)/READ_MPU3050(BUF,data);/播放、停頓if

45、(data2 40)Delay(1000);READ_MPU3050(BUF,Direction);if(data2 40)if(STOP_SIGNE = 1)DAC_CHANG(STOP);STOP_SIGNE = 0;elseDAC_CHANG(PLAY);STOP_SIGNE = 1;return;/下一首if(data0 60)/Delay(1000);/READ_MPU3050(BUF,Direction);/if(data0 60)/DAC_CHANG(NE*T);return;/上一首if(data1 60)/Delay(1000);/READ_MPU3050(BUF,Direc

46、tion);/if(data1 60)/DAC_CHANG(PRE);return;/此段程序為控制MP3播放器的播放、停頓、上一首、下一首等功能，利用中斷的方式將控制信息發(fā)送給CPU，再由CPU控制MCU，從而完成用戶的指令。由于MP3播放器采用體感控制，數(shù)據(jù)收集由MPU6050三軸陀螺儀來完成，所以此時會面臨一個檢測靈敏度的問題，只有檢測到加速度到一定數(shù)值時，播放器才會采取相應(yīng)的操作，經(jīng)過測試得到了程序中的數(shù)值，即每個data里的數(shù)值，如果需要進展相應(yīng)的修改可更改data中的數(shù)字。4.2 紅外控制4.2.1 紅外遙控器面板代碼對應(yīng)圖紅外遙控器面板代碼對應(yīng)如以下圖所示圖4.3 紅外遙控器面板

47、代碼對應(yīng)圖經(jīng)測試，得出以下對應(yīng)關(guān)系：A2：開機/關(guān)機；22：暫停/播放；02：上一首；C2：下一首；A4：音量減?。?0：音量增大；30：數(shù)字1；18：數(shù)字2；：數(shù)字3；10：數(shù)字4；38：數(shù)字5；：數(shù)字6；42：數(shù)字7；：數(shù)字8；52：數(shù)字9；4.2.2 有關(guān)紅外波形的測試1、紅外輸出編碼格式圖4.4 紅外編碼圖輸出編碼是由引導(dǎo)碼、16位用戶碼用戶碼、用戶碼和16位數(shù)據(jù)碼(數(shù)據(jù)碼、數(shù)據(jù)碼反碼)組成。圖4.5 引導(dǎo)碼及用戶碼根據(jù)實際測量，引導(dǎo)碼低電平為9.0s，高電平為4.5s。用戶碼中“0的低電平時間長度為0.51s，高電平時間長度為0.61s?！?的低電平時間長度為0.6s，高電平時間長度

48、為1.7s。在實際測量中發(fā)現(xiàn)，不同的觸發(fā)方式會引起紅外碼形的變化。圖4.6 紅外碼形1圖4.7紅外碼形2圖4.8紅外碼形3在試驗中，利用紅外接收端、紅外遙控器以及邏輯分析儀記錄所得波形如圖4.6、4.7、4.8所示。觸發(fā)規(guī)則的改變將會影響到波形最終的結(jié)果。當(dāng)紅外遙控器單次觸發(fā)時，會出現(xiàn)圖4.6紅外碼形1中所示的波形。第一段為9.0s的低電平與4.5s的高電平構(gòu)成的引導(dǎo)碼。以及八位“0與八位“1構(gòu)成的十六位用戶碼。第二局部為十六位數(shù)據(jù)碼，前八位為數(shù)據(jù)碼，后八位為前八位數(shù)據(jù)碼的反碼。圖形中所示為數(shù)據(jù)碼為“1800011000，即當(dāng)前十六位數(shù)據(jù)碼為“00111。最后局部為完畢碼。完畢碼由一個39.9

49、3s的高電平、9.04s的低電平、2.s的高電平、0.59s的低電平組成。當(dāng)觸發(fā)規(guī)則變更為快速連續(xù)不連續(xù)的觸發(fā)時，紅外碼形如圖4.7紅外碼形2中所示。完畢碼并未出現(xiàn)，紅外編碼只是由引導(dǎo)碼、用戶碼以及數(shù)據(jù)碼組成。當(dāng)觸法規(guī)則變更為觸發(fā)一起同時按住不放時，紅外碼形如圖4.8紅外碼形3中所示。在引導(dǎo)碼完畢之后，增加了一段時間長度為96.26s的高電平，之后又為完畢碼，依次不斷循環(huán)。2、紅外程序局部voidSend_Start_Bit(void) /TR1的值=發(fā)送的電平 IR_Low;TIMnterruptFlag=FALSE;TIM_Configuration(3599,179);/swhile(T

50、IMnterruptFlag=FALSE);IR_High;TIMnterruptFlag=FALSE;TIM_Configuration(3599,89);/4.swhile(TIMnterruptFlag=FALSE);此段程序為發(fā)射引導(dǎo)碼的程序。“TIM_Configuration(*,Y);這句為發(fā)射時間長度為s的低電平。計算公式為*+1Y+1/72000000=Z。Z為最后發(fā)射的時間長度，單位為毫秒。公式中的72000000為芯片的晶振頻率7Hz。voidSend_Bit_0(void) /0.56s1IR_Low;TIMnterruptFlag=FALSE;/TH0=(65535-

51、521)/256; /TL0=(65535-521)%256; TIM_Configuration(4607,7);/0.51swhile(TIMnterruptFlag=FALSE); IR_High;TIMnterruptFlag=FALSE;/0.5s0/TH0=(65535-516)/256; /TL0=(65535-516)%256; TIM_Configuration(5516,7);/0.61swhile(TIMnterruptFlag=FALSE); voidSend_Bit_1(void) IR_Low;TIMnterruptFlag=FALSE;/TH0=(65535-52

52、1)/256; /TL0=(65535-521)%256; TIM_Configuration(2195,19);/0.6swhile(TIMnterruptFlag=FALSE); IR_High;TIMnterruptFlag=FALSE;/1.68s0/TH0=(65535-1553)/256; /TL0=(65535-1553)%256; TIM_Configuration(1259,99);/1.7swhile(TIMnterruptFlag=FALSE); 此段程序為發(fā)射“0“1。紅外代碼中的用戶碼和數(shù)據(jù)碼均由“0“1組成，“0“1的上下電平均為固定值。此程序中采用調(diào)用的方法，按照

53、發(fā)送數(shù)據(jù)的不同，從此段程序生成的“0“1中調(diào)用。縮減了程序的長度，減少了計算的時間，同時也降低了CPUSTM32F103A的計算壓力。程序中時間長度的計算方法依然采用*+1Y+1/72000000=Z，與之前算法一樣。voidSend_over(void) /0.50s1IR_Low;TIMnterruptFlag=FALSE;/1.68s0TIM_Configuration(4249,9);/0.5swhile(TIMnterruptFlag=FALSE); IR_High;TIMnterruptFlag=FALSE;/1.68s0TIM_Configuration(3605,799);/4

54、0.07swhile(TIMnterruptFlag=FALSE);IR_Low;TIMnterruptFlag=FALSE;/1.68s0TIM_Configuration(6407,99);/8.swhile(TIMnterruptFlag=FALSE); IR_High;TIMnterruptFlag=FALSE;/1.68s0TIM_Configuration(1655,99);/2.swhile(TIMnterruptFlag=FALSE);IR_Low;TIMnterruptFlag=FALSE;/1.68s0TIM_Configuration(1871,19);/0.5swhil

55、e(TIMnterruptFlag=FALSE); IR_High;TIMnterruptFlag=FALSE;/1.68s0TIM_Configuration(23960,119);/39.93swhile(TIMnterruptFlag=FALSE); 此段程序為發(fā)送完畢碼，因為最后一個位只有遇到下降沿才能讀取發(fā)射端的上升沿。依照實際測試的紅外碼形結(jié)果，依次發(fā)射上下電平。/發(fā)送一字節(jié) 8位 voidSend_Char(u8CodeNum) unsignedchari,j1,j2,j3,j4; j1=00; /用戶碼 固定j2=ff; /用戶碼 固定j3=CodeNum; /鍵值j4=j3;

56、 /反碼Send_Start_Bit(); for(i=0;i8;i+) if(j1&80) Send_Bit_1(); elseSend_Bit_0(); j1=j11; /先發(fā)射低位 for(i=0;i8;i+) if(j2&80) Send_Bit_1(); elseSend_Bit_0(); j2=j21; for(i=0;i8;i+) if(j3&80) Send_Bit_1(); elseSend_Bit_0(); j3=j31; /先發(fā)射低位 for(i=0;i8;i+) if(j4&80) Send_Bit_1(); elseSend_Bit_0(); j4=j41; /先發(fā)射

57、低位 Send_over();/完畢符 此段程序為發(fā)射八位紅外碼。其中j1=00是用戶碼的前八位，為固定值。j2=ff是用戶碼的后八位，即前八位的反碼，同為固定值。j3=CodeNum為數(shù)據(jù)碼的前八位，具體數(shù)值根據(jù)需要的播放器實現(xiàn)的功能設(shè)定為與之對應(yīng)的值，功能與鍵值的對應(yīng)關(guān)系可參照 4.3紅外遙控器面板代碼對應(yīng)圖局部。j4為數(shù)據(jù)碼的后八位，其值為j3的反碼。此段程序由四個For循環(huán)語句組成，系統(tǒng)先將需要發(fā)射的數(shù)值轉(zhuǎn)換成二進制“0“1組成的模式，再根據(jù)邏輯關(guān)系依次調(diào)用之前的已經(jīng)編好的“0“1固定程序，從而形成所需要的模擬紅外碼。一段發(fā)射程序只能發(fā)射一組鍵值，如需發(fā)射多組鍵值所組成的組合，只需將新

58、的數(shù)據(jù)重新寫入CodeNum進展調(diào)用便可實現(xiàn)。4.3 光敏電阻4.3.1 光敏電阻簡介光敏電阻又稱為“光導(dǎo)管，主要用于制造它的材料為硫化鎘，還有一些其他的材料例如硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等。在一定的波長光的照射下，這些材料的組織會線性減小，即光越強，光敏電阻的組織越小。其中原因在于光照會產(chǎn)生載流子，而載流子會參與導(dǎo)電，此時如果有外加電場，在其作用下會發(fā)生漂移運動，電子會流向正極，空穴會流向負極，使得光敏電阻的組織可以隨著環(huán)境光的變化而變化。1、主要參數(shù)光敏電阻的主要參數(shù)是：1光電流、亮電阻：光敏電阻器在一定的外加電壓下，當(dāng)有光照射時，流過的電流稱為光電流，外加電壓與光電流之比稱為亮電阻，常用

59、“10*表示。2暗電流、暗電阻：光敏電阻在一定的外加電壓下，當(dāng)沒有光照射的時候，流過的電流稱為暗電流。外加電壓與暗電流之比稱為暗電阻，常用“*表示。3靈敏度：靈敏度是指光敏電阻不受光照射時的電阻值暗電阻與受光照射時的電阻值亮電阻的相對變化值。4光譜響應(yīng)：光譜響應(yīng)又稱光譜靈敏度，是指光敏電阻在不同波長的單色光照射下的靈敏度。假設(shè)將不同波長下的靈敏度畫成曲線，就可以得到光譜響應(yīng)的曲線。5光照特性：光照特性指光敏電阻輸出的電信號隨光照度而變化的特性。從光敏電阻的光照特性曲線可以看出，隨著的光照強度的增加，光敏電阻的阻值開場迅速下降。假設(shè)進一步增大光照強度，則電阻值變化減小，然后逐漸趨向平緩。在大多數(shù)

60、情況下，該特性為非線性。6伏安特性曲線：伏安特性曲線用來描述光敏電阻的外加電壓與光電流的關(guān)系，對于光敏器件來說，其光電流隨外加電壓的增大而增大。7溫度系數(shù)：光敏電阻的光電效應(yīng)受溫度影響較大，局部光敏電阻在低溫下的光電靈敏較高，而在高溫下的靈敏度則較低。8額定功率：額定功率是指光敏電阻用于*種線路中所允許消耗的功率，當(dāng)溫度升高時，其消耗的功率就降低。2、工作原理光敏電阻的工作原理是基于光電效應(yīng)。在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體。通常采用涂敷、噴涂、燒結(jié)等