【《基于STM32单片机的MP3播放器的设计与实现》8600字（论文）】

三、系统硬件电路设计（一）单片机及最小系统STM32单片机处理器是一种能够进行实时跟踪信息的控制系统，这个芯片控制系统主要是在满足设计者的需求下不断加大对各项功能的设计，尤其是对接口的设计，和各种电路的衔接，都进行了全面系统的研发，使得整个系统的运行比较方便快捷，并且在很多领域都被广泛的应用。整个系统的电路也是比较简单的，并没有那么复杂的设计，融合很多细节点，才形成了单片机处理系统。STM32F103C8T6单片机核心板接口电路图如图3.1所示。图3.1STM32单片机核心板接口原理图STM32单片机实物图如下图3.2所示。图3.2STM32单片机核心板实物图一般来说STM32单片机复位电路电路图如下图3.3所示。图3.3复位电路电路图本设计中复位电路与单片机的NRST相连接，负责单片机的复位工作。本设计中复位电路的供电电压为3.3V。当给复位电路3.3V电压时，整个电容开始进行通电，整个时候电阻R1电压开始通过，在电压的驱动下，促使单片机连接。当电容在电压的作用下达到电压最大值，通过的电流就变成0A，这个时候的电压也会变成0V，单片机开启工作模式。当整个单片机开始进行工作的时候，将开关打下，使得电容将电释放出来，当电阻上有电压通过的时候，单片机就会复位。这个时候再松开开关，整个电容又处于充电模式，进而单片机又开启工作模式。如图3.4图3.4晶振电路电路图（二）LCD1602液晶显示模块LD1602通常有14条引脚线或16条引脚线的两种LCD,16引脚比14引脚多出来的2条线是背光电源线。实物图如下图3.5图3.5液晶显示器实物图一般该显示模块主要分为两种类型一种背光一种不背光，正常情况下背光的设计比较厚，但是功能上没有什么差别，只是个人需求不同而已。LCD1602引脚说明表格3.1如下：表3.1LCD1062引脚说明表编号符号引脚说明编号符号引脚说明1V电源地9D2数据口2Vdd电源正极10D3数据口3VO液晶显示对比度调节端11D4数据口4RS数据/命令选择端（H/L）12D5数据口5R/W读写选择端（H/L）13D6数据口6E使能信号14D7数据口7D0数据口15BLA背光电源正极8D1数据口16BLK背光电源负极液晶引脚与单片机连接：图3.7液晶引脚与单片机连接（三）按键电路设计按键的类型是多种多样，有些按键需要重重按压才能执行指令，有些按键只要轻微触屏就能执行指令。原来的按键设计主要是利用金属片来进行弹起和闭合，但是长期下来，金属片在多次按压的作用下容易损坏，这种也就是所谓的物理开关。所谓的电子开关就是利用电平进行控制，在没有进行按压的情况下，引脚是处于高电平状态，一旦开关按压下去，就会变成低电平，此时就有实现系统的信息输入。按键个数可变。其电路原理图如下图3.8所示。图3.8按键电路原理图（四）MP3串口控语音模块MP3模块不仅能够进行语音的读写，还能支持各种格式的转换，并且存储量大，能够利用数据线在电脑作用下下载各种音频文件，其中UART串口控制，ONE_line单总线串口控制。模块参数（1）支持MP3、WAV解码格式。（2）支持采样率(KHz):8/11.025/12/16/22.05/24/32/44.1/48。（3）24位DAC输出。（4）存储空间大，最大程度能承受32G的U盘。（5）能够进行语音的播放，实时进行暂停，播放模式的选择，能存储选曲65535首曲目，波特率9600bit/s。（6）支持IO触发功能，8个IO口单独触发8首曲目或8个IO口组合触发255首曲目。（7）支持One_line单总线串口控制，可控制播放，暂停，选曲，音量加减等功能。（8）支持3个配置IO进行模式选择。2、接口说明模块实物接口图如下图3.9所示。图3.9模块实物接口图模块实物接口说明如下表3.2所示表3.2模块实物接口说明引脚序号引脚名称引脚描述1IO0/UART_TXIO触发模式下为输入引脚IO0；UART控制模式下为TX引脚2IO1/UART_RXIO触发模式下喂输入引脚IO1;UART控制模式下为RX引脚3IO2IO触发模式输入引脚IO24IO3IO触发模式输入引脚IO35IO4/ONE_LINEIO触发模式输入引脚IO4；One_Line一线串口控制模式数据发送引脚6IO5IO触发模式输入引脚IO57IO6IO触发模式输入引脚IO68IO7IO触发模式输入引脚IO79GND地10CON1模式配置引脚111CON2模式配置引脚212CON3/BUSY模式配置引脚3；Busy信号输出，播放音乐输出高电平，暂停音乐输出低电平。13USB_DMUSBDM信号14USB_DPUSBDP信号15VDD/5V模块供电，3.3-5V电压输入引脚163.3VLDO3.3V输出引脚，最大输出电流100mA17DACL音频左声道输出18DACR音频右声道输出3、模块接口原理图如下图3.10所示。图3.10传感器接口电路原理图（五）LM386功放模块LM386功放模块是很重要的部分，主要是在各种收音机当中使用，由于其功能消耗低，并且使用的元件很少，播放音质效果好。为了减少连接的配件，因此增加了电压增加幅度为20。在第一个脚和第八个脚之间进行电阻和电容的连接，然后调整电压，不断加大到200左右，慢慢可以发现，当电压等于6V的时候，系统的功能消耗是24mW,利用电池供电就能满足该模块的运转。1、LM386功放模块参数如下表3.3所示表3.3LM386功放模块参数序号名称参数1芯片LM3862板载可调电阻10K3工作电压5～12V4板子尺寸41(mm)x13(mm)（1）芯片：LM386。（2）10K的板载可调电阻，可调节和放大的音量（3）工作电压：5～12V（4）板子尺寸：41(mm)x13(mm)2、接口说明如下表3.4所示表3.4接口说明序号接口说明1V外接5-12V2G外接GND3I音频输入端4O音频输出端（1）V接口接5-12V（2）G接口外接GND（3）I接口接音频输入端（4）O接口接音频输出端3、模块接口原理图如下图3.11所示。图3.11传感器接口电路原理图4、LM386功放模块实物图如下图3.12所示。图3.12LM386功放模块实物图（六）VS1003解码电路设计解码电路VS1003设计，设计电路如图3.6.1所示。其中12.288MHz为时钟信号，48KHz为音频文件为采样率。数字地与模拟地相互连接，这样可以有效防止锁存上拉。如下图3.13（七）电源模块

任何的电子设备在正常运行的过程当中，都是需要电源来提供支持力的，因此作为电子设备中极为重要的一步，它的功能作用是必不可少的。电源是本系统必不可缺的一部分,此次课题中采用了以下电源:(1)CPU的内核数字使用1.8V的模拟电压（2）CPU的I/O口数字使用3.3V模拟电源电压(2)隔离电源(3)LCD的驱动电源和背光逆变电源(4)5V电源电压供给外围电路(5)3.3V和2.5V的直流电源（AMS1117-3.3和AMS1117-2.5产生）图3.14电源电路四系统软件设计（一）主流程图设计图4.1程序设计流程图如图4.1可以清晰的了解到本系统的设计程序以及相应的工作过程。其工作过程大致为首先读取MP3文件，这主要是由STM32通过SD卡所读出来的,之后需要传送精准的数据信息来为系统设计提供数据基础，要传送到的解码器VSl003，下一步就可以进行歌曲的播放，前提是需要在对于解码器进行解码。TFT触摸屏的存在首先是可以帮助进行功能按键，同时也可以帮助歌词的显示以及歌曲的播放状态，最后TFT触摸屏还有一个极为重要的作用，便是切换播放模式。（二）显示子流程图设计利用LCD动态扫描来进行的第一步便是要连接端口E与单片机的P2.2，只要将这两个数据相连才可以更准确的将所显示出来的数值，传送到P0口.接着要开始精准的调节整个系统的延时功能，主要体现在将p2.2调成最后，可以准确的填写数据并且填写数据的过程也要持续到所有的数字都出现在屏幕之上方可停止。显示流程图如图4.2所示。图4.2显示流程图（三）音乐播放功能的设计音乐的播放是需要有音乐文件作为支撑的，这样才可以显示出所需要的音乐信息，通常情况下，这类的音乐文件都是需要拷贝然后系统的存放在储存卡上，初始化VS1003,DREQ引脚设为高电平，VS1003等待接收数据。将接收到的数据送入RAM中,RAM接收数据后VS1003对数据进行处理和加工，输出模拟音频信号。音乐播放功能实现的具体流程如图4.3所示。图4.3音乐播放功能的实现流程五、系统调试（一）系统硬件调试硬件调试主要是核查电路是否存在问题，是否有接触不良、焊接是否到位以及具有方向的元件是否方向弄错、电路设计错误等情况。当出现漏焊接和元件接错方向的情况，那么就要跟着PCB的线路图进行一一对照，排查出哪里的问题，针对问题进行完善，确保焊接的完整性和元件连接的正确性。万能表可以检测电路中的一些错误,如电路是否出现短路以及在我们焊接电路板虚接等问题。使用方法如下:将数字万用表打到二极管档位,再将红黑笔连接在一起。若是出现鸣叫声音,则证实电路出现短路或者短路等问题。它也可以用来检测单个元器件问题。同理红黑笔放在相应的元件上,出现鸣叫声,证明含有此元件的部分电路出现问题,进而一步步解决电路问题。（二）系统软件调试测试所需的工具：KEIL软件、系统硬件、PL2303下载器等。在KEIL软件编写相关的代码，并将相应的代码生成.HEX文件后通过PL2303下载器下载到单片机中。最后进行程序的调试，调试过程要做好相关的记录并反复测试，看是否存在系统问题。在系统软件调试上主要遇到以下几个问题：1、LCD12864显示出现花屏。解决方法：在本设计中用到了LCD12864字库显示和绘图显示，刚开始以为字库显示的内容和绘图显示的内容只要显示其中一个另一个就会自动被清除掉，但是，最终的结果是显示屏上的字幕还没消失另外一段图像开始出现，这样就出现了花屏的现象，于是需要对程序代码进行修改，最后面对程序上进行修改在操作字库显示时就对绘图显示进行先清除，反过来一样，重新下载程序后就没出现花屏的现象。2、矩阵键盘的按键读取方法存在一定的缺陷。特定的功能的显示要一个一个的将键值对应到按键上才可以起作用。而单纯的人工计算键值，会产生极大的工作量，同时会提高调试的错误率。解决方法:通过查看按键次数的数量就可以得知检测次数字以及对矩阵键盘读取数据有不足之处。显示出来的功能的实现需要键值对应到按键上。然而,人为一个个去处理键值数据,必然是一个大工程,而且错误率明显会增大。（三）实物测试首先将实物的电源接上，系统上电，在LCD1602显示屏上会显示当前所在的歌曲序号，按下开始按键，可以听见音乐开始播放。其实物图如图5.1所示图5.1开始播放与暂停功能 切换音质快进3秒快退3秒的功能测试也同样如此，其实物图如图5.2所示。图5.2功能测试实物图1：开机图：2：测试上一首功能，如图按下1键LCD1602显示屏006/002切换到006/001。3：测试下一首功能，如图按下2键LCD1602显示屏006/002切换到006/003。4：测试快进3秒功能，如图按下3键显示00:21秒切换到00:24秒。5：测试快退3秒功能，如图按下4键，又从00:24退回到00:21秒。6：测试暂停/播放键，如图按下5键，播放标志变化成暂停标志。7：测试停止键，如图按下6键，从暂停标志变化成停止标志。8：测试切换音质键，如图按下7键，从R音效变化成N音效。9：测试循环模式键，如图按下8键从N无循环模式变化到A全盘播放模式。

六、总结与展望此次论文的完成，离不开老师的指导和同学们的帮助。STM32的MP3系统的设计、调试中老师启发了我的思想。循循善诱的一步步帮助我完成MP3模块能够识别转速和圈数,按键的各种信息能够在液晶显示屏中显示等功能。基本能够达到预期要求,但是此次设计并不完美,还有一次不足之处,在今后的学习中希望能够逐步完善。从硬件的认识到软件的理解，都碰到了不少的问题。每次遇到问题我都从翻阅资料、请教老师和同学中一一克服困难，对我论文的完成也提供了不小的帮助。

感谢我的导师在每一次论文审核中不断地的引导我向更好的方向发展，并提供宝贵的意见。一篇论文的完成除了自身的努力之外，与导师的精心协助是分不开的。同时，要感谢默默付出的老师们，正是他们孜孜不倦的治学态度和谦虚严谨的治学精神，才有我学有所成的一天，扎实的专业知识必将使我受益终生。还要感谢我的大学同学、朋友以及室友的支持，感谢他们的细致关爱伴随我顺利完成学业。参考文献[1]许银.智能油烟机的设计[J].机电信息,2021(30):60-61.DOI:10.19514/32-1628/tm.2021.30.025.[2]马蓉.基于东芝TX03系列单片机的矢量控制方案研究[J].机电信息,2021(18):41-43.DOI:10.19514/32-1628/tm.2021.18.016.[3]白宇航,翟娟,潘往丽,彭泉.智能油烟机控制系统设计[J].电子元器件与信息技术,2021,5(02):1-4.DOI:10.19772/ki.2096-4455.2021.2.001.[4]付涛,石黄霞,张发年,马锦程,李博浩.智能风能及热能高效利用控制系统设计[J].河南科技,2019(26):137-139.[5]邱攀,王淞,王家琪,周奕如,毕志伟.基于51单片机天然气智能监控装置[J].今日财富(中国知识产权),2019(04):182-183.[6]梅宇轩.基于单片机的智能节能型抽油烟机的设计[J].科技传播,2020(23):107-108.DOI:10.16607/ki.1674-6708.2018.23.055.[7]潘益玲.基于单片机的抽油烟机自动控制无级调速电路设计[J].科技经济市场,2017(12):9-11.[8]秦颖,韩成浩,刘东宇,李皓.家用抽油烟机自动控制电路的设计[J].通信电源技术,2016,33