2023年大工单片机原理及应用大作业题目及要求

网络教育学院《单片机原理及应用》大作业题目：基于51单片机的音乐播放器学习中心:层次:专业：年级：学号:学生姓名：

题目二：基于单片机的音频播放器设计准则：设计一个基于51单片机或ＳTＭ单片机的音频播放器。撰写规定：(1）一方面介绍课题背景,并进行需求分析及可行性分析，涉及软硬件功能分派、核心器件的选型等;（2）对系统硬件进行设计,涉及硬件功能模块划分、电路原理图设计等;（3）对系统软件进行设计,选用汇编语言或C语言编写程序,给出软件开发流程;(4）总结:需要说明的问题以及设计的心得体会。基于51单片机的音乐播放器摘要:本大作业是基于ｓsｔ89e５2rd２单片机制作的wav音乐播放器。该播放器可以播放存在sd卡中的音乐,通过对sｄ卡的读取并将数字信号送入单片机中，借助８位DA转换器TＬC5620变成模拟信号,通过放大器TDA28２２放大交给扬声器发出最初读取的音频信号,实现音乐播放的功能。关键词：SD卡，WAＶ文献，ＤA，音频放大1背景 音乐随身听产品通过几年的发展,已经变得相称成熟。市场上可以购买到各类不同的音乐播放器,产品线涵盖了高中低不同档次。作为学习与研究,本作品尝试运用STI５１开发板板载资源以及外搭的功率放大电路制作一台音乐播放器，可以播放通过计算机拷贝在SＤ卡(或ＭMＣ卡、TF卡）的根目录中的某一个WAV文献。２硬件设计ﻩ该音乐播放器硬件组成如下扬声器音频放大电路DA（TLC5620）MCUSD卡扬声器音频放大电路DA（TLC5620）MCUSD卡ﻫ 本音乐播放器使用容量为2G的SＤ作为外部存储器 主控制器采用SST公司生产的SＳＴ89E5８RDA,其40引脚封装的芯片功能模块如图１所示。芯片重要特想如下：兼容80C51系列,内置超级FLＡＳH存储器的单片机工作电压VDD=4．５~5V,5Ｖ工作电压时0－４0ＭHz频率范围1KＢ的内部RAM两块超级FLASHEＥＰROM,3２KＢ的基本存储卡和8KＢ的二级存储块(扇区大小为12８字节）,二级存储块可用于存放掉电后要保存的数据，放在内部具有极强的抗干扰性最大片外程序／数据地址空间为64ＫB全双工增强型UART,帧错误检测，自动地址辨认９个中断源，4个中端优先级减少EMI模式（通过AＵXRSFR不允许ALＥ输出时钟),保证了单片机的高抗干扰性双DPTR指针（查表,寻址更方便）图1图1ＤA转换芯片采用ＴLＣ5620，为４路八位串行DA。具有上电复位功能,采用单+5V电源供电，可产生一倍或二倍于基准电压与地（GND）之间的电压,且单调变化。管脚分布如图2。图2图2功放电路采用TＤA2８22作为主芯片。ＴＤA282２是双声道音频功率放大电路，合用于在袖珍式盒式放音机(WＡLKMAN）、收录机和多媒体音箱中作音频放大器。该电路的特点如下：电源电压范围宽(1．8~15Ｖ)，电源电压可低至1．８V仍能工作，因此，该电路适合在低电源电压下工作；静态电流小,交越失真也小;合用于单声道桥式(BTL)或立体声线路两种工作状态;采用双列直插8脚塑料封装(DIP8）。功放电路原理图如图3所示图3图3ﻩSD卡电路如图４图4图4 电源供电用USＢ电源,LＭ111７-3.3V电平转换后输出的3.３V为SD卡提供电源。3.软件设计=1\*ＧB３①SD卡 ＳD卡在上电初期自动进入SD总线模式，在此模式下向ＳD卡发送复位命令ＣMD0。假如SＤ卡在接受复位命令过程中CS低电平有效,则进入SPI模式,否则工作在ＳD总线模式。对于不带SPI串行总线接口的ＳＳＴ８９E5８RDA单片机来说，用软件来模拟SPI总线操作的具体做法是:将Ｐ0.3口(模拟CLK线）的初始状态设立为1，而在允许接受后再置P0．3为0。这样，ＭCU在输出１位SCK时钟的同时，将使接口芯片串行左移，从而输出1位数据至ＳST89E5８RDA单片机的P0.２(模拟MIＳO线),此后再置Ｐ0.３为1,使单片机从P0．1(模拟MOSＩ线）输出１位数据（先为高位）至串行接口芯片。至此，模拟1位数据输入输出便完毕。此后再置P0.3为0,模拟下1位数据的输入输出，依此循环８次,即可完毕1次通过ＳPI总线传输8位数据的操作。SＤ卡的初始化对ＳD卡进行操作一方面要对SＤ卡进行初始化，初始化的过程中设立SD卡工作在SPI模式,其流程图如图3所示。图5图5

数据块的读写完毕SＤ卡的初始化之后即可进行它的读写操作。SD卡的读写操作都是通过发送ＳＤ卡命令完毕的。SPI总线模式支持单块(CMＤ24)和多块(CＭD2５）写操作，多块操作是指从指定位置开始写下去,直到SD卡收到一个停止命令CMD１2才停止。单块写操作的数据块长度只能是５1２字节。单块写入时，命令为CMD2４，当应答为0时说明可以写入数据,大小为512字节。SD卡对每个发送给自己的数据块都通过一个应答命令确认，它为1个字节长,当低5位为0０１０1时，表白数据块被对的写入SD卡。在需要读取ＳD卡中数据的时候,读SD卡的命令字为ＣＭD1７,接受对的的第一个响应命令字节为0xFE，随后是51２个字节的用户数据块,最后为2个字节的CRＣ验证码。可见，读写SＤ卡的操作都是在初始化后基于ＳD卡命令和响应完毕操作的，写、读SD卡的程序流程图如图6和图7所示。图7图6ﻫﻫ图7图6此外，运用winhｅx软件，可以找到音乐文献数据在SD卡中所处扇区号。在读取SD卡数据时可以直接从所需位置开始读取。=２\*GB３②WAＶ文献本次作用采用的音频文献为微软公司开发的WＡＶ音频文献，ＷAＶ文献格式是一种由微软和IＢM联合开发的用于HＹPERＬＩNK""\t"_ｂlanｋ"音频数字存储的标准,它采用RＩFF文献格式结构，非常接近于AIFF和ＩFF格式。WAＶ文献重要由WＡＶ文献的文献头和WAV声音文献的数据块组成。WＡＶ文献的头文献WAV声音文献的数据块运用Ultrａeｄiｔ软件我们可以以二进制方式查看ＷＡV文献，将ＷAV文献数据区的每一个字节按照一定速率顺次送入Ｄ/A中,再通过功放电路放大,即可以实现WAV文献的播放。WAＶ文献的采样率是指声音信号在“模→数”转换过程中单位时间内采样的次数。常用的声音文献重要有两种，分别相应于单声道的11.025KＨzHYPEＲLINＫ"＂\t＂＿bｌank"采样率和双声道44.1KHz采样率，采样率越高的WＡV音频文献音质越好。运用Adｏbe公司的Aｕditiｏn软件可以生成任意采样率的WAV文献。=３\＊GB３③音频信息读取和播放本次使用的SST89E５８RＤA工作在11.059２ＭHz频率下，由于工作频率限制，WAＶ文献采样率不能过高,否则会由于音频信息写入ＤA速度不够而使声音失真。制作时采样率使用3００0Hｚ。音频信息通过SPI通信从SＤ卡中读取，在读取到一个数据后立即写入ＤA。由于定期器中断的进出会浪费较多时间,所以在程序设计时没有采用定期器中断，仅仅采用了空延迟来对写入速度进行控制。这样做能获得比较高的写入速度，但是对写入速度的控制不够精确。4总结最终该播放器可以稳定播放采样率为3000Hｚ的WAV音频文献，声音效