基于單片機(jī)的音樂(lè)播放器設(shè)計(jì)

PAGEPAGE11哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）I-摘要科技的迅猛發(fā)展給音樂(lè)帶來(lái)了意想不到的發(fā)展機(jī)會(huì)，MP3播放器成為了音樂(lè)播放器歷史上具有顛覆性的電子產(chǎn)品。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平日新月異的今天，尤其是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)，通信技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)的不斷進(jìn)步,人們的生活方式以及居住環(huán)境也越來(lái)越向現(xiàn)代化，舒適化邁進(jìn)。本系統(tǒng)為采用單片機(jī)STM32F103C8T6作為硬件核心控制部件，鍵盤輸入電路，具有解碼芯片和SD卡存儲(chǔ)電路的MY1690音樂(lè)播放模塊以及其他外圍設(shè)備電路組成音樂(lè)播放系統(tǒng)。根據(jù)音樂(lè)演奏控制所需實(shí)現(xiàn)的顯示與選曲及音樂(lè)產(chǎn)生的功能原理，系統(tǒng)包括揚(yáng)聲器、選曲、播放音量大小調(diào)節(jié)等功能。因此研究以單片機(jī)作為核心控制芯片的音樂(lè)播放器設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。關(guān)鍵詞：STM32F103C8T6單片機(jī)；MP3播放器；MY1690

AbstractTherapiddevelopmentofscienceandtechnologyhasbroughtunexpecteddevelopmentopportunitiestomusic.MP3playershavebecomeadisruptiveelectronicproductinthehistoryofmusicplayers.Withtherapiddevelopmentofthenationaleconomyandtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,especiallywiththecontinuousadvancementofcomputertechnology,communicationtechnology,networktechnology,andcontroltechnology,people'slifestylesandlivingenvironmentsarebecomingmoremodernandcomfortable.Thissystemusesasingle-chipSTM32F103C8T6asthehardwarecorecontrolcomponent,akeyboardinputcircuit,aMY1690musicplaybackmodulewithadecodingchipandanSDcardstoragecircuit,andotherperipheraldevicecircuitstoformamusicplaybacksystem.Accordingtothefunctionandprincipleofdisplayandmusicselectionandmusicproductionrequiredformusicperformancecontrol,thesystemincludesfunctionssuchasspeakers,musicselection,andplaybackvolumeadjustment.Therefore,itisofgreatpracticalsignificancetostudythedesignofamusicplayerwithamicrocontrollerasthecorecontrolchip.Keywords:STM32F103C8T6MCUMP3playerMY1690

目錄TOC\o"1-3"\u摘要 IAbstract II目錄 III第1章緒論 11.1課題研究背景與意義 11.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 11.3主要研究?jī)?nèi)容 2第2章系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 42.1設(shè)計(jì)目的 42.2系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 42.3主要器件的選型 42.3.1單片機(jī)的選型 42.3.2按鍵模塊的選型 62.3.3音樂(lè)播放模塊的選型 7本章小結(jié) 7第3章系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 83.1STM32單片機(jī)電路設(shè)計(jì) 83.1.1復(fù)位電路設(shè)計(jì) 93.1.2晶振電路設(shè)計(jì) 103.1.3電源電路設(shè)計(jì) 113.2音樂(lè)播放模塊電路設(shè)計(jì) 123.2.1MY1690語(yǔ)音模塊通信方式 123.2.2MY1690語(yǔ)音模塊電路設(shè)計(jì) 123.3按鍵電路設(shè)計(jì) 133.4彩燈電路設(shè)計(jì) 15本章小結(jié) 15第4章軟件設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。4.1軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 164.系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì) 174.3單片機(jī)開(kāi)發(fā)軟件介紹 174.4按鍵子程序設(shè)計(jì) 184.5音樂(lè)播放子程序設(shè)計(jì) 19本章小結(jié) 20第5章系統(tǒng)調(diào)試與功能展示 215.1軟件調(diào)試 215.2硬件電路調(diào)試 255.3調(diào)試測(cè)試結(jié)果展示 275.3.1流暢度測(cè)試 275.3.2音頻文件讀取速度測(cè)試 285.3.3總體測(cè)試分析 295.4實(shí)物展示 29本章小結(jié) 30結(jié)論 31致謝 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。參考文獻(xiàn) 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。附錄1譯文 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。附錄2英文參考資料 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。附錄3硬件原理圖 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。附錄4程序清單 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。第1章緒論1.1課題研究背景與意義隨著科學(xué)的發(fā)展，人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的美好生活需要不斷提高。MP3播放器給人們帶來(lái)了視聽(tīng)的雙重享受。聽(tīng)歌現(xiàn)在越來(lái)越受人們歡迎，人們?cè)诨丶液蠖枷矚g聽(tīng)?zhēng)资紫矚g的歌，用于緩解一天的疲勞?，F(xiàn)當(dāng)今單片機(jī)的使用無(wú)處不在，使用單片機(jī)做音樂(lè)播放的MP3播放器也多不勝舉。單片機(jī)具有很多的優(yōu)點(diǎn)，因此本系統(tǒng)也采用了單片機(jī)為核心控制芯片作為主控單元，單片機(jī)的占用的體積很小，內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是卻有很高的可靠性，采用單片機(jī)構(gòu)成的集成電路可以把各個(gè)元器件組成到一個(gè)總的芯片上，在單片機(jī)的內(nèi)部進(jìn)行總線結(jié)構(gòu)構(gòu)建，從而減少了每個(gè)芯片之間的互相連線，整個(gè)單片機(jī)的可靠性和抗干擾性都會(huì)大大提高，而單片機(jī)在運(yùn)行時(shí)很難受到磁場(chǎng)的干擾，可以屏蔽磁場(chǎng)，因此即使在很惡劣的條件下，單片機(jī)依然能正常運(yùn)行。單片機(jī)具有很強(qiáng)的控制能力。雖然單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是具有很強(qiáng)的控制能力，每個(gè)I/O口都可以發(fā)揮它的功能優(yōu)勢(shì)，CPU可以通過(guò)對(duì)單片機(jī)I/O直接進(jìn)行操作、控制，而指令也極其豐富，可通過(guò)程序自行修改，因此控制能力可以說(shuō)不遜色于計(jì)算機(jī)。本設(shè)計(jì)是由STM32F103C8T6單片機(jī)、音頻解碼器解碼模塊及少數(shù)外圍電路組成的MP3播放器，控制MUSIC播放?？梢酝ㄟ^(guò)按鍵控制MP3播放器的音量、上一曲、下一曲、開(kāi)始、暫停等功能。這是一種具有多種功能，易攜帶，使用方便等優(yōu)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，顯得美觀大方又經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，迎合大眾的喜好，具有較高的實(shí)踐使用價(jià)值和商業(yè)價(jià)值，受到音樂(lè)愛(ài)好者及音樂(lè)芯片制造商的青昧。因此研究以單片機(jī)作為核心控制芯片的MP3播放器具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀隨著科技的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，我國(guó)的音樂(lè)播放器行業(yè)也在突飛猛進(jìn)的進(jìn)步中，從2017年楊小英等人發(fā)布的手勢(shì)切換音樂(lè)播放器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一文中可以了解到，單片機(jī)目前已經(jīng)被應(yīng)用到手持音樂(lè)播放器的制作中，結(jié)合單片機(jī)技術(shù)與藍(lán)牙技術(shù)，可以通過(guò)感應(yīng)手勢(shì)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)播放動(dòng)作、暫停、上一曲、下一曲、開(kāi)關(guān)的控制，另外，音樂(lè)播放器中自帶存儲(chǔ)芯片，可以實(shí)現(xiàn)手機(jī)與系統(tǒng)通過(guò)藍(lán)牙相連接，播放手機(jī)里的歌曲。近些年來(lái)隨著我國(guó)音樂(lè)事業(yè)的發(fā)展，對(duì)于音樂(lè)播放器的研究也會(huì)不斷增加。國(guó)外對(duì)于音樂(lè)播放器的研究始于上個(gè)世紀(jì)70年代，發(fā)展速度迅速，一開(kāi)始出現(xiàn)的音樂(lè)播放器設(shè)備也是通過(guò)按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的。后來(lái)又出現(xiàn)了采用遙控器控制的音樂(lè)播放器，可以遠(yuǎn)程對(duì)音樂(lè)播放器進(jìn)行控制。目前對(duì)于音樂(lè)播放器的控制也是五花八門，但是比較受人們歡迎的是通過(guò)WIFI聯(lián)網(wǎng)的方式，通過(guò)小小的手機(jī)即可對(duì)音樂(lè)播放器進(jìn)行控制。而音樂(lè)播放器目前在國(guó)外的市場(chǎng)也占有較高的地位，不但可以實(shí)現(xiàn)歌曲、音量的切換及控制，還自帶歌曲及下載的自動(dòng)更新功能，音樂(lè)播放器的研究著實(shí)給人們帶來(lái)了極大的方便。1.3主要研究?jī)?nèi)容本文所介紹的是一種采用單片機(jī)作為核心控制芯片制作研究的色彩音樂(lè)播放系統(tǒng)設(shè)計(jì)，文中對(duì)系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)及硬件設(shè)計(jì)做了詳細(xì)的介紹。本系統(tǒng)擬采用前期調(diào)研與分析、電路設(shè)計(jì)、軟件分析和匹配、調(diào)節(jié)系統(tǒng)與功能測(cè)試等方法對(duì)課題進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。系統(tǒng)具體研究方法如下：（1）前期調(diào)研與問(wèn)題分析首先搜集了關(guān)于色彩音樂(lè)播放系統(tǒng)所相關(guān)的資料，明確設(shè)計(jì)目標(biāo)及目的，根據(jù)MP3播放器所需要實(shí)現(xiàn)的功能確定MP3播放器的實(shí)際方案，闡述系統(tǒng)的組成及實(shí)現(xiàn)原理。（2）電路設(shè)計(jì)根據(jù)所設(shè)計(jì)的方案，確定出色彩音樂(lè)播放系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需要的模塊，并對(duì)色彩音樂(lè)播放系統(tǒng)的系統(tǒng)硬件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，隨后將電路整合成為一個(gè)完成的電路設(shè)計(jì)，并能對(duì)整體的電路設(shè)計(jì)進(jìn)行說(shuō)明闡述。（3）系統(tǒng)軟件的分析和匹配根據(jù)所選擇的硬件模塊及系統(tǒng)的整體電路設(shè)計(jì)，完成系統(tǒng)電路的焊接，通過(guò)KEIL軟件編寫程序，程序包括主程序及子程序設(shè)計(jì)。（4）調(diào)節(jié)系統(tǒng)與功能測(cè)試在完成色彩音樂(lè)播放系統(tǒng)的軟件與硬件設(shè)計(jì)，并焊接好實(shí)物后，接下來(lái)將采用軟件與硬件相結(jié)合的方式對(duì)實(shí)物功能進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)色彩音樂(lè)播放系統(tǒng)的各分系統(tǒng)及完整系統(tǒng)進(jìn)行功能的驗(yàn)證。對(duì)色彩音樂(lè)播放系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)物進(jìn)行測(cè)試的過(guò)程中，需要解決實(shí)物在功能測(cè)試中遇到的問(wèn)題，確定整個(gè)實(shí)物完成系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的目標(biāo)，以達(dá)到預(yù)期要求。完成色彩音樂(lè)播放系統(tǒng)的要求后，對(duì)全文進(jìn)行總結(jié)并對(duì)存在的問(wèn)題提出解決方案，為未來(lái)的功能擴(kuò)展做鋪墊。

第2章系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)目的（1）增進(jìn)對(duì)STM32系列單片機(jī)電路的感性認(rèn)識(shí)，同時(shí)提升對(duì)音頻加碼模塊及單片機(jī)外圍電路理論方面的理解。（2）在設(shè)計(jì)過(guò)程中更深刻的了解軟件編程與硬件的搭建與軟硬件實(shí)現(xiàn)的方法，為實(shí)物的設(shè)計(jì)和應(yīng)用做鋪墊。（3）確定實(shí)物功能，完成設(shè)計(jì)要求，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)并對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)提出解決方案，為音頻加碼模塊的發(fā)展做出展望及鋪墊。2.2系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)MP3播放器以STM32F103C8T6單片機(jī)作為主控芯片，系統(tǒng)主要由單片機(jī)主控模塊、音樂(lè)播放模塊、按鍵模塊組成。在網(wǎng)絡(luò)上下載一些喜歡的mp3格式的歌曲，通過(guò)讀卡器或者卡托導(dǎo)入到TF卡中，單片機(jī)通過(guò)AT指令對(duì)音頻解碼模塊對(duì)TF卡中歌曲進(jìn)行解碼，實(shí)現(xiàn)歌曲切換以及音量的切換功能。在播放歌曲的同時(shí)，通過(guò)I/O驅(qū)動(dòng)外部的LED燈，實(shí)現(xiàn)LED閃爍的效果，系統(tǒng)總體框圖設(shè)計(jì)如圖2-1所示。單片機(jī)單片機(jī)按鍵模塊音樂(lè)播放模塊LED燈圖2-1系統(tǒng)總體框圖設(shè)計(jì)2.3主要器件的選型2.3.1單片機(jī)的選型方案一：MP430單片機(jī)起源于德國(guó)采用的微處理器是十六位的，內(nèi)部也為精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)（RISC），此單片機(jī)具有高處理速度和高密度技術(shù)，并且具有低功耗、密度高等特點(diǎn)，二十七條簡(jiǎn)潔的內(nèi)核指令同時(shí)還有很多模擬指令，多種運(yùn)算功能，更高效，在功耗低的情況下也能照常運(yùn)行，這些功能保證了MP430單片機(jī)能夠更高效的編譯。MSP430系列單片機(jī)在生活中也非常常見(jiàn)，比如在計(jì)費(fèi)的水表上、醫(yī)院的醫(yī)療專用器械上都是以MSP430單片機(jī)為核心，在其基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)而成的。MSP430單片機(jī)實(shí)物如圖2-2所示。圖2-2MSP430單片機(jī)實(shí)物圖方案二：STM32F103C8T6是一款基于ARMCortex-M內(nèi)核STM32系列的32位的微控制器，程序存儲(chǔ)器容量是64KB，需要電壓2V~3.6V，工作溫度為-40°C~85°C，性能高、成本低，內(nèi)核為Cortex-M3架構(gòu)，可滿足用戶對(duì)于單片機(jī)速度、性價(jià)比及性能的基本需求。另外，由于其ortex-M3內(nèi)核，THUMB-2指令更大大提高了單片機(jī)的工作效率，使單片機(jī)性能更強(qiáng)。單片機(jī)的運(yùn)行和處理速度都更快，并且利于更新，在其基礎(chǔ)上添加新的功能。STM32F103C8T6單片機(jī)實(shí)物圖如圖2-3所示。圖2-3STM32F103C8T6單片機(jī)實(shí)物圖通過(guò)對(duì)比，STM32F103C8T6單片機(jī)不僅本身自帶的功能較多，而且還具有高可靠、成本低、功耗低等特點(diǎn)。對(duì)比其他的選擇，顯然這個(gè)更加的適合本次設(shè)計(jì)。而且它的體積還很小，很方便攜帶，不容易損壞。所以本次設(shè)計(jì)采用的就是STM32F103C8T6單片機(jī)。2.3.2按鍵模塊的選型方案一：獨(dú)立按鍵只需要定義按鍵的引腳即可實(shí)現(xiàn)軟件對(duì)按鍵的控制。但是如果需要的按鍵很多，則會(huì)占用很多I/O，可能會(huì)造成I/O口不足的情況，因此在需要按鍵較少時(shí)可采用獨(dú)立按鍵。獨(dú)立按鍵實(shí)物圖如圖2-4所示。圖2-4獨(dú)立按鍵實(shí)物圖方案二：采用矩陣按鍵作為本系統(tǒng)時(shí)間設(shè)置的按鍵。矩陣按鍵有很多形式，最為常見(jiàn)的形式為44矩陣和34矩陣按鍵，采用矩陣按鍵最大的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)就是非常節(jié)省I/O口，在需要輸入較多數(shù)字式，采用44矩陣按鍵只需要占用單片機(jī)的8個(gè)I/O口即可實(shí)現(xiàn)對(duì)16個(gè)按鍵的控制，因此如果需要的按鍵較多，矩陣按鍵是很好的選擇。矩陣按鍵實(shí)物圖如圖2-5所示。圖2-5矩陣按鍵實(shí)物圖綜上所述，獨(dú)立按鍵的編程較為簡(jiǎn)單，而本系統(tǒng)中需要對(duì)播放歌曲和音量進(jìn)行控制，所需要的按鍵并不多，如果采用矩陣按鍵會(huì)使用更多的I/O口，而且大部分按鍵是用不到的。因此通過(guò)對(duì)兩種按鍵的對(duì)比，系統(tǒng)選擇獨(dú)立按鍵作為系統(tǒng)的控制按鍵。2.3.3音樂(lè)播放模塊的選型方案一：用數(shù)據(jù)線直接外接音樂(lè)或者模仿藍(lán)牙音箱手機(jī)播放器通過(guò)藍(lán)牙發(fā)送數(shù)據(jù)到單片機(jī)。雖然能實(shí)現(xiàn)且在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用廣實(shí)用性大，局限性小，但需要FPGA，成本高，太復(fù)雜了，綜合本人經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等各方面實(shí)際情況考慮難以實(shí)現(xiàn)。方案二：MY1690音樂(lè)播放模塊是一款體積小巧的MP3模塊，其主控芯片是MY1690-16S，可支持解碼為MP3格式和WAV格式兩種。模塊可插入TF卡即可使用，最大內(nèi)存為32G，因此可存儲(chǔ)的內(nèi)容和音頻文件非常多，如果想更換音頻文件，采用USB數(shù)據(jù)線連接電腦即可，另外模塊內(nèi)置3W的功放，在使用過(guò)程中接入喇叭即可實(shí)現(xiàn)外放功能。MY1690語(yǔ)音模塊實(shí)物圖如圖2-6所示。圖2-6MY1690語(yǔ)音模塊實(shí)物圖通過(guò)以上對(duì)比，用數(shù)據(jù)線的方式復(fù)雜、技術(shù)難度高，而MY1690音樂(lè)播放模塊可穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)音樂(lè)播放功能，因此通過(guò)對(duì)比選擇MY1690音樂(lè)播放模塊。本章小結(jié)本章主要明確了該設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)的要求，并且對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體方案進(jìn)行了研究，明確了各個(gè)模塊和總體方案框圖。最后對(duì)主控芯片、語(yǔ)音播放模塊、按鍵等元器件進(jìn)行了選型，通過(guò)對(duì)元器件的價(jià)格、性能、通信方式特點(diǎn)等各方面進(jìn)行對(duì)比，選擇出適用于設(shè)計(jì)的最佳元器件型號(hào)，為接下來(lái)系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。

第3章系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)3.1STM32單片機(jī)電路設(shè)計(jì)色彩音樂(lè)播放系統(tǒng)所使用的核心處理器為STM32F103C8T6單片機(jī)，這款單片機(jī)采用ARM系類的Cortex-M3嵌入式處理器，大大提高了單片機(jī)的處理速度，降低單片機(jī)的成本和系統(tǒng)的功耗。而單片機(jī)的管腳數(shù)目也大大簡(jiǎn)化，使系統(tǒng)的功耗降低，中斷反應(yīng)速度提高。處理器Cortex-M3為32位，可以提供代碼的編寫效率，增強(qiáng)了ARM單片機(jī)的性能。單片機(jī)具備了最小系統(tǒng)這三要素就可以下載程序，驅(qū)動(dòng)一些外設(shè)進(jìn)行工作，例如顯示器件、LED小燈、傳感器等都屬于單片機(jī)的外設(shè)，最終實(shí)現(xiàn)功能就是通過(guò)單片機(jī)的編程實(shí)現(xiàn)對(duì)外設(shè)的控制所實(shí)現(xiàn)的。STM32F103C8T6單片機(jī)采用增強(qiáng)型的處理器，5V電壓供電即可，即使在省電模式下也可以保證應(yīng)用需求，進(jìn)行低功耗工作。單片機(jī)的外部資源極為豐富，主要由以下特點(diǎn)：（1）STM32F103C8T6單片機(jī)的最高頻率很高，可達(dá)72MHZ，完全可以滿足程序速度的要求，提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行速度。（2）芯片內(nèi)部閃存有128K字節(jié)，SRAM隨機(jī)隨處器有20K字節(jié)，可存儲(chǔ)大量的代碼，用戶無(wú)需擔(dān)心代碼存儲(chǔ)不足的情況發(fā)生。（3）80個(gè)增強(qiáng)的單片機(jī)I/O口，可以充分的滿足用戶對(duì)于單片機(jī)外圍設(shè)備的需求，可帶動(dòng)多個(gè)模塊及芯片。（4）單片機(jī)帶有4個(gè)定時(shí)器，一個(gè)等級(jí)為高級(jí)定時(shí)器，等級(jí)為普通，都是16位的模式，4個(gè)定時(shí)器帶有4條輸入和輸出的通道。（5）芯片帶有SPI總線的通訊接口，波特率最高可達(dá)4.5Mbps，即使是全雙工的通訊方式及接口，也可以直接通過(guò)單片機(jī)I/O來(lái)解決。（6）中斷響應(yīng)資源豐富，有12個(gè)可以獨(dú)立配置的直接存儲(chǔ)器通道，可屏蔽的通道有60個(gè)，可編程的優(yōu)先等級(jí)中斷有16個(gè)。（7）分辨率高，具有12位的AD采集，并可以實(shí)現(xiàn)自矯正，轉(zhuǎn)化時(shí)間短、速度快。（8）直接帶有I2C接口，可支持主從設(shè)備的功能。STM32F103C8T6單片機(jī)引腳圖如圖3-1所示。圖3-1STM32F103C8T6單片機(jī)引腳圖3.1.1復(fù)位電路設(shè)計(jì)如果單片機(jī)的程序有120行，在程序運(yùn)行到60行時(shí)程序突然卡死或者系統(tǒng)出現(xiàn)停電問(wèn)題，這時(shí)候單片機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)就有丟失的可能，有些數(shù)據(jù)可以不回丟失，如果想要下次再上電時(shí)系統(tǒng)正常運(yùn)行，因此在上電后單片機(jī)內(nèi)部就會(huì)重新初始化，這個(gè)過(guò)程就可以理解成為復(fù)位的過(guò)程，上電復(fù)位可以保證單片機(jī)每次開(kāi)始后可以從固定的相同狀態(tài)開(kāi)始工作，與電腦、手機(jī)重啟的過(guò)程是一樣的。在程序運(yùn)行時(shí)，如果遇到意外的干擾出現(xiàn)死機(jī)的現(xiàn)象，或者程序啟動(dòng)后出現(xiàn)亂碼的現(xiàn)象，那么就可以通過(guò)按鍵進(jìn)行復(fù)位，按下復(fù)位按鍵后事程序重新啟動(dòng)，這種就是手動(dòng)復(fù)位。在本系統(tǒng)中所采用的復(fù)位方式就是手動(dòng)復(fù)位，將復(fù)位電路鏈接到單片機(jī)的9引腳（RST）這個(gè)復(fù)位引腳上，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)的按鍵復(fù)位。STM32F103C8T6單片機(jī)復(fù)位電路如圖3-2所示。圖3-2STM32F103C8T6單片機(jī)復(fù)位電路當(dāng)單片機(jī)的程序運(yùn)行至半數(shù)時(shí)，忽地卡死或者系統(tǒng)出現(xiàn)停電問(wèn)題，這時(shí)候單片機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)就有丟失的可能，有些數(shù)據(jù)可以不回丟失，假使再一次供電的時(shí)刻，系統(tǒng)無(wú)任何問(wèn)題，所以再次供電致使單片機(jī)內(nèi)部初始化，我們把此過(guò)程稱為復(fù)位，每次給電都會(huì)出現(xiàn)復(fù)位，就像手機(jī)、電腦重啟原理類似。在程序正常運(yùn)行的情況下，一旦遭到干擾導(dǎo)致死機(jī)，或程序啟動(dòng)后出現(xiàn)亂碼的現(xiàn)象，那么就可以通過(guò)按鍵進(jìn)行復(fù)位，按下復(fù)位按鍵后事程序重新啟動(dòng)，舉個(gè)例子，假如程序總共有一千行，執(zhí)行到一半的時(shí)候突然卡死了或者系統(tǒng)出現(xiàn)停電問(wèn)題，這時(shí)候單片機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)就有丟失的可能，有些數(shù)據(jù)可以不回丟失，那就要依靠復(fù)位按鍵了，按下復(fù)位按鍵就能回到初始的程序。這就是單片機(jī)復(fù)位的過(guò)程，與電腦、手機(jī)重啟的過(guò)程是一樣的。3.1.2晶振電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)中單片機(jī)形成單片機(jī)的震蕩電路，為單片機(jī)提供正常的時(shí)鐘信號(hào)。由晶振和電容組成，晶振也稱為晶體振蕩器，為單片機(jī)系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)內(nèi)部的工作都是以晶振電路提供的時(shí)序?yàn)榛鶞?zhǔn)。STM32F103C8T6單片機(jī)的18引腳和19引腳為單片機(jī)的晶振引腳，因此連接8MHz的晶振，匹配了2個(gè)20pf的電容，電容的作用是濾波，幫助晶振起振，并使晶振電路提供的信號(hào)更為穩(wěn)定。在STM32F103C8T6單片機(jī)的晶振電路設(shè)計(jì)中，所采用的是8MHz的晶振，兩個(gè)20PF的電容，連接1M的電阻，分別連接單片機(jī)的OSCIN引腳和OSC0UT引腳（單片機(jī)專門用于連接外部晶振的引腳）。STM32F103C8T6單片機(jī)的晶振電路設(shè)計(jì)如圖3-3所示。圖3-3晶振電路設(shè)計(jì)3.1.3電源電路設(shè)計(jì)電源電路在單片機(jī)的系統(tǒng)中的作用是至關(guān)重要的，為保證電子設(shè)計(jì)的完整性，需要以安全、可靠、穩(wěn)定的電源為基礎(chǔ)。為克服單片機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中系統(tǒng)受到干擾后的出現(xiàn)亂碼或死機(jī)現(xiàn)象，配置一個(gè)可靠穩(wěn)定的電源模塊是重要的手段之一。電源電路是電子設(shè)備中不可缺少的供電電路，本系統(tǒng)中所采用的STM32F103C8T6單片機(jī)采用5V電源為系統(tǒng)供電。電源電路屬于電子設(shè)備里面的供電電路，也就是本次鐵路與系統(tǒng)所采用的就是5V的電源供電，可以保證整個(gè)系統(tǒng)在正常情況下運(yùn)行，并可以做到穩(wěn)定，不會(huì)因?yàn)殡娏鬟^(guò)大被燒毀，在電源的選擇上一定要格外注意，不能過(guò)大會(huì)燒壞板子，電流過(guò)小會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)起不來(lái)。系統(tǒng)是采用5V電源供電，而STM32單片機(jī)提供給設(shè)備的電源電壓為3.3V。在這之間采用AMS1117減壓芯片對(duì)電壓進(jìn)行了降壓處理。降壓電路圖如圖3-4所示。圖3-4降壓電路圖降壓電路中外部供電5V電壓，該電壓從3腳輸入U(xiǎn)3（AMS1117降壓芯片）在2腳和4腳輸出3.3V電壓，其中電容C4和C5起到濾波和穩(wěn)壓作用，使5V的交流電輸出3.3V的直流電。其中二極管（紅色LED燈）是用來(lái)提示電流成功轉(zhuǎn)換，R3是保護(hù)電阻，降低電流的同時(shí)防止電路發(fā)生短路。色彩音樂(lè)播放系統(tǒng)所采用的電源為5V的電源線，電源是利用自鎖開(kāi)關(guān)來(lái)控制電源的切斷和導(dǎo)通的。在電源的設(shè)計(jì)中需要格外注意，如果電流過(guò)小色彩音樂(lè)播放系統(tǒng)就會(huì)運(yùn)行失敗，例如筆記本的USB接口提供的電源就特別小，系統(tǒng)如果采用這個(gè)電源供電，那就有可能造成系統(tǒng)啟動(dòng)不來(lái)或者元器件失靈的現(xiàn)象，無(wú)法實(shí)現(xiàn)基系統(tǒng)的功能。但是如果電流過(guò)大，例如5V的供電用了12V甚至24V的供電電源，電流過(guò)大就會(huì)將板子直接擊穿，整個(gè)電路基系統(tǒng)或者元器件就有可能被燒毀，因此在電源的選擇需要慎重。當(dāng)自鎖開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)色彩音樂(lè)播放系統(tǒng)的供電。3.2音樂(lè)播放模塊電路設(shè)計(jì)3.2.1MY1690語(yǔ)音模塊通信方式MY1690音樂(lè)播放模塊內(nèi)置3W的功放，模塊內(nèi)置3.3V的TTL電平接口，下載音頻文件或者對(duì)模塊進(jìn)行調(diào)試。模塊通信的格式為：1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，無(wú)奇偶位，1位停止位。模塊的波特率為9600，支持MAV及MP3格式的音頻文件，可采用3~5V電壓對(duì)模塊進(jìn)行供電。MY1690語(yǔ)音模塊串口通信方式如圖3-5所示。圖3-5MY1690語(yǔ)音模塊串口通信方式3.2.2MY1690語(yǔ)音模塊電路設(shè)計(jì)MY1690音樂(lè)播放模塊一共有12個(gè)引腳，但是與單片機(jī)系統(tǒng)之間的連接很簡(jiǎn)單，VCC和GND分別連接電源端和地端，電源使用5V供電，MY1690模塊的RX引腳直接連接單片機(jī)的PA9口實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)之間的通信，SPK2與SPK1為功放引腳，分別連接喇叭的正負(fù)極即可實(shí)現(xiàn)音樂(lè)播放功放。MY1690音樂(lè)播放模塊的電路設(shè)計(jì)如圖3-6所示。圖3-6MY1690音樂(lè)播放模塊電路設(shè)計(jì)MY1690語(yǔ)音模塊每個(gè)引腳都有不同的功能，引腳對(duì)應(yīng)的功能如表3-7所示。表3-7MY1690控制命令管腳號(hào)管腳名稱功能描述備注1SPK2外接無(wú)源喇叭必須直接接在無(wú)源喇叭兩端，不可對(duì)地接2SPK13DP連接U盤或者USB連接電腦下載聲音4DM55V電源正極電源范圍DC3.4-5.5V6BUSY播放時(shí)輸出高電平，暫?；蛲Ｖ篂榈?TXUART異步串口數(shù)據(jù)輸出3.3VTTL信號(hào)8RXUART異步串口數(shù)據(jù)輸入9ADKEY通過(guò)電阻值實(shí)現(xiàn)多種按鍵功能選擇此功能下文有詳細(xì)說(shuō)明10DACR右聲道音頻信號(hào)輸出可外接單雙聲道功效11DACL左聲道音頻信號(hào)輸出12GND系統(tǒng)地本設(shè)計(jì)主要通過(guò)解碼芯片對(duì)MP3文件進(jìn)行解碼，自動(dòng)解析TF存儲(chǔ)的歌曲，并通過(guò)喇叭進(jìn)行音樂(lè)播放。管腳圖如圖3-8所示圖3-8MY1690管腳圖3.3按鍵電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用獨(dú)立按鍵實(shí)現(xiàn)對(duì)MP3播放器上一曲、下一曲、音量大小及開(kāi)始、暫停的控制。按鍵的抖動(dòng)時(shí)間經(jīng)過(guò)業(yè)界的論證的出一般在5ms~10ms之間，此參數(shù)尤為重要，在此就也以它為參照物，在一般的研究中都會(huì)用到。因此可以通過(guò)檢測(cè)高低電平的來(lái)判斷哪個(gè)按鍵被按下，繼而實(shí)現(xiàn)按鍵的功能。系統(tǒng)采用的就是獨(dú)立的按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)MP3播放和音量控制的功能，共有6個(gè)獨(dú)立按鍵，分別連接單片機(jī)的PB1、PA8、PB15、PB14、PB13、PB12口，為增強(qiáng)單片機(jī)I/O口的驅(qū)動(dòng)能力，獨(dú)立按鍵與單片機(jī)之間的電路增加了1K的上拉電阻，可有效驅(qū)動(dòng)按鍵實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。圖3-9為單片機(jī)獨(dú)立按鍵電路設(shè)計(jì)。圖3-9按鍵電路設(shè)計(jì)圖3.4彩燈電路設(shè)計(jì)為增強(qiáng)系統(tǒng)播放音樂(lè)時(shí)的美感，系統(tǒng)增加了8個(gè)彩燈，彩燈可以隨著音樂(lè)的節(jié)奏閃爍，并且變幻出不同的效果。LED燈是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能，與普通二極管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。8個(gè)LED彩燈分別連接單片機(jī)的PA0口-PA7口這8個(gè)I/O口。彩燈電路設(shè)計(jì)如圖3-10所示。圖3-10彩燈電路設(shè)計(jì)本章小結(jié)本章具體對(duì)系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)論述，包括STM32F103C8T6單片機(jī)最小電路設(shè)計(jì)、MY1690音樂(lè)模塊電路設(shè)計(jì)、按鍵電路設(shè)計(jì)等，初步完成了系統(tǒng)各個(gè)模塊的電路設(shè)計(jì)，確定各模塊完成的功能，以STM32F103C8T6單片機(jī)作為核心，MY1690語(yǔ)音模塊播放音樂(lè)，按鍵電路用于調(diào)節(jié)上一曲、下一曲、音量調(diào)節(jié)等功能。第4章軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)中不可缺少的環(huán)節(jié)，貫穿了整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)，是本次設(shè)計(jì)能夠完成的最重要的環(huán)節(jié)之一。在完成了硬件電路的設(shè)計(jì)之后，依據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求和硬件電路開(kāi)始系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括：主程序、系統(tǒng)初始化子程序首先進(jìn)行模塊設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行各模塊的整合以完成整個(gè)軟件系統(tǒng)。4.1軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)是通過(guò)單片機(jī)控制的系統(tǒng)，整個(gè)硬件系統(tǒng)是建立在個(gè)完整的軟件流程上的。軟件系統(tǒng)就像整個(gè)硬件系統(tǒng)的靈魂，只有在一個(gè)完整的軟件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，硬件系統(tǒng)這副軀體才能正常運(yùn)行。色彩音樂(lè)播放系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件部分采用C語(yǔ)言編寫，系統(tǒng)軟件的編程和調(diào)試選用KEIL5來(lái)完成。C語(yǔ)言是較為常用的編程語(yǔ)言之一，與其它編程語(yǔ)言相比，C語(yǔ)言更容易理解，因此目前使用較為普遍。很多電子工程專業(yè)的教科書(shū)都以C語(yǔ)言為基礎(chǔ)，而公司的程序編程開(kāi)發(fā)語(yǔ)言也很多為C語(yǔ)言。而KEIL軟件支持多種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，安裝包也是比較常見(jiàn)的，在網(wǎng)站上下載安裝后即可使用。軟件程序主要分為以下部分。（1）系統(tǒng)主程序部分：整個(gè)系統(tǒng)的主函數(shù)流程，MP3播放器設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)（即主函數(shù)）。（2）按鍵程序部分：通過(guò)獨(dú)立按鍵對(duì)MP3播放器上一曲、下一曲、音量大小及開(kāi)始、暫停的控制。（3）音樂(lè)播程序部分：通過(guò)音頻解碼器解碼實(shí)現(xiàn)音樂(lè)的播放。系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。MP3播放器軟件MP3播放器軟件系統(tǒng)主程序按鍵程序音樂(lè)播放程序圖4-1系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)4.2系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)主程序即為程序中的主函數(shù)，也稱為main函數(shù)，是程序首先開(kāi)始運(yùn)行的地方。用通俗的話來(lái)說(shuō)，主程序是程序中最限制性的，程序部分，在主程序的運(yùn)行中需要調(diào)用某個(gè)子函數(shù)，而這些子函數(shù)再結(jié)束運(yùn)行后仍然要回到主程序。KEIL軟件對(duì)程序進(jìn)行編程，編程語(yǔ)言為C語(yǔ)言，程序在開(kāi)始后首先需要對(duì)按鍵、串口及定時(shí)器進(jìn)行初始化，然后再讀取按鍵，實(shí)現(xiàn)對(duì)MP3播放器的上一曲、下一曲、音量加、音量減及開(kāi)始、暫停的控制。系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)如圖4-2所示。開(kāi)始開(kāi)始初始化定時(shí)器初始化串口初始化GPIO閃燈讀取按鍵執(zhí)行按鍵功能NY圖4-2系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)4.3單片機(jī)開(kāi)發(fā)軟件介紹完成硬件電路后最為關(guān)鍵的部分就是軟件設(shè)計(jì)，需要通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)每個(gè)模塊的功能，在本軟件部分分別包括系統(tǒng)的主程序設(shè)計(jì)和子程序。所有的軟件設(shè)計(jì)都是以單片機(jī)作為核心進(jìn)行軟件的編程的，系統(tǒng)軟件部分通過(guò)KEIL軟件進(jìn)行程序的編程與調(diào)試，C語(yǔ)言對(duì)程序進(jìn)行編寫。KEIL軟件：KEIL軟件可以提供豐富的庫(kù)函數(shù)和強(qiáng)大的調(diào)試開(kāi)發(fā)工具，可以完成編碼的編輯、調(diào)試、連接等開(kāi)發(fā)流程。本系統(tǒng)中所采用的編程語(yǔ)言為C語(yǔ)言，結(jié)構(gòu)上、功能上與可讀性等方面都有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，更容易使用。KEIL可以為各類語(yǔ)言、鏈接器和庫(kù)管理提供完整的開(kāi)發(fā)方案，在集成的開(kāi)發(fā)環(huán)境中將這些部分組成在一起，實(shí)現(xiàn)軟件編程。4.4按鍵子程序設(shè)計(jì)獨(dú)立按鍵通過(guò)程序中判斷單片機(jī)I/O的高低電平即可判斷出按鍵是否被按下，單片機(jī)與按鍵相連接的I/O口連接了上拉電阻，I/O口的輸入為高電平，當(dāng)檢測(cè)到I/O口的某個(gè)按鍵被按下后，對(duì)應(yīng)的單片機(jī)的I/O口會(huì)由高電平轉(zhuǎn)為低電平。因此，只要通過(guò)判斷單片機(jī)的I/O的高低電平即可知道按鍵的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，按下按鍵后即可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)按鍵的功能。按鍵程序設(shè)計(jì)如圖4-3所示。檢測(cè)按鍵檢測(cè)按鍵判斷是否為低電平？確認(rèn)按鍵按下延時(shí)5ms執(zhí)行按鍵功能結(jié)束開(kāi)始YN圖4-3按鍵流程設(shè)計(jì)4.5音樂(lè)播放子程序設(shè)計(jì)串口初始化語(yǔ)音播放發(fā)送串口指令串口初始化語(yǔ)音播放發(fā)送串口指令是否為0xf0串口初始化開(kāi)始是否為0xff音樂(lè)播放等待結(jié)束YN圖4-4音樂(lè)播放程序設(shè)計(jì)本章小結(jié)本章主要介紹的是色彩音樂(lè)播報(bào)系統(tǒng)的軟件部分，首先對(duì)系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)做了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)系統(tǒng)所使用的編程軟件KEIL做了簡(jiǎn)要的介紹。最后，對(duì)系統(tǒng)的軟件做了介紹。包括主程序部分、子程序部分都做了詳細(xì)的介紹，并通過(guò)流程圖的方式對(duì)各個(gè)模塊的流程做了介紹，完成了系統(tǒng)最為核心的部分。

第5章系統(tǒng)調(diào)試與功能展示任何實(shí)物的硬件在焊接好之后都需要對(duì)各模塊及各電路進(jìn)行測(cè)試，確保沒(méi)有問(wèn)題后再進(jìn)行軟件編寫，因此硬件環(huán)境的測(cè)試也可以說(shuō)是軟件編寫的良好基礎(chǔ)，軟件測(cè)試的目的是為了找出并改正程序運(yùn)行過(guò)程中所出現(xiàn)的錯(cuò)誤，證明軟件調(diào)試的正確性。以正確的方式對(duì)軟件及硬件進(jìn)行調(diào)試，可避免很多不必要的錯(cuò)誤。在本章中，詳細(xì)的說(shuō)明了軟件調(diào)試的方法及硬件調(diào)試的過(guò)程，分析調(diào)試結(jié)果，完成了對(duì)實(shí)物功能的驗(yàn)證。5.1軟件調(diào)試軟件測(cè)試的目的是為了找出并改正程序運(yùn)行過(guò)程中所出現(xiàn)的錯(cuò)誤，證明軟件調(diào)試的正確性。在程序的編寫中非常容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，可能由于大意一個(gè)標(biāo)點(diǎn)符號(hào)錯(cuò)誤或者多加了一個(gè)空格都會(huì)使程序編譯失敗，因此對(duì)于軟件的調(diào)試必須要有足夠的耐心。在軟件測(cè)試時(shí)，需要按照模塊化的思路進(jìn)行調(diào)試，首先對(duì)串口屏的程序和進(jìn)行調(diào)試，確定實(shí)物可以正常顯示。然后對(duì)加速度傳感器等各個(gè)子程序分別進(jìn)行調(diào)試，確保各子程序無(wú)誤。子程序調(diào)試完畢后，將各子程序根據(jù)主程序的控制、邏輯融合到一起調(diào)試，實(shí)現(xiàn)主程序和各子程序之間的數(shù)據(jù)傳輸，按照這個(gè)步驟完成色彩音樂(lè)播放系統(tǒng)的軟件調(diào)試。系統(tǒng)程序開(kāi)發(fā)環(huán)境為KEIL5軟件，程序編寫完成后可進(jìn)入軟件自帶的編譯器中查找代碼編寫是否有錯(cuò)誤，如果檢查出錯(cuò)誤可進(jìn)行更改然后編譯程序。如果程序編譯失敗，可進(jìn)入斷點(diǎn)調(diào)試，在斷點(diǎn)調(diào)試的工具欄中逐句對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試。在斷點(diǎn)調(diào)試完成后，點(diǎn)擊編譯按鈕對(duì)程序進(jìn)行編譯。音樂(lè)播放器系統(tǒng)是采用KEIL軟件作為編程軟件實(shí)現(xiàn)代碼的編寫，在軟件代碼的編寫中需要根據(jù)系統(tǒng)所需要的每個(gè)模塊的I/O口對(duì)引腳進(jìn)行定義，也就是各模塊的哪個(gè)引腳連接由哪個(gè)I/O口來(lái)控制。定義I/O口如圖5-1所示。圖5-1系統(tǒng)I/O口定義軟件編程界面音樂(lè)播放器系統(tǒng)所使用的模塊及傳感器較多，因此在編程時(shí)需要對(duì)各個(gè)模塊的代碼進(jìn)行編寫，最后整合到主程序中，對(duì)整體程序?qū)崿F(xiàn)聯(lián)調(diào)。在編寫C程序時(shí)，需要將各模塊所需要的函數(shù)和整體變量都定義好，只要包含這個(gè)模塊的頭文件，就可以直接調(diào)用這個(gè)函數(shù)。在代碼的編寫中可以更加節(jié)約編程的時(shí)間，而代碼也更為整潔。定義頭文件如圖5-2所示。圖5-2模塊化頭文件定義軟件界面對(duì)頭文件定義好后，就可以逐個(gè)編寫各模塊的代碼，也就是這個(gè)模塊的C文件。在編寫C代碼時(shí)，需要盡量利用調(diào)用代碼的方式來(lái)完成模塊代碼的編寫，這樣的程序具有更好的可讀性，程序也更為簡(jiǎn)單易懂。C程序編程界面如圖5-3所示。圖5-3模塊軟件C文件編程界面編寫好各模塊的程序后，即可對(duì)主程序進(jìn)行編寫，如果系統(tǒng)的其它子程序編寫的很規(guī)范，那主程序也會(huì)更為簡(jiǎn)單易懂，在編寫主程序時(shí)需要注意的是，每個(gè)模塊的頭文件也需要包含在主程序的編寫中。主程序編寫界面如圖5-4所示。圖5-4主函數(shù)軟件編程界面對(duì)于系統(tǒng)軟件的編程是比較重要的一點(diǎn)，本系統(tǒng)中采用的編程軟件為KEIL5，這款軟件適用于STM32系列單片機(jī)的程序編寫，采用C語(yǔ)言即可在KEIL軟件進(jìn)行編程。安裝好KEIL軟件后，打開(kāi)軟件即可開(kāi)始編程。KEIL軟件的快捷圖標(biāo)如圖5-5所示。圖5-5KEIL軟件打開(kāi)KEIL軟件后，就會(huì)進(jìn)入到軟件編程的界面，首先需要?jiǎng)?chuàng)建工程文件，頁(yè)面窗口右上角的第四個(gè)選項(xiàng)project，點(diǎn)擊這個(gè)菜單下會(huì)出現(xiàn)很多的菜單，我們找到第一個(gè)選項(xiàng)Newuvisionproject即可新建一個(gè)工程文件。建立新的工程文件如圖5-6所示。圖5-6創(chuàng)建工程文件在新文件下，可以選擇需要的芯片，然后保存文件。在新建的文件下就可以進(jìn)行程序的編程，點(diǎn)擊左上角的第一個(gè)選項(xiàng)File，完成空白文檔的新建。新建文檔如圖5-7所示。圖5-7創(chuàng)建文檔在KEIL軟件的程序編寫中，首要步驟就是定義頭文件，然后保存到工程。在編程中錯(cuò)誤檢查是必不可少的一項(xiàng)，有事因?yàn)槭韬鼍蜁?huì)出現(xiàn)語(yǔ)法錯(cuò)誤，在變異后編譯器就會(huì)提示相關(guān)的錯(cuò)誤信息，由于第一次編寫程序，出現(xiàn)的錯(cuò)誤較多，因此對(duì)需要對(duì)程序反復(fù)檢查，如果沒(méi)問(wèn)題就可以進(jìn)行編譯，編譯成功后才能生成后綴為.HEX的鏡像文件。如圖5-8所示。圖5-8程序編譯在程序編譯成功后，就可以將編寫好的程序燒錄進(jìn)STM32F103C8T6單片機(jī)中，由此程序的軟件部分調(diào)試完成。5.2硬件電路調(diào)試在完成系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)后，即可對(duì)電路及程序進(jìn)行調(diào)試，這是實(shí)物制作中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。任何實(shí)物的硬件在焊接好之后都需要對(duì)各模塊及各電路進(jìn)行測(cè)試，確保沒(méi)有問(wèn)題后再進(jìn)行軟件編寫，因此硬件環(huán)境的測(cè)試也可以說(shuō)是軟件編寫的良好基礎(chǔ)。硬件調(diào)試主要是對(duì)色彩音樂(lè)播放系統(tǒng)硬件電路的調(diào)試，首先按照AltiumDesigner

繪制的總體電路圖焊接出色彩音樂(lè)播放系統(tǒng)的硬件，焊接時(shí)需要注意元器件的接口問(wèn)題及正負(fù)極問(wèn)題，硬件電路的連線與焊接。在電路的焊接與連接中，通過(guò)肉眼是無(wú)法確定元器件是否確實(shí)已經(jīng)焊接好，電路確實(shí)已經(jīng)導(dǎo)通，此時(shí)就需要使用萬(wàn)用表對(duì)電路進(jìn)行檢查，將萬(wàn)用表打到二極管檔，如果電路確實(shí)導(dǎo)通就會(huì)發(fā)出嘟嘟的提示聲。硬件焊接完成后，首先需要再對(duì)照總體電路圖對(duì)電路及元器件的連接做一遍對(duì)照，防止在焊接中出現(xiàn)的錯(cuò)焊及漏焊現(xiàn)象，再結(jié)合各模塊的特性和引腳功能，利用萬(wàn)用表等測(cè)量設(shè)備對(duì)元器件的正負(fù)極、電壓進(jìn)行測(cè)量，確保每個(gè)模塊都是正常工作的。硬件調(diào)試主要是指對(duì)系統(tǒng)硬件電路的焊接與調(diào)試，根據(jù)單片機(jī)引腳、元器件個(gè)引腳性能等方面進(jìn)行研究后，采用AltiumDesigner繪制完成電路圖，再根據(jù)電路圖焊接實(shí)物的電路。在焊接過(guò)程中也需要注意元器件的正負(fù)極及電路的導(dǎo)通情況，萬(wàn)用表是必不可少的電路檢查工具。由于選用的硬件都是直插式封裝的器件，因此需要將各元器件的底座在洞洞板上焊接好，主要包括單片機(jī)的底座、液晶顯示屏的底座、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的插座、溫度傳感器的插座以及人體檢測(cè)傳感器的底座等。在焊接好底座后，就可以將各模塊硬件以直插的方式插在各模塊的底座上。硬件安裝如圖5-9所示。圖5-9硬件安裝在硬件安裝的過(guò)程中需要注意的是，各硬件都是有正負(fù)極之分的，需要先看好硬件的正負(fù)極才能對(duì)硬件進(jìn)行安裝，防止正負(fù)極裝反導(dǎo)致通電后出現(xiàn)短路、燒毀硬件的現(xiàn)象。完成硬件的焊接后，可將HEX鏡像文件通過(guò)電腦的下載端口下載到單片機(jī)里，在使用萬(wàn)用表測(cè)量確定電路無(wú)斷開(kāi)的情況下再看看元器件的正負(fù)極是否有接反的情況，確定好沒(méi)問(wèn)題后，將芯片插在焊接好的底座上，接通實(shí)物的電源，然后再檢查每個(gè)模塊的電壓和引腳是否正常。在設(shè)計(jì)中可直接采用萬(wàn)用表來(lái)檢測(cè)電路是否接通，是否有短路的現(xiàn)象，排查后在對(duì)有問(wèn)題的地方進(jìn)行修復(fù)，以避免危險(xiǎn)和不便的存在。焊接時(shí)需要注意元器件的接口問(wèn)題及正負(fù)極問(wèn)題，硬件電路的連線與焊接。再對(duì)照總體電路圖對(duì)電路及元器件的連接作一遍對(duì)照，防止在焊接中出現(xiàn)的錯(cuò)焊及漏焊現(xiàn)象，再結(jié)合各模塊的特性和引腳功能，利用萬(wàn)用表等測(cè)量設(shè)備對(duì)元器件的正負(fù)極、電壓進(jìn)行測(cè)量，確保每個(gè)模塊都是正常工作的。在檢查電路時(shí)，必須要有足夠的耐心，對(duì)每個(gè)電路逐一進(jìn)行排查，確保電路連接無(wú)誤?？偟恼f(shuō)來(lái)，在電路的調(diào)試上一定要有足夠的耐心才能獲得成功，完成硬件調(diào)試。圖5-10為萬(wàn)用表測(cè)量示意圖。圖5-10萬(wàn)用表測(cè)量電路示意圖在確定實(shí)物的軟件程序編寫及硬件電路正常后，即可給實(shí)物上電，本系統(tǒng)采用5V電源供電，這個(gè)要特別注意，如果電流過(guò)大可能會(huì)出現(xiàn)電路板燒毀的現(xiàn)象。5.3調(diào)試測(cè)試結(jié)果展示5.3.1流暢度測(cè)試在音樂(lè)播放器播放的過(guò)程中，流暢度是比較關(guān)鍵的一部分，對(duì)于流暢度的測(cè)試可避免播放過(guò)程中出現(xiàn)卡頓現(xiàn)象，好的流暢度可以給用戶提供更好的音樂(lè)體驗(yàn)。流暢度測(cè)試如表5-11所示。表5-11流暢度測(cè)試測(cè)試項(xiàng)目操作流程測(cè)試數(shù)據(jù)測(cè)試結(jié)果連續(xù)播放20分鐘流暢度測(cè)試MP3播放音樂(lè)20分鐘左右無(wú)卡頓現(xiàn)象符合預(yù)期連續(xù)播放30分鐘流暢度測(cè)試MP3播放音樂(lè)30分鐘