课程设计说明书——单片机部分.doc

课程设计说明书 单片机部分 题 目： 基于触摸的音频播放系统 院 别： 机电学院 专 业： 机械电子工程 班 级： 12机电本 姓 名： 葛云鹏 学 号： 43 指导教师： 杨永 二0 一四 年 十二月二十七日 摘 要现代社会随着信息及电子设备产品市场的迅速壮大，以及人们对电子产品智能化、人性化要求的不断提高，触摸屏作为一种便捷的输入接口，得到了广泛的应用。目前，触摸屏的需求动力主要来自于消费电子产品，如手机、PDA、便捷游戏机、便携导航设备等。 但随着触摸屏技术的不断发展，它在其他电子产品中的应用也会得到不断延伸。例如：普通的旧式按钮音频播放系统似乎已经显得跟不上时代的脚步。从旧式按钮到新式触摸，这似乎已经成为了新一代电子电器产品的发展趋势。但是，现在市面上已有的触摸屏控制器普遍价格比较高且性能相对比较固定，一些场合下无法满足用户的实际需求。本文基于上述考虑，根据电阻式触摸屏的工作原理，选用51系列单片机作为控制核心，设计制作一种实用且低成本的基于触摸的音频播放系统。关键词：音频播放、SD卡、触摸屏。 前 言随着信息化、智能化、网络化的发展，嵌入式系统技术的应用也随之提高。目前，嵌入式系统已广泛用于信息家电、移动通信、工业控制、军事电子等领域。电子技术的飞速发展，使得嵌入式设备在各个领域的应用越来越广泛，复杂度也越来越高，对其开发方法也提出了更多的要求和更大的挑战。在嵌入式设备系统开发过程中需要将软件用于操作系统编译连接成一个整体，然后下载到目标机上运行。所以，嵌入式设备的开发过程是一个复杂的过程。因为复杂，所以很有发展的潜力。消费类的电子应用在嵌入系统中所扮演的角色变得越来越重要，尤其是手持类产品更是越来越丰富。这类的产品的体积通常较小，价位通常相对较低，对于功耗的要求也相对的严格许多。也因此先进设计的焦点已经不只是放在传统的性能上，低功耗和低成本已经转而变成最重要的因素之一。本设计研究的是在播放多媒体的应用之下，以降低运行频率，降低功耗这个重要特性为目标，对软件和硬件两方面分别作分析、评估和优化，以达到所设立的目标。硬件方面，分析了MP3的算法后，找出最迫切需要硬件加速的部分。通过验证系统可行性，期望能以尽量小的硬件成本，达到尽量好的加速效果。希望此研究分析的经验及成果，能成为以后开发一个特殊应用平台时的基础。 目录前 言1一、系统的主要功能、作用以及主要技术性能指标11.1系统的主要功能11.2作用11.3主要技术性能指标1二、总体设计22.1系统整体方案设计22.2工作原理22.3ADS7843引脚说明：42.4单片机部分组成原理框图4三、系统设计51.最小系统图52.SD卡与触摸屏模块接口图53.TFT屏幕模块63. 主程序流程图84. 触摸屏的读取、滤波与主要流程图9四、 设计总结10附录1电路原理图11附录2源程序及程序注释14附录316附录 416参考文献16一、系统的主要功能、作用以及主要技术性能指标1.1系统的主要功能本设计为一触摸系统，整机以STC12C5A60S2(51增强版）单片机为核心，通过ILI9325控制芯片对2.8寸TFT彩屏9325-28的操作实现控制SD卡的音频播放系统的播放、音量调节、音乐的切换、暂停和停止等功能等。1.2作用 本系统采用单片机作为整个控制核心。控制系统的四个模块为：显示模块、存储模块、触摸模块与音频模块。该系统利用单片机来显示菜单功能，通过从触摸屏幕芯片取出触摸的数据传给单片机加以分析转换，得到触摸坐标。单片机就可以根据相对应的坐标来判断要进行什么样的操作，对于主要功能音乐播放操作，通过从SD卡读取数据送给单片机进行分析译码；用其自带的PWM功能来输出原始的音频信号，达到基本音乐播放器的效果，同时也达到了触摸屏的基本控制要求。在这科技进步速度飞快的社会，触屏式的MP3会取代旧式按钮式的MP3，通过这次设计大概了解到了现代触屏音乐播放器的一点原理与思想，对将来的个人能力发展得到了一个较好的准备。 1.3主要技术性能指标1.TFT彩屏9325-28成功显示各个功能按键。2.通过触摸各个按键可以实现其功能。二、总体设计2.1系统整体方案设计方案一：采用AT89C2051作为驱动电路的控制核心，通过ADS7843芯片接收触摸屏上得到的信号并控制驱动电路作出相应的反应。原理简单、实用，但ADS7843模块现在市场上使用少，成本高。方案二：使用RA8806控制器的带触摸屏的液晶模块。RA8806自带精度10位的触摸驱动功能，且内建中文字库，但与ADS7843相比精度稍差(ADS7843为12位)。方案三：采用以STC12C5A60S2(51增强版）单片机为核心，通过ILI9325模块接收触摸屏上得到的信号并控制驱动电路作出相应的反应。性价比高，使用方便，开发周期相对较短；但处理速度一般，功能一般。综合开发周期、价格、以及各方面因素，本设计采用方案三。2.2工作原理要了解触摸系统的工作原理，首先要了解触摸屏基本原理。目前，在触摸屏领域主要有8种不同的技术：电阻式、表面电容式、投射电容式、表面声波式、红外线式、 折射式、主动数字转换式和光学成像式。其中，电阻式触摸屏凭借低廉的价格以及对于手指及输入笔触摸的良好响应性，涵盖了100多家触摸屏元件制造商中的2/3，成为过去5年中销售量最高的触摸屏产品。在这里根据要设计应用的触摸屏控制器，重点介绍一下四线电阻式触摸屏。 电阻触摸屏的屏体部分是一块与显示器表面相匹配的多层复合薄膜，由一层玻璃或有机玻璃作为基层，表面涂有一层透明的导电层，上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防刮的塑料层，它的内表面也涂有一层透明导电层，在两层导电层之间有许多细小(小于千分之一英寸)的透明隔离点把它们隔开绝缘。当手指触摸屏幕时，平常相互绝缘的两层导电层就在触摸点位置有了一个接触，因其中一面导电层接通Y轴方向的5V均匀电压场，使得侦测层的电压由零变为非零，这种接通状态被控制器侦测到后，进行AD转换， 并将得到的电压值与5V相比即可得到触摸点的Y轴坐标，同理得出X轴的坐标，这就是四线电阻式触摸屏基本原理。通过触摸，使触摸屏将模拟信号转换为数字信号，经过编译好的程序处理，再由ILI9325模块接收触摸屏上得到的信号并控制驱动电路作出相应的反应。2.3ADS7843引脚说明：2.4单片机部分组成原理框图触摸屏ADS7843STC12C5A60S2(51增强版） 三、系统设计1.最小系统图 2.SD卡与触摸屏模块接口图 3.TFT屏幕模块2.8寸TFT彩屏9325-28显示屏模块的电路接口如下图所示。本设计用的TFT彩屏控制器为ILI9325。ILI9325控制芯片特征：【1】 为QVGA TFT LCD显示的单芯片解决方案。【2】 支持240RGB×320像素，可以显示真色彩。 【3】 支持MVA宽视角显示。 【4】 组合720通道源极驱动和320通道门极驱动。 【5】 内部集成字节的GRAM(图形内存) 【6】 高速内存脉冲写功能 【7】内部晶振和硬件复位。 【8】调整功能（x1/2,x1/4）。 【9】栅源极移动方向可逆。 【10】Window地址函数访问内部GRAM，指定一个矩形区域。 【11】丰富的色彩显示函数。 【12】局部驱动函数，用户指定在LCD屏上部分区域显示。 【13】混合提升电流来提升液晶驱动电压水准到6倍。 【14】3种节能功能 【15】低功率消耗结构 功能块描述： 支持四种系统高速接口：i80系统接口、PI接口、RGB接口与SYNC接口。 ILI9325有一个16位的索引寄存器（IR），一个18位的写数据寄存器（WDR），和 一个18位的读数据寄存器（RDR）。 索引寄存器用来保存来自控制寄存器和内部GRAM的存储索引信息。 WDR用来保存即将写入控制寄存器和内部GRAM的临时数据。 RDR用来保存从控制寄存器和内部GRAM忠读取的临时数据。 从MPU写入GRAM的Data首先写入WDR，然后又内部操作将数据写入内部GRAM中。 从内部GRAM中读取数据要经过RDR。 说明： 1. 本设计所用的是16位色、8位数据线传输模式，一个16位分两次8位数据传输。 2. 本设计没有用到读取TFT屏幕数据功能，因此ILI9325的RD数据线没有接上，直接连上高电平， 以免干扰正常通讯。 3. 本设计的ILI9325所需的电源为3.3V，而系统的总电源为5V，需要稳压，稳压电路部分已经在 TFT屏幕模块中集成。3. 主程序流程图YYNBNB触摸屏幕？运行触摸菜单程序显示初始化SD卡失败SD卡初始化成功？显示SD卡信息 初始化外设开始 4. 触摸屏的读取、滤波与主要流程图 触摸屏的坐标读取 本设计的读取触摸屏用8位数据模式，已基本满足一般的数据要求。因为采用SPI协议，所以8位数据在发送的时候同时也进行了接受，采用STC12C5616AD内部集成的硬件SPI可以有效的取出所得到的数据。 滤波中采用中位值平均滤波法，连续分别取出X,Y的8次数据。在进行升序排列后取出中间的4次求出对应的平均值，再加上阈值判断，大于阈值直接赋予0，否则求出最终平均值。具体的流程图如下所示：四、 设计总结通过这次课程设计，我深刻明白了理论知识与社会实践相结合的道理，也得到了以前书本知识所不曾得到的知识，更加明白了如今信息时代电子技能知识的重要性以及学以致用的道理。通过此次的基于触摸的音频播放系统设计，增强了我对实际通信技术、电子信息等方面的认识，掌握了分析、处理问题的方法、逻辑思维能力等基本技能的训练，具有了一定程度的实际工作能力。面对如此激烈的市场竞争体系，只有努力掌握好电子通信知识方可在竞争中立于不败之地，我对从事电子设计、C语言编程和研究产生了浓厚的兴趣。希望自己以后能通过自己的不懈努力取得更大的进步。从上述单片机计术的发展现状与趋势来看，可以认为单片机又一次进入了蓬勃发展的新高潮。而这一次发展高潮涉及的范围更广，技术更新更难，影响力和影响面也更宽，势必对整个信息产业产生更加深远的影响，值得密切注视和研究。由于知识水平的局限，设计中可能会存在着一些不足，我真诚的接受老师与同学的批评和正。附录1电路原理图VS1003附录2源程序及程序注释TFT显示屏的读写函数如下 extern void TFT_Write_Start(void); /写开始 extern void TFT_Write_End(void); /写结束 extern void TFT_SetGRAMHVA(u16 x0,u16 y0); /设置GRAM的最初地址 extern void TFT_SetGRAMArea(u16 HSA,u16 HEA,u16 VSA,u16 VEA); /设置一个GRAM显示区域 extern void TFT_init(void); /TFT显示屏初始化 /extern void TFT_Test_Square(u16 x0,u16 x1,u16 y0,u16 y1,u16 Color); extern void TFT_Clear(u16 x0,u16 x1,u16 y0,u16 y1,u16 Color); /清屏函数 extern void DrawOnePixel(u16 x, u16 y, u16 Color); /画点函数 extern void Write_Asc8x16E(u16 x,u16 y,u16 TextColor,u16 BackColor,u16 W_Char);/8*16英文字符 extern void Write_Asc12x24E(u16 x,u16 y,u16 TextColor,u16 BackColor,u16 W_Char); extern void Write_Asc12x24E_String(u16 x,u16 y,u16 TextColor,u16 BackColor,u8 *W_String); extern void Write_Asc20x40E(u16 x,u16 y,u16 TextColor,u16 BackColor,u16 W_Char); extern void Write_GB16(u16 x,u16 y,u16 TextColor,u16 BackColor,u8 *W_Char);/16*16中文字符 extern void Write_GB_16_And_Asc8x16E(u16 x,u16 y,u16 TextColor,u16 BackColor,u8 *W_String); extern void Write_GB_24_And_Asc12x24E(u16 x,u16 y,u16 TextColor,u16 BackColor,u8 *W_String); extern void Display_Picture(u16 x,u16 y,u16 Width,u16 Height ,u16 *Picture); /显示图片 附录3使用元器件一览表：序号名称型号规格数量备注1单片机芯片STC型STC12C5A60S2 (51增强版）1个单片机控制2触摸屏ILI93252.8寸TFT240×3201个显示/触摸3解码芯片VS型VS10031个解码4优质电解电容25V10UF体积4*750个5电源3.3v3.3v产生电流电压6微动开关轻触/按键6*6*720个开关7色环电阻0.25w1k、47k、10k、20k400个8SD卡读写模块1个嵌入SD卡附录 4参考文献 1、徐爱钧主编 单片机原理实用教程 电子工业出版社 2、阎石主编 数字电子技术基本教程 清华大学出版社 3、郭天祥主编 51单片机C语言教程 电子工业出版社 4、百度文库 5、中国知网