基于STM32的录音机的仿真设计(共13页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上 成绩课程论文 题 目： 基于STM32的录音机的仿真设计 课程名称： ARM嵌入式系统 学生姓名： 马珂 学生学号： 系 别： 电子工程学院 专 业： 通信工程 年 级： 13级2班 任课教师： 权循忠 电子工程学院制目 录1、摘要32、关键字33、引言34、录音机设计方案制定34.1系统总体设计方案34.2硬件设计44.3软件设计105、系统调试与测试结果分析135.1程序编译135.2波形仿真136、总结及心得体会137、参考文献138、附录13基于STM32的录音机的仿真设计学生：马珂指导教师：权循忠电子工程学院：通信工程1、 摘要 此次仿真设计是设计一个简单

2、的录音机，可以实现录音功能。通过proteus设计硬件和Keil5设计软件最后完成基于STM32的录音机仿真设计。本次录音机的仿真设计难点主要是波形仿真，通过Keil5软件的多理解和程序的正确编译最后进行仿真。结果可以看到波形仿真图。2、关键字 STM32/录音机/仿真设计3、引言 随着生活水平的提高，人们对消费电子的需求也越来越高，录音机作为一种可以记录声音的电子产品，在生活中应用广泛，也广泛应用于其他电子设备中。录音机即是把声音记录下来以便重放的机器，他以硬磁性材料为载体，利用磁性材料的剩磁特性将声音信号记录在载体，一般都具有重放功能。STM32开发板具有一颗非常强劲的MP3解码芯片：VS

3、1053，该芯片可以实现MP3/WAV等各种音频文件的播放，VS1053拥有一个高性能的DSP处理器核VS_DSP，通过SPI控制，芯片内部还带有一个可变采样率的立体声ADC，一个高性能立体声DAC和音频耳机放大器，因此用STM32来仿真设计录音机有大的方便。4、录音机设计方案制定 4.1系统总体设计方案 此次设计是通过STM32设计一个简单的录音机，可以实现录音，通过Proteus实现硬件电路和Keil5实现程序编译和仿真。首先设计硬件电路，实现外部硬件连接，然后设计软件部分，画出流程图，设计程序，最后进行编译和仿真。总体构图如下。仿真编译软件设计硬件设计设计思路算法流程程序设计图1 总体设

4、计框图Proteus 软件介绍:Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持80

5、51、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。Keil软件介绍：RVMDK 源自德国的 KEIL 公司，是 RealView MDK 的简称。在全球 RVMDK 被超过 10 万 的嵌入式开发工程师使用，RealView MDK 集成了业内最领先的技术，包括 Vision3 集成开发 环境与 RealView 编译器。支持 ARM7、ARM9 和最新的 Cortex-M3 核处理器，自

6、动配置启动 代码，集成 Flash 烧写模块，强大的 Simulation 设备模拟，性能分析等功能。与 ARM 之前的工具包 ADS1.2 相比，RealView 编译器具有代更小、性能更高的优点，RealView 编译器与 ADS.2 的比较： 代码密度：比 ADS1.2 编译的代码尺寸小 10%； 代码性能：比 ADS1.2 编译的代码性能提高 20； 目前 RVMDK 的最新版本是 RVMDK4.6，4.0 以上的版本的 RVMDK 对 IDE 界面进行了很 大改变，并且支持 Cortex-M0 内核的处理器。4.2硬件设计 1.电路设计思路 此次设计为录音机实验设计，所以实验所需要的

7、硬件有指示灯LED（DS0和DS1）、按键（WK_UP/KEY0/KEY1/KEY2/TPAD）、串口、TFTLCD模块、SD卡、SPI FLASH、音频选择74HC4052、音频输出TDA1308T、音频编解码VS1053等硬件，其中TPAD是电容触摸按键，用于播放最近一次录音。因此需要示灯DS0和DS1、按键、串口、TFTLCD模块、SD卡、SPI FLASH、74HC4052、TDA1308、VS1053和STM32的连接图。 外部硬件电路设计过程如下。电源部分SD卡STM32F103ZET6指示灯音频切换串口音频编码SPI FLASH音频输出触摸显示耳机插口图2 硬件电路设计框图 2.

8、电路连接和部分芯片简介 所有的连接图都通过proteus软件画出，因为proteus并没有直接的STM32等元件，所以通过元件制作画出，首先绘制元件图形模型，然后放置元件引脚，最后编辑制作元器件。把制作出的STM32、LCD、SD卡、SPI FLASH、TDA1308、74HC4052、VS1053和按键、LED连接在一起，形成外围硬件连接图。 （1）按键，LED，串口简介以及和STM32的连接图如下。KEY0.KEY1.KEY2用作普通按键输入，分别连接在PE4、PE3、PE2上，这三个按键都是低电平触发的，这里并没有使用外部上拉电阻，但是STM32的I/O作为输入的时候，可以设置上拉电阻，

9、所以使用STM32的内部上拉电阻来为按键提供上拉。WK_UP按键连接在PA0上，除了可以作普通按键外，还可以用作STM32的唤醒输入，这个按键时高电平触发的。这些按键用来控制LED和录音的开始暂停等其他按键操作。LED0、LED1连接在PB5和PE5上，PWR为电源指示灯。按键TPAD是电容触摸按键，并没有直接连接在MCU上，而是接在多功能端口上。串口通过USART1_RX和USART1_TX连接在MCU上，具有单线通信等功能。图3 STM32、LED、按键、串口硬件连接 （2）TFT_LCD简介以及和STM32的连接图如下。TFT_LCD是薄膜晶体管液晶显示器，可有效的克服非选通时的串扰，使

10、液晶显示屏的静态图像与扫描数无关，大大提高图像质量。硬件连接的TFT_LCD是一个通用的液晶模块接口，OLED是一个给OLED显示模块供电的接口，拼接在一起组和成一个组合接口，接在TFT_LCD上就可以了。而TFT_LCD模块通过STM32的I/O接口接在MCU上，显示模块的T_MISO/T_PEN/T_CS/T_SCK用来实现对液晶触摸屏的控制，LCD_BL控制背光，液晶复位信号RESET直接连接在复位按钮上，和MCU共用一个复位电路。图4 STM32、LCD硬件连接 （3）SD卡简介以及和STM32的连接图如下。 SD卡中文翻译是安全数码卡，是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备，广泛

11、应用于照相机等多媒体设备上。硬件连接的SD卡，P10，P11，P12构成SD卡接口方式选择接口，可以用来设置SD卡是工作在SDIO模式还是工作在SPI模式。这次的设计是用SPI模式，因此将P10的SD_DT3/SD_CMD/SD_SCK/SD_DT0分别同P12的SD_CS/SPI2_MOSI/SPI2_SCK/SPI2_MISO连接起来，实现SD卡和STM32的硬件连接。图5 STM32、SD卡硬件连接 （4）SPI FLASH简介以及和STM32的连接图。SPI是串行外围设备接口，是一种高速的，全双攻，同步的通信总线。SPI FLASH芯片型号是W25Q64，该芯片的容量是64Mbit，也

12、就是8MB。硬件连接中的SPI FLASH模块，也就是W25Q64通过SPI2和STM32连接在一起，F_CS连接在MCU的PB12上，SPI2_SCK/SPI2_MOSI/SOI2_MISO分别连接在MCU的PB13/PB14/PB15上。图6 STM32、SPI FLASH模块硬件连接 （5）74HC4052，TDA1308简介以及和STM32的连接图。74HC4052是一个模拟开关，实现对音频的切换，它是一个双4路模拟开关。TDA1308是AB类的数字音频专用耳机功放IC，具有低电压，低失真，高效率等优秀功能。硬件连接中的74HC4052模块，MP3_LEFT/MP3_RIGHT是连接在

13、VS1053上的音频输出端，PADIO_L/PADIO_R是RDA5820的音频输出端，A_OUTR/A_OUTL是连接在TDA1308上的输入端，PWM_AUDIO是来自外部音源输入，ASEL_A/ASEL_B则是直接连接在MCU上的PD7和PB7上，用来控制74HC4052的通道选择。TDA1308的A_OUTR/A_OUTL则正好是来自74HC4052的音频输出信号。图7 STM32、74HC4052、TDA1308硬件连接 （6）VS1053简介以及和STM32的连接图。 VS1053是一颗非常强劲的MP3解码芯片，该芯片可以实现MP3/WAV等各种音频文件的播放，VS1053拥有一个

14、高性能的DSP处理器核VS_DSP，通过SPI控制，芯片内部还带有一个可变采样率的立体声ADC，一个高性能立体声DAC和音频耳机放大器。硬件连接中的VS1053模块，MP3_LEFT/MP3_RIGHT这两个信号是连接在74HC4052上的，通过模拟开关选择是否输出MP3音源，TP1/TP2/TP3是3个测试点，用于测试，VS1053通过7根线连接到MCU上，VS1053通过STM32的SPI1访问，VS_MISO/VS_MOSI/VS_SCK/VS_SDCS/VS_DREQ/VS_RST7根线分别连接到MCU的PA6/PA7/PA5/PF7/PF6/PC13/PE6上。图8 STM32、VS

15、1053硬件连接4.3软件设计 1、算法流程图9 算法流程图算法流程图思想： 首先初始化VS1053及其他硬件，然后进行RAM测试和正弦测试，之后加载SD卡和FLASH，在显示屏上显示加载的信息，之后检测SD卡并更新字库，之后设置录音模式，录音开始后会在屏幕上看到录音文件和录音时间，完成录音后可以通过按键试听录音。 2.部分源代码#include sys.h#include usart.h#include delay.h#include led.h #include lcd.h #include key.h #include usmart.h #include malloc.h #includ

16、e MMC_SD.h #include ff.h #include exfuns.h#include fontupd.h#include text.h#include vs10XX.h#include mp3player.h#include recorder.h int main(void) u8 key,fontok=0; Stm32_Clock_Init(9);delay_init(72);uart_init(72,9600); LCD_Init();LED_Init(); KEY_Init(); VS_Init(); usmart_dev.init(72); mem_init(); ex

17、funs_init(); f_mount(fs0,0:,1); f_mount(fs1,1:,1); RST: POINT_COLOR=RED； LCD_ShowString(60,50,200,16,16,RECORDER TEST);LCD_ShowString(60,90,200,16,16,KEY0:STOP&SAVE);LCD_ShowString(60,110,200,16,16,KEY1:REC/PAUSE); LCD_ShowString(60,130,200,16,16,WK_UP:PLAY ); LCD_ShowString(60,150,200,16,16,2015/12

18、/11);while(SD_Initialize()LCD_ShowString(60,170,200,16,16,SD Card Error);delay_ms(200);LCD_Fill(20,170,200+20,170+16,WHITE);delay_ms(200); fontok=font_init();if(fontok) LCD_Clear(WHITE); POINT_COLOR=RED; LCD_ShowString(60,70,200,16,16,SD Card OK);LCD_ShowString(60,90,200,16,16,Font Updating.);key=up

19、date_font(20,110,16);while(key) LCD_ShowString(60,110,200,16,16,Font Update Failed!);delay_ms(200);LCD_Fill(20,110,200+20,110+16,WHITE);delay_ms(200); LCD_ShowString(60,110,200,16,16,Font Update Success!);delay_ms(1500);LCD_Clear(WHITE); goto RST; while(1)Show_Str(60,170,200,16,存储器测试.,16,0);printf(R

20、am Test:0X%04Xrn,VS_Ram_Test(); Show_Str(60,170,200,16,正弦波测试.,16,0); VS_Sine_Test(); Show_Str(60,170,200,16,录音机,16,0); recoder_play();程序设计思路： 首先，加入所需要的头文件，首先定义所需要的变量key,fontok=0，然后所有硬件初始化后开始加载SD卡和FLASH，进行复位，然后检查SD卡是否能正常使用，正常的话更新字库，更新成功根据录音机的功能进行设定，先进行存储器测试，在进行正弦波测试，最后可以使用录音机。5、系统调试与测试结果分析 5.1程序编译 5.

21、2波形仿真6、总结及心得体会 通过本次录音机的仿真和设计，学会了如何实现录音机的录音功能，对基于ARM的仿真设计有了更深的认识，并且对按键、LED、串口、TFTLCD模块、SD卡、SPI FLASH、音频选择74HC4052、音频输出TDA1308T、音频编解码VS1053等硬件有一定的了解，学会了通过软件设计程序并对程序进行编译和波形仿真。尽管设计过程有许多困难，但通过查阅资料都有了很好的方法去克服，总之学习到了很多的知识，在以后的学习上会有很好的基础和进步。7、参考文献1张洋，刘军，严汉宇.原子教你玩STM32(库函数版)M.北京：北京航空航天大学出版社，2013.2刘军.例说STM32M.北京：北京航空航天大学出版社，2011.3杜春雷.ARM体系结构与编程M.北京：清华大学出版社，2003.4意法半导体.STM32固件库V3.5中文参考手册.意法半导体（中国）投资公司，2010.5余建新.嵌入式系统基础教程M.北京：机械工业出版社，20086陈忠平.基于Protues的51系列单片机设计与仿真M.北京：电子工业出版社，2012.8、附录专心-专注-专业