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编程问答

毕业设计单片机音乐播放器设计 - 物联网嵌入式 Stm32

發布時間：2023/12/31 编程问答 27 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了毕业设计单片机音乐播放器设计 - 物联网嵌入式 Stm32 小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

文章目錄

0 前言
1 簡介
2 主要器件
3 實現效果
4 設計原理
5 部分核心代碼
6 最后

0 前言

🔥 這兩年開始畢業設計和畢業答辯的要求和難度不斷提升，傳統的畢設題目缺少創新和亮點，往往達不到畢業答辯的要求，這兩年不斷有學弟學妹告訴學長自己做的項目系統達不到老師的要求。

為了大家能夠順利以及最少的精力通過畢設，學長分享優質畢業設計項目，今天要分享的是

🚩 基于Stm32單片機的音樂播放器設計與實現

🥇學長這里給一個題目綜合評分(每項滿分5分)

難度系數：3分
工作量：3分
創新點：3分

1 簡介

采用STM32實現的多功能音樂播放器。

2 主要器件

STM32F103RBT6主控芯片
VS1003解碼芯片（解碼MP3）
TEA5767立體收音機芯片
DS18B20數字溫度溫度傳感器
RGB彩燈
EEPROM芯片
TPA152功率放大芯片
LM2576-3.3V電源芯片

3 實現效果

整體實物

系統主界面

音樂播放器功能部分展示

4 設計原理

硬件系統框圖

MCU為整個系統的核心，控制著整個系統的運行，讓MCU穩定的運行是非常必須的，下圖（圖2.2）為MCU的原理圖，包括一個后備電源UPS1，一個主電源VCC3.3和一個模擬電源，模擬電源通過從VCC3.3加濾波電路得到。MCU外圍的必須電路由濾波電容，下載電路（串口1）以及復位開關組成。同時，考慮到系統需要時鐘功能，給時鐘部分增加了后背電源電路，通過二極管連接到VBAT腳，給實時時鐘供電。這里采用了雙電源結構，即在電源有外部供電的時候，后備電池不給時鐘供電，時鐘的電源來自外部，只有當外部電源斷開的時候，后備電源才給時鐘供電，以保持時鐘的計時，這樣可以延長后備電池的使用時間。
同時，為了調試方便，下面電路還加了一個多余的按鍵和LED燈，方便在調試的時候使用。并且，考慮到某些模塊對速度的要求，特意對MCU的IO口做了安排，這樣雖然增加了布線難度，但是提高了執行速度，還是值得的。對多余IO口的安排，則是全部引出，方便以后擴展其他功能，比如：家電控制等。同時，對于STM32F103RBT6自帶的USB接口，也已經引出，日后通過升級，可以實現USB控制的功能。
這里要注意一點：因為PT2314，TEA5767，FM24C16這三個器件都是使用IIC總線控制的，所以，把這三個器件掛在一個IIC總線上，節省了IO口。MCU和DS18B20模塊電路圖如下：

軟件模塊化設計

對于底層驅動軟件子系統包括如下模塊程序：LCD驅動模塊、觸摸屏驅動模塊、SD卡驅動模塊、VS1003驅動模塊、PT2314驅動模塊、FM24C16驅動模塊、TEA5767驅動模塊、溫度傳感器驅動模塊、彩燈驅動模塊、實時時鐘驅動模塊。
對于應用軟件子系統包括如下模塊程序：JPEG/BMP解碼模塊、FAT文件系統管理模塊、音樂播放模塊、圖片瀏覽模塊、游戲模塊、鬧鐘模塊、時間模塊、設置管理模塊、電子書模塊、收音機模塊、彩燈控制模塊。

LCD模塊驅動程序設計

本系統用到的LCD是八位數據模式，驅動IC型號是FMT0371，該芯片為松下合資廠生產的一個LCD驅動IC。最高支持26萬色的TFT LCD，有6位、8位、16位和18位數據模式，可以方便選擇。本系統配套的LCD使用的是八位數據模式，65K色。

根據該LCD的DATASHEET，每個像素點的GRAM實際上是一個18bit的數據寄存器。在16bit模式下與寫入數據的對應關系如圖3.1 所示：

從圖中可以看出，RGB的有效位數分別為565，比如寫入0XF800則顯示純紅色，寫入0X07E0則顯示純綠色，寫入0X001F 則顯示純藍色。在處理數據的時候要把像素值先變換為這樣的結構，然后再寫入LCD。LCD的顯示狀態都是由LCD的控制命令控制的，通過寫入不同的控制命令和數據，就可以實現不同的現實功能和效果。分析DATASHEET得到幾個重要的控制命令：

00H：這個命令用來控制內存操作模式，這里我們主要用它來改變LCD的掃描方向。
02H，03H：這兩個命令用來分別設置X，Y方向的開始顯示的點坐標。
04H，05H：這兩個命令用來分別設置X，Y方向的結束顯示的點坐標。
0EH，0FH：這兩個命令用來寫入和讀取顯存。
LCD驅動部分包括幾個關鍵函數：LCD讀寫寄存器函數、LCD讀寫數據函數、LCD初始化函數和LCD畫點函數。有了這幾個基本函數，其他的畫線、畫面、甚至畫圖都比較容易了。LCD與MCU的連線包括D0~D7、CS、RS、RST、WR、RD、BL共14根線。
D0~D7：數據線
CS：LCD的片選線，低電平有效。
RS：LCD的地址/數據控制，高電平表示數據，低電平表示地址。
RST：復位線，低電平有效。
WR：寫數據訪問控制。
RD：讀數據訪問控制。
BL：LCD背光，高電平有效。

LCD讀寫寄存器：對LCD寄存器的操作線設置RS為低，表示寫入寄存器，然后拉低片選信號，給BL
送入數據，然后通過一個WR的脈沖，就可以把數據寫入到LCD了。最后釋放RS，CS，完成此次操作。對LCD寄存器的讀操作和寫操作差不多，不同之處就是把WR脈沖改為RD脈沖。

LCD讀寫數據：對于LCD數據的讀寫，和寄存器的讀寫差不多，只要把RS設置為高，就表示此次操作是對數據的讀寫，其他同寄存器的讀寫操作一樣。

LCD初始化：這部分是在前面兩步成功的基礎上才能進行的，LCD的初始化涉及到其內部很多寄存器的初始化。比較復雜，由void TFT_Init(void)函數實現，具體初始化過程請參考附件里面的代碼。

LCD畫點：畫點的實現，要先設置LCD開始顯示和結束顯示的范圍，通過0X02H~0X04H這四個命令實現。之后寫入0X0E命令，開始寫入數據，就可以寫入像素值（16bit）了，對于畫點，我們只要寫入一個像素點就可以了，這樣就完成了在LCD上畫一點。具體見附件里面的void TFT_DrawPoint(u8 x，u16 y)函數。

以上四個函數是LCD的主要函數，是最底層的。其他任何功能的函數都可以在這幾個底層函數基礎上實現。其他功能的LCD驅動函數均在tftlcd.c里面有定義和說明，具體見附件。

VS1003模塊驅動程序設計
VS1003也是采用SPI模式，不過是掛在SPI1上面，這里主要介紹VS1003的初始化操作。在對MCU相關IO口正確配置之后就可以對VS1003模塊進行初始化了。VS1003通過7根線與MCU通信： XRST、XDCS、XCS、DREQ、SCK、SO、SI。

XRST：VS1003復位線，低電平有效。
XDCS：數據片選信號，低電平有效。
XCS：命令片選信號，低電平有效。
DREQ：數據請求，輸入總線。
SCK、SI、SO：SPI接口線。

VS1003與MCU的通訊都是通過SPI總線來完成的，在默認情況下，數據將在SCLK的上升沿有效（被讀入VS1003），一次需要在SCLK的下降沿更新數據，并且字節發送以MSB在先。注意VS1003的最大寫入和讀出時鐘分別是CLKI/4和CLKI/6（CLKI為VS1003內部時鐘）。

VS1003模塊初始化步驟：

硬復位，XRST =0；
延時，XDCS、XCS、XRST置1；
等待DREQ為高；
軟件復位：SPI_MODE=0X0804；
等待DREQ為高（軟件復位結束）；
設置VS1003的時鐘：SCI_CLOCKF=0X9800，3倍頻；
設置VS1003的采樣率：SPI_AUDATA=0XBB81，采樣率48K，立體聲；
設置重音：SPI_BASS=0X0055;
設置音量：SCI_VOL=0X2020；
向VS1003發送四個字節無效數據，啟動SPI發送；

VS1003的初始化在VS1003x.c里面，通過void Vs1003_Init(void)函數實現。

TEA5767模塊驅動程序設計

TEA5767收音機模塊支持IIC和三線模式，這里我們使用IIC來控制。TEA5767的器件地址是0XC0，在對TEA5767的讀操作通過寫入0XC1來執行。

TEA5767寫操作：

發送IIC起始信號
發送器件地址0XC0
等待應答
發送一個字節，等待應答，再發送一個字節，等待應答，循環5次
發送IIC停止信號

TEA5767的讀操作與寫操作基本相同，只是IIC開始之后寫入0XC1，將發送一個字節改為接收一個字節就可以了。關于TEA5767的其他操作函數均在TEA5767.c里面

5 部分核心代碼

#include "vs1003.h" //VS1003的全功能函數 //支持SIN測試和RAM測試 //并加入了VS1003的頻譜顯示代碼，不過說實話不咋地，還不如自己寫的頻譜分析，懷疑是不是真實的頻譜變換？ //正點原子@SCUT //V1.1//VS1003設置參數 //0,henh.1,hfreq.2,lenh.3,lfreq 5,主音量 u8 vs1003ram[5]={0,0,0,0,250}; //保存VS1003的設置 //EEPROM地址：486~490 共五個 void Save_VS_Set(void) {u8 t;for(t=0;t<5;t++)FM24C16_WriteOneByte(488+t,vs1003ram[t]);//vs1003ram保存 } //讀取VS1003的設置 //EEPROM地址：486~490 共五個 void Read_VS_Set(void) {u8 t;for(t=0;t<5;t++)vs1003ram[t]=FM24C16_ReadOneByte(488+t);//vs1003ram調用 } //SPI1口讀寫一個字節 //TxData:要發送的字節 //返回值:讀取到的字節 u8 SPI1_ReadWriteByte(u8 TxData) {while((SPI1->SR&1<<1)==0);//等待發送區空 SPI1->DR=TxData; //發送一個byte while((SPI1->SR&1<<0)==0);//等待接收完一個byte return SPI1->DR; //返回收到的數據 } //設置SPI1的速度 //SpeedSet:1,高速;0,低速; void SPI1_SetSpeed(u8 SpeedSet) {SPI1->CR1&=0XFFC7;if(SpeedSet==1)//高速{SPI1->CR1|=6<<3;//Fsck=Fpclk/64=1.125Mhz }else//低速{SPI1->CR1|=6<<3; //Fsck=Fpclk/128=562.5Khz}SPI1->CR1|=1<<6; //SPI設備使能 } //軟復位VS1003 void Vs1003SoftReset(void) { u8 retry; while((GPIOC->IDR&MP3_DREQ)==0);//等待軟件復位結束SPI1_ReadWriteByte(0X00);//啟動傳輸retry=0;while(Vs1003_REG_Read(SPI_MODE)!=0x0804)// 軟件復位,新模式 {Vs1003_CMD_Write(SPI_MODE,0x0804);// 軟件復位,新模式delay_ms(2);//等待至少1.35ms if(retry++>100)break; } while ((GPIOC->IDR & MP3_DREQ) == 0);//等待軟件復位結束 retry=0;while(Vs1003_REG_Read(SPI_CLOCKF)!=0X9800)//設置vs1003的時鐘,3倍頻 ,1.5xADD {Vs1003_CMD_Write(SPI_CLOCKF,0X9800);//設置vs1003的時鐘,3倍頻 ,1.5xADDif(retry++>100)break; } retry=0;while(Vs1003_REG_Read(SPI_AUDATA)!=0XBB81)//設置vs1003的時鐘,3倍頻 ,1.5xADD {Vs1003_CMD_Write(SPI_AUDATA,0XBB81);if(retry++>100)break; }//Vs1003_CMD_Write(SPI_CLOCKF,0X9800); //Vs1003_CMD_Write(SPI_AUDATA,0XBB81); //采樣率48k，立體聲 set1003();//設置VS1003的音效 ResetDecodeTime();//復位解碼時間 //向vs1003發送4個字節無效數據，用以啟動SPI發送MP3_DCS_SET(0);//選中數據傳輸SPI1_ReadWriteByte(0XFF);SPI1_ReadWriteByte(0XFF);SPI1_ReadWriteByte(0XFF);SPI1_ReadWriteByte(0XFF);MP3_DCS_SET(1);//取消數據傳輸delay_ms(20); } //硬復位MP3 void Mp3Reset(void) {MP3_RST_SET(0);delay_ms(20);MP3_DCS_SET(1);//取消數據傳輸MP3_CCS_SET(1);//取消數據傳輸MP3_RST_SET(1); while((GPIOC->IDR & MP3_DREQ)==0); //等待DREQ為高delay_ms(20); } //正弦測試 void VsSineTest(void) { Mp3Reset(); Vs1003_CMD_Write(0x0b,0X2020); //設置音量 Vs1003_CMD_Write(SPI_MODE,0x0820);//進入vs1003的測試模式 while ((GPIOC->IDR & MP3_DREQ) == 0); //等待DREQ為高//向vs1003發送正弦測試命令：0x53 0xef 0x6e n 0x00 0x00 0x00 0x00//其中n = 0x24, 設定vs1003所產生的正弦波的頻率值，具體計算方法見vs1003的datasheetMP3_DCS_SET(0);//選中數據傳輸SPI1_ReadWriteByte(0x53);SPI1_ReadWriteByte(0xef);SPI1_ReadWriteByte(0x6e);SPI1_ReadWriteByte(0x24);SPI1_ReadWriteByte(0x00);SPI1_ReadWriteByte(0x00);SPI1_ReadWriteByte(0x00);SPI1_ReadWriteByte(0x00);delay_ms(100);MP3_DCS_SET(1); //退出正弦測試MP3_DCS_SET(0);//選中數據傳輸SPI1_ReadWriteByte(0x45);SPI1_ReadWriteByte(0x78);SPI1_ReadWriteByte(0x69);SPI1_ReadWriteByte(0x74);SPI1_ReadWriteByte(0x00);SPI1_ReadWriteByte(0x00);SPI1_ReadWriteByte(0x00);SPI1_ReadWriteByte(0x00);delay_ms(100);MP3_DCS_SET(1); //再次進入正弦測試并設置n值為0x44，即將正弦波的頻率設置為另外的值MP3_DCS_SET(0);//選中數據傳輸 SPI1_ReadWriteByte(0x53);SPI1_ReadWriteByte(0xef);SPI1_ReadWriteByte(0x6e);SPI1_ReadWriteByte(0x44);SPI1_ReadWriteByte(0x00);SPI1_ReadWriteByte(0x00);SPI1_ReadWriteByte(0x00);SPI1_ReadWriteByte(0x00);delay_ms(100);MP3_DCS_SET(1);//退出正弦測試MP3_DCS_SET(0);//選中數據傳輸SPI1_ReadWriteByte(0x45);SPI1_ReadWriteByte(0x78);SPI1_ReadWriteByte(0x69);SPI1_ReadWriteByte(0x74);SPI1_ReadWriteByte(0x00);SPI1_ReadWriteByte(0x00);SPI1_ReadWriteByte(0x00);SPI1_ReadWriteByte(0x00);delay_ms(100);MP3_DCS_SET(1); } //ram 測試 void VsRamTest(void) {u16 regvalue ; Mp3Reset(); Vs1003_CMD_Write(SPI_MODE,0x0820);// 進入vs1003的測試模式while ((GPIOC->IDR&MP3_DREQ)==0); // 等待DREQ為高MP3_DCS_SET(0); // xDCS = 1，選擇vs1003的數據接口SPI1_ReadWriteByte(0x4d);SPI1_ReadWriteByte(0xea);SPI1_ReadWriteByte(0x6d);SPI1_ReadWriteByte(0x54);SPI1_ReadWriteByte(0x00);SPI1_ReadWriteByte(0x00);SPI1_ReadWriteByte(0x00);SPI1_ReadWriteByte(0x00);delay_ms(50); MP3_DCS_SET(1);regvalue=Vs1003_REG_Read(SPI_HDAT0); // 如果得到的值為0x807F，則表明完好。printf("regvalueH:%x\n",regvalue>>8);//輸出結果 printf("regvalueL:%x\n",regvalue&0xff);//輸出結果 } //向VS1003寫命令 //address:命令地址 //data:命令數據 void Vs1003_CMD_Write(u8 address,u16 data) { while((GPIOC->IDR&MP3_DREQ)==0);//等待空閑SPI1_SetSpeed(0);//低速 MP3_DCS_SET(1); //MP3_DATA_CS=1;MP3_CCS_SET(0); //MP3_CMD_CS=0; SPI1_ReadWriteByte(VS_WRITE_COMMAND);//發送VS1003的寫命令SPI1_ReadWriteByte(address); //地址SPI1_ReadWriteByte(data>>8); //發送高八位SPI1_ReadWriteByte(data); //第八位MP3_CCS_SET(1); //MP3_CMD_CS=1; SPI1_SetSpeed(1);//高速 } //向VS1003寫數據 void Vs1003_DATA_Write(u8 data) {MP3_DCS_SET(0); //MP3_DATA_CS=0;SPI1_ReadWriteByte(data);MP3_DCS_SET(1); //MP3_DATA_CS=1;MP3_CCS_SET(1); //MP3_CMD_CS=1; } //讀VS1003的寄存器 //讀VS1003 //注意不要用倍速讀取,會出錯 u16 Vs1003_REG_Read(u8 address) { u16 temp=0; while((GPIOC->IDR&MP3_DREQ)==0);//非等待空閑狀態 SPI1_SetSpeed(0);//低速 MP3_DCS_SET(1); //MP3_DATA_CS=1;MP3_CCS_SET(0); //MP3_CMD_CS=0;SPI1_ReadWriteByte(VS_READ_COMMAND);//發送VS1003的讀命令SPI1_ReadWriteByte(address); //地址temp=SPI1_ReadWriteByte(0xff); //讀取高字節temp=temp<<8;temp+=SPI1_ReadWriteByte(0xff); //讀取低字節MP3_CCS_SET(1); //MP3_CMD_CS=1; SPI1_SetSpeed(1);//高速return temp; } //FOR WAV HEAD0 :0X7761 HEAD1:0X7665 //FOR MIDI HEAD0 :other info HEAD1:0X4D54 //FOR WMA HEAD0 :data speed HEAD1:0X574D //FOR MP3 HEAD0 :data speed HEAD1:ID //比特率預定值 const u16 bitrate[2][16]= { {0,8,16,24,32,40,48,56,64,80,96,112,128,144,160,0}, {0,32,40,48,56,64,80,96,112,128,160,192,224,256,320,0} }; //返回Kbps的大小 //得到mp3&wma的波特率 u16 GetHeadInfo(void) {unsigned int HEAD0;unsigned int HEAD1; HEAD0=Vs1003_REG_Read(SPI_HDAT0); HEAD1=Vs1003_REG_Read(SPI_HDAT1);switch(HEAD1){ case 0x7665:return 0;//WAV格式case 0X4D54:return 1;//MIDI格式 case 0X574D://WMA格式{HEAD1=HEAD0*2/25;if((HEAD1%10)>5)return HEAD1/10+1;else return HEAD1/10;}default://MP3格式{HEAD1>>=3;HEAD1=HEAD1&0x03; if(HEAD1==3)HEAD1=1;else HEAD1=0;return bitrate[HEAD1][HEAD0>>12];}} } //重設解碼時間 void ResetDecodeTime(void) {Vs1003_CMD_Write(SPI_DECODE_TIME,0x0000);Vs1003_CMD_Write(SPI_DECODE_TIME,0x0000);//操作兩次 } //得到mp3的播放時間n sec u16 GetDecodeTime(void) { return Vs1003_REG_Read(SPI_DECODE_TIME); } //加載頻譜分析的代碼到VS1003 void LoadPatch(void) {u16 i;for (i=0;i<943;i++)Vs1003_CMD_Write(atab[i],dtab[i]); delay_ms(10); } //得到頻譜數據 void GetSpec(u8 *p) {u8 byteIndex=0;u8 temp;Vs1003_CMD_Write(SPI_WRAMADDR,0x1804); for (byteIndex=0;byteIndex<14;byteIndex++) { temp=Vs1003_REG_Read(SPI_WRAM)&0x63;//取小于100的數 *p++=temp;} } void SPI1_RST(void) {RCC->APB2RSTR|=1<<12;//復位SPI1delay_ms(10); RCC->APB2RSTR&=~(1<<12);//結束復位SPI1delay_ms(10); SPI1->CR1|=0<<10;//全雙工模式 SPI1->CR1|=1<<9; //軟件nss管理SPI1->CR1|=1<<8; SPI1->CR1|=1<<2; //SPI主機SPI1->CR1|=0<<11;//8bit數據格式 SPI1->CR1|=1<<1; //空閑模式下SCK為1 CPOL=1SPI1->CR1|=1<<0; //數據采樣從第二個時間邊沿開始,CPHA=1 SPI1->CR1|=6<<3; //Fsck=Fpclk/128 =562.5khzSPI1->CR1|=0<<7; //MSBfirst SPI1->CR1|=1<<6; //SPI設備使能 } //設定vs1003播放的音量和高低音 void set1003(void) {u8 t;u16 bass=0; //暫存音調寄存器值u16 volt=0; //暫存音量值u8 vset=0; //暫存音量值 vset=255-vs1003ram[4];//取反一下,得到最大值,表示最大的表示 volt=vset;volt<<=8;volt+=vset;//得到音量設置后大小//0,henh.1,hfreq.2,lenh.3,lfreq for(t=0;t<4;t++){bass<<=4;bass+=vs1003ram[t]; } Vs1003_CMD_Write(SPI_BASS,bass);//BASS Vs1003_CMD_Write(SPI_VOL,volt); //設音量 } //初始化VS1003的IO口 void Vs1003_Init(void) {RCC->APB2ENR|=1<<2; //PORTA時鐘使能 RCC->APB2ENR|=1<<12; //SPI1時鐘使能 //存儲器映射,不用理 #ifdef VECT_TAB_RAM NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_RAM, 0x0); #else NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH, 0x0); #endif GPIOA->CRL&=0X000FFFFF;//PA5.6.7復用輸出GPIOA->CRL|=0XBBB00000; GPIOA->ODR|=0X00E0;//PA5.6.7上拉 SPI1->CR1|=0<<10;//全雙工模式 SPI1->CR1|=1<<9; //軟件nss管理SPI1->CR1|=1<<8; SPI1->CR1|=1<<2; //SPI主機SPI1->CR1|=0<<11;//8bit數據格式 SPI1->CR1|=1<<1; //空閑模式下SCK為1 CPOL=1SPI1->CR1|=1<<0; //數據采樣從第二個時間邊沿開始,CPHA=1 SPI1->CR1|=6<<3; //Fsck=Fpclk/128 =562.5khzSPI1->CR1|=0<<7; //MSBfirst SPI1->CR1|=1<<6; //SPI設備使能//以上初始化VS1003的SPI連接口,SPI1口 //所以上拉之前,必須使能時鐘.才能實現真正的上拉輸出RCC->APB2ENR|=1<<2; //PA時鐘使能RCC->APB2ENR|=1<<4; //PC時鐘使能RCC->APB2ENR|=1<<0; //開啟輔助時鐘AFIO->MAPR=0X04000000;//關閉JTAG,只有關閉JTAG,才能使用PA14 GPIOA->CRH&=0XF0FFFFF0;//PA.8/14推挽輸出GPIOA->CRH|=0X03000003; GPIOA->ODR|=0X4100; //上拉GPIOC->CRH&=0XFFFFFF00;GPIOC->CRH|=0X00000083;//PC.8輸出 ,PC9輸入GPIOC->ODR|=1<<8; //PC.8上拉 GPIOC->ODR|=1<<9; //PC.9上拉 }

6 最后

總結

以上是生活随笔為你收集整理的毕业设计单片机音乐播放器设计 - 物联网嵌入式 Stm32的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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