湖南工业大学本科毕业设计（论文）
目 录
摘 要 ………………………………………………………………………..I ABSTRACT ...................................................... II 目 录 ………………………………………………………………………..1 第1章 课题背景与目标任务 ..................................... 2
1.1 课题意义及背景 .................................................... 2
1.2 目标任务 .......................................................... 2 1.3 研究思路与方案 .................................................... 2
第2章 系统设计 ............................................... 3
2.1 系统框图 .......................................................... 3 2.2 硬件设计 .......................................................... 3
2.2.1 核心板接口设计 ............................................... 3 2.2.2 电源模块设计 ................................................. 4 2.2.3 音频驱动电路设计 ............................................. 5 2.2.4 TFT触摸屏电路设计 ........................................... 5 2.2.5 SD卡电路设计 ................................................ 7 2.2.6 整体电路图 ................................................... 8 2.3 软件设计 .......................................................... 8
2.3.1 SD卡读写函数模块 ............................................ 9 2.3.2 FAT32文件系统读写函数模块 .................................. 12 2.3.3 WAV文件解码模块 ............................................ 15 2.3.4 IIS音频驱动函数模块 ........................................ 18 2.3.5 TFT显示及触摸屏读取模块 .................................... 18
第3章 系统仿真与调试 ........................................ 21
3.1 SD卡读写硬件仿真 ................................................. 21 3.2 FAT32文件系统读写硬件仿真 ........................................ 21 3.3 WAV文件解码硬件仿真 .............................................. 21 3.4 触摸屏校验硬件仿真 ............................................... 22
结 论 ……………………………………………………………………….23 参考文献 ...................................................... 24 致 谢 ……………………………………………………………………….25
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第1章 课题背景与目标任务
1.1 课题意义及背景
随着人们收入水平的不断提高，物质生活的满足下，人们的精神生活越来越需要得到丰富。音乐，作为精神生活很好的调剂与保养品，一直以来都受到人们的喜爱。电子技术不断发展，各种消费电子都倾向于便携式，使得人们随时随地就能欣赏到美妙的音乐，音乐播放器，自然就成为了很多消费电子产品中的必备。
WAV文件是一种无损编码音乐文件格式，具有编码简单解码容易特点。WAV文件里声音波形数据是经过PCM编码的，且这种编码形式在我们数字通信课程上也有学到，而充当解码的的核心控制处理器，也是我们所学课程嵌入式的内容。这就很好的强化了我们所学知识，达到了学以致用目的。
1.2 目标任务
（1）了解WAV播放器的结构和工作原理； （2）了解SD卡的结构和开发技术；
（3）掌握单片机应用系统的设计和开发方法； （4）画出系统硬件电路图； （5）编写系统软件程序。
1.3 研究思路与方案
WAV播放器有很多种方案实现，在这里我们由五个模块组成，分别是电源模块、MCU核心控制模块、音频驱动模块、SD卡模块和TFT及触摸屏模块组成。
（1）电源模块由5VDC电源提供，也可充电式锂电池提供，然后经稳压芯片提供给各个模块相应的电压；
（2）MCU核心控制模块也可以有很多选择，但选用普通的51单片机且没有专用解码芯片的话，对高音质的音乐文件进行解码播放的话就会显得力不从心了。在这里我采用三星公司的ARM9处理器S3C2440A；
（3）音频驱动模块则选用现在应用很广的驱动芯片UDA1341TS； （4）至于SD卡模块则是一固定的SD卡座电路；
（5）TFT及触摸屏模块采用东华液晶显示公司的3.5寸屏WXCAT35-TG3#001F。
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第2章 系统设计
2.1 系统框图
图2.1 整体框图
音频驱动模块电源模块主控制器FAT32SD卡文件系统WAV文件TFT触摸屏2.2 硬件设计
由于硬件制作难度较大，且单套制作成本高，为完成系统设计的验证决定采用广州天嵌计算机科技有限公司的TQ2440开发板。
该开发板分由两块板组成，分别为核心板和底板，核心板为一最小系统板，板载三星S3C2440A处理器，带有2M字节的Nor Flash和64M字节SDRAM以及256M字节的Nand Flash存储器，所有可用I/O均用排针引出。
底板则附带有很多外设接口，像TFT触摸屏接口、摄像头接口、音频接口、串口通讯接口、SD卡接口、100M网络接口、USB主机接口和USB设备接口等。
在本系统中只用到TFT触摸屏接口、音频接口和SD卡接口
2.2.1 核心板接口设计
核心板接口电路仅是把处理器S3C2440A的I/O引脚引出至底板，并没什么复杂的电路，在设计中我们要根据处理器的I/O引脚功能来分配管脚，由于这里我们是采用现
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成的开发进行二次设计，因此在这里我们就玩需担心这个，只需注意Nor Flash和SDRAM的地址起始地址和结束地址范围，以及启动方式选择引脚。
J0ALDATA6LADDR7LADDR5LADDR3LADDR1LDATA30LDATA28LDATA26LDATA24LDATA22LDATA20LDATA18LDATA16nTRSTTDOTCKJ0C2468101214161820222426283032343638404244464850525456586062646668707224681012141618202224262830323436384042444648505254565860626466687072LDATA7LADDR8LADDR6LADDR4LADDR2LDATA31LDATA29LDATA27LDATA25LDATA23LDATA21LDATA19LDATA17nRESETTDITMSRXD2RXD1RXD0nRTS0EINT0EINT2EINT4EINT6EINT8EINT14EINT19EINT18USB_ENDP1DN1DN0DP0SPIMISOSPICLKGPG1413579111315171921232527293133353739414345474951535557596163656769711357911131517192123252729313335373941434547495153555759616365676971CON192J0BTXD2TXD1TXD0nCTS0EINT1EINT3EINT5EINT7EINT11EINT13EINT15EINT9nXDREQ0VDDRTCAIN3AIN2AIN1AIN0nSS_SPISPIMOSInGCS2nGCS4GPG139799101103105107109111113115117119121123125127129IDE_DREQ131nLED_2133nLED_4135TOUT0137CAM_VSYNC139CAM_PCLK141CAMDATA0143CAMDATA2145CAMDATA4147CAMDATA6149nWAIT151nIDE_CS2153nLAN_CS2155n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nXDACK0IDE_DACKnLED_1nLED_3TOUT1CAMRSTCAM_HREFCAMCLKCAMDATA1CAMDATA3CAMDATA5CAMDATA7nIDE_CS1nGCS3nGCS5LnWBE1GNDVDD33VnGCS1LDATA9LDATA11LDATA13核心板接口747678808284868890929496747678808284868890929496GPG15OM3OM1SDDATA2SDCMDSDDATA0WP_SDCDCLKI2SSCLKL3MODEI2SSDOTSXPJ0DLDATA14LADDR24BA0GNDLnWEFLASH模式选择LADDR20F_SELLADDR18LADDR161OM0LADDR142LADDR123LADDR10GNDFLASHLDATA0LDATA2LDATA4169171173175177179181183185187189191169171173175177179181183185187189191CON192170172174176178180182184186188190192170172174176178180182184186188190192LDATA15GPA0LnOELADDR19LADDR17LADDR15LADDR13LADDR11LADDR9LDATA1LDATA3LDATA5GNDVREFOM2OM0nCD_SDSDDATA3SDCLKSDDATA1L3CLOCKI2SLRCKL3DATAI2SSDILCD_PWR737577798183858789919395737577798183858789919395CON192LADDR0
图2.2 核心板接口电路图
2.2.2 电源模块设计
由于对电流的要求较小，为节约设计时间与成本，提高可靠性，电源可以采用集成电路实现。
因此电源模块电路的设计其实就是三端稳压集成电路的运用，在这里我们采用AS1117AR-3.3三端稳压器，前端输入电压为直流电压，电压范围为4.7V-10V，输出为3.3V。同时设计了电池与直流电源无扰切换供电模式，如果电池为可充电电池时，则在供电的同时还可以通过直流电源对其充电。如果为非充电电池则要去掉二极管D3。
当接上直流电源时二极管D1截止，此时系统由直流电源直接供电，且当电池电量低时，D3导通，直流电源对电池进行充电，当充电充满时D3截止；当无直流电源供电时，D1导通，电池向系统供电。
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VDD33VD31N4148D11N4148VDD33VR1210KVDDRTCGNDC305104C306104C307104C308104C309104C310104C311104BAT1BATTERYGND如果是充电电池D3二极管保留VDD5V3C304104C30210uF/10VC312104U31AS1117AR-3.3VinGNDCN1123GNDDC_JACKS1SW SPDTFUSES1206VDD33V24POWERREDC314C313C30322uF/6.3V22uF/6.3V104R3311KGNDVoutVout电源电路图2.3 电源模块电路图
2.2.3 音频驱动电路设计
音频电路则是采用PHILIPS公司生产的一款应用很广的芯片UDA1341TS,该芯片即可对声音数据进行还原还可以
VDD33VAU_AVDD33V10VDD33VL70110uHC70122uF/6.3VGND372568221216171819131415U7DVDDAVDD(ADC)Vpref(ADC)AVDD(DAC)VINL2VINR3AGCSTATSYSCLKBCKWSDATAODATAIL3MODEL3CLOCKL3DATAUDA1341TSVOUTLVOUTRVINL1VINR1VrefQMUTEOVERFLTEST2TEST1AVSS(ADC)Vnref(ADC)DVSSAVSS(DAC)音频电路262424282391GNDC70210uF/16VGND1210113PHONEPJ-215-BC70310uF/16VR70510KR70610KGNDGNDMIC1PJ-215-B210113CDCLKI2SSCLKI2SLRCKI2SSDII2SSDOL3MODEL3CLOCKL3DATA2120151127C70410uF/16VC706104R7074.7KVDD33VR708100GNDC70522uF/6.3VGNDR701R702R703R70410K10K10K10K图2.4 音频电路图
2.2.4 TFT触摸屏电路设计
TFT触摸屏电路采用的是TFT标准电路，由于不同TFT屏的电压不同，在这里用一个2*2排针通过短路帽进行选择。
其余引脚的功能见表2.1 。
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