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1、1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： 1305010323 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 电子工程学院制成绩2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 .133基于 STM32 的录音机的仿真设计学生：马珂
2、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
3、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：VS1053，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
4、，画出流程图，设计程序，最后进行编译和仿真。总体构图如下。4图 1 总体设计框图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
5、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8051、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 V
6、ision3 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
7、改变，并且支持 Cortex-M0 内核的处理器。4.2 硬件设计 1.电路设计思路设计思路 硬件设计 软件设计 编译 仿真算法流程 程序设计5此次设计为录音机实验设计，所以实验所需要的硬件有指示灯 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、
8、TDA1308、VS1053 和 STM32 的连接图。外部硬件电路设计过程如下。图 2 硬件电路设计框图STM32F103ZET6触摸显示 音频输出音频切换音频编码串口SD 卡SPI FLASH电源部分指示灯耳机插口62.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，L
9、ED，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，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
10、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7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
11、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/S
12、D_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。8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_SC
13、K/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9VS1053 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 74HC
