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1、蓝牙音乐共享耳机Bluetooth headset music sharing 作品设计报告书参赛队伍编号：GD14-0401摘要在消费电子迅速发展的今天，人们在追求生活更智能，更便捷的需求下。智能电子的创新不仅带给人们生活的活力，更让社会发展得到更快速发展。如今智能穿戴设备在学习，休闲，健康等方面具有很大的作用。我们以智能音乐，休闲运动为主旨，设计研制了一款具有MP3播放，蓝牙音频播放，蓝牙文件传输以及计时功能的音乐运动耳机。该耳机以单片机STM32F103CBT6为控制器，音乐播放电路以MP3解码芯片VS1053，功放TDA1308构成的可设置音乐播放模块。蓝牙播放电路以CSR8645蓝牙
2、音频串口芯片，结合外部SGM358运放电路，将手机的音频信号通过蓝牙放大播放。蓝牙串口与单片机串口通信，实现任意两台已匹配耳机间的文件传输。系统的存储电路以SPI通信方式对TF卡进行文件操作。同时单片机通过SPI模式对OLED0.96寸显示屏进行显示操作。关键字： 蓝牙音频 单片机 文件操作 AbstractIn todays rapid development of consumer electronics, people in the pursuit of life more intelligent, more convenient demand. Intelligent electron
3、ic innovation not only brings vitality of peoples life, more let get more rapid development of social development. Now smart wear equipment in learning, leisure, health has very big effect. Our intelligent music, leisure sports as purpose, design has developed a MP3, bluetooth audio playback, blueto
4、oth headset file transfer and timing functions of music movement. The headset is controller with single chip STM32F103CBT6, music playback circuit with MP3 decoding chip VS1053, power amplifier TDA1308 can set consisting of music playback module. Bluetooth bluetooth audio playback circuit to CSR8645
5、 serial interface chip, combined with external SGM358 op-amp circuit, the phone via bluetooth audio signal amplification. Bluetooth serial port and single-chip computer serial communication and realize file transfer between any two matched headset. System storage circuit with SPI communication mode
6、TF card for file operations. And single chip microcomputer through the SPI mode to manipulate OLED0.96 inch screen for display. Key words: bluetooth audio single-chip computer file operations 一 设计背景随着消费电子的迅速发展，许多智能电子设备在我们的生活中随处可见。近几年来，智能穿戴设备更成为许多电子设备厂商的研究方向。目前，人们的生活已离不开各种各样的电子设备，如跑步者喜欢带上MP3听着音乐跑步，佩戴
7、具有生理参数监测的智能手表，小孩和老年人穿戴防丢失手环等等。随着物联网技术的日益成熟，智能穿戴设备已越来越受到人们的青睐。对于喜欢跑步的朋友们来说，听着音乐慢跑在跑道上是件多么享受的事情。但目前大部分人都是使用手机和有线耳机听音乐。这样不仅妨碍你的运动，而且手机带到运动场有时会摔坏或丢失。由此我们提出了基于STM32的集成MP3播放与蓝牙文件共享的无线耳机。当跑步者带上这款无线耳机后，就可以甩开手机和耳机线的束缚，轻松自由自在地跑步。同时这款无线蓝牙耳机的最大创新点就是可以实时耳机间的音乐共享，通过蓝牙传输功能，可以在耳机间互传音频文件。二 系统功能设计蓝牙音乐共享耳机是以快乐运动，音乐共享的
8、设计理念，结合当前流行的蓝牙技术，以32单片机为控制核心设计而成的一款无线智能音乐，无线智能文件传输的新一代创新耳机。该耳机通过连接手机蓝牙，可实现手机音乐的无线播放，同时可直接通过耳机控制手机播放器。这样便可解决许多运动者跑步时带着有线耳机的束缚。耳机本身又集成有独立SD文件操作电路，可直接播放本身耳机上存储的歌曲。并且以蓝牙作为无线传输媒介，实现任意两台该款耳机间文件的共享传输是本作品的最大亮点。这样的耳机会成为广大运动者运动场上的休闲智能电子设备，完全可以摆脱运动时带手机或其他有线音乐播放设备的麻烦。耳机还特设低功耗的OLED显示屏，可实现操作信息显示，跑步计时显示，时钟显示等。该耳机以
9、Cortex-M3内核的32位单片机STM32F103CBT6控制器为主板控制整个系统的协调正常运行。音乐播放电路以MP3解码芯片VS1053，功放TDA1308构成的可设置音乐播放模块。蓝牙播放电路以CSR8645蓝牙音频串口芯片，结合外部SGM358运放电路，将手机的音频信号通过蓝牙放大播放。蓝牙串口与单片机串口通信，实现任意两台已匹配耳机间的文件传输。系统的存储电路以SPI通信方式对TF卡进行文件操作，采用FAT32的文件系统。单片机通过SPI模式对OLED0.96寸显示屏进行显示操作。该系统还具有智能电源管理电路，利用电源管理芯片MAX1811将USB5V电源变成3.7V的充电电压对锂
10、电池进行智能充电。三 硬件系统1系统硬件总体框图Cortex-M3STM32F103CBT6主控制器系统OLED信息显示屏电路MP3播放器电路SD储存电路蓝牙音乐播放电路蓝牙文件传输电路 图1 系统硬件框图2主控电路设计(1)控制器电路：因系统需进行大量的文件系统操作，要求较高的运行速度，所以控制电路采用Cortex-M3内核的32位STM32F103CBT6单片机为主控制器。该单片机的工作频率最高可达72MHZ，运行速度快，内置高速存储器（高达128K字节的FLASH和20K字节的SRAM），丰富的增强I/O端口和连接到两条APB总线的外设。器件包含2个12位的ADC，3个通用16位定时器和
11、1个PWM定时器，通信接口多达2个IIC接口和2个SPI接口，3个USART接口，1个USB接口，一个CAN接口。本系统利用单片机的SPI1接口来操作MP3解码芯片，对音频文件进行读取解码；SPI2接口来操作TF卡读写；USART1进行蓝牙文件传输；选用合适I/O口连接OLED数据口及设置口，和按键检测。主控器电路图如下：图2 STM32F103CBT6主控器（2）电源电路：本系统是低功耗设计，采用可充电3.7V锂电池转3.3V给电路供电。电压转换稳压芯片662K是高纹波抑制率、低功耗、低压差，具有过流和短路保护的CMOS降压型电压稳压器。它们能在输入、输出电压差极小的情况下提250mA的输出
12、电流，并且仍能保持良好的调整率。由于输入输出间的电压差很小和静态偏置电流很小，这些器件特别适用于希望延长有用电池寿命的电池供电类产品，如计算机、消费类产品和工业设备等。电路图如下 图3 663K转3.3V稳压电路同时该耳机具有智能充电的功能，这样无需拆卸电池便可智能充电和使用电池。MAX1811电源管理芯片可以将USB电源转换成500MA或100MA恒流输出，电路的充电电流可由跳线帽选择。当芯片第1脚与电源正端连接时，最高充电电压为4.2V；第1脚与电源负端连接时，最高充电电压为4.1V。电池的电压一旦达到最高充电电压时，充电电流就急剧减少，并维持最高充电电压不变。VD1作为电源指示，VD2作
13、为充电指示，灯亮表示正在充电，灯灭表示充电结束。MAX1811的USB接口单节锂电池充电控制器，它可以直接由USB端口供电，或由其他外部电源供电，电源电压可达+6.5V。引脚功能表如下：引脚号引脚名称引脚功能1SELV电池电压选择端2SETI充电电流设置端3GND接地端4IN电源电压输入端5BATT电池电压检测输入端，通常对地接一1.5uF的电容6GND接地端7EN使能控制端8/CHG充电状态指示信号输出端 表1 MAX1811引脚功能表电路图如下： 图4 MAX1811电源充电电路2 MP3播放电路设计(1)VS1053功能：VS1053芯片可以实现对MP3/OGG/WMA/FLAC/WAV
14、/AAC/MIDI等音频格式的解码，还可以支持ADPCM/OGG等格式的编码。 VS1053 拥有一个高性能的 DSP 处理器核VS_DSP，16K的指令RAM，0.5K的数据RAM，通过 SPI控制，具有8个可用的通用 IO 口和一个串口，芯片内部还带了一个可变采样率的立体声 ADC（支持咪头/咪头+线路/2线路）、一个高性能立体声DAC 及音频耳机放大器。VS1053通过SPI接口来接受输入的音频数据流，我们只需向 VS1053 不停的输入音频数据，它就会自动帮我们解码了，然后从输出通道输出音乐，这时我们接上耳机就能听到所播放的歌曲了。电路图如下： 图5 MP3解码电路(2)VS1053工
15、作原理：电路中使用单片机的SPI1接口与VS1053音频数据口连接，其中VS_RST是VS1053的复位信号线，低电平有效。VS_DREQ是一个数据 请求信号，用来通知主机，VS1053可以接收数据与否。VS_MISO、VS_MOSI和 VS_SCK则是VS1053的SPI 接口他们在 VS_XCS 和 VS_XDCS 下面来执行不同的操作。VS1053 的 SPI 数据传送，分为 SDI 和 SCI，分别用来传输数据/命令。SDI 和前面介绍的SPI协议一样的，不过 VS1053的数据传输是通过DREQ 控制的，主机在判断DREQ 有效（高电平）之后，直接发送即可（一次可以发送32 个字节）。 SCI 串行总线命令接口包含了一个指令字节、一个地址字
