msp430_电子音响

上海电力学院课程报告课程设计名称：遥控型电子音响设计与制作班级：2014071指导老师：曹以龙姓名：郭茂学号：20140898电子与信息工程学院-2-1.前言随着电子技术的迅猛发展红外遥控技术已渗透到国民经济的各部门及人们的日常生活中，在工业自动化控制，信息通信，环境检测，安全防范，家用电气控制，国防工业及日常生活等许多方面都得到了广泛的应用。在MSP430单片机的学习过程中接触到一款小巧的新型高品质插卡MP3模块。模块内置TF卡座，采用BY8001-SSOP24MP3主控芯片，可插卡进行更换语音内容；也可外接U盘或USB数据线连接电脑更换TF内容。该模块内置3W功放，可直接驱动喇叭或音响。我用MCU控制该模块外接喷泉音响完成了遥控型电子音响的设计与制作。本文介绍可遥控型电子音响的设计，该设计采用红外遥控系统，由红外遥控发射电路发射红外信号，通过红外遥控接收电路接收信号并进行解调，控制单片机串口输出不同的指令控制语音模块。关键词：红外遥控系统；MP3语音模块；遥控型音响2.设计方案原理2.1系统设计方案遥控型电子音响系统设计原理框图如图一所示。图中所列模块有：遥控器红外线发送接收模块，MSP430单片机主控制系统，BY8001MP3语音模块。图一：基于MSP430的遥控型电子音响设计与制作系统设计原理框图图二：遥控器模块图三：MP3语音模块2.2系统工作流程MP3语音模块遥控器红外接收MSP430-3-（1）遥控器向装有红外接收管的MSP430发送相关指令，CPU将接收到的指令处理分析以SCI的通信方式发送至MP3语音模块;（2）MP3语音模块接收到固定波特率的不同指令执行相应的操作，如切歌，升高音量，待机播放等，在语音模块后外接喷泉音响，即整个遥控电子音响的工作流程。3.单元电路设计MSP430数据分析处理控制模块是本设计的核心部分，是整个系统的基石。MP3语音模块采用串口发送指令控制，当然也可以采用按键或光耦电平控制，相关电路将在下文中一一介绍；遥控器及红外接收管部分硬件较为简单主要是对红外电磁波信号的调制与解调，主要是程序数据获得部分，见软件代码附录；3.1语音功能模块简要介绍：图四：模块管脚图值得一提的是，该模块虽然只有5个IO触发口却有相当于15个按键的功能，具体见下图，以后的设计制作中此按键功能实现想法很值得学习，当然还可以用来不同模式的切换。图五：15段按键一对一控制图3.2语音模块控制应用电路:-4-串口通信标准为UART异步串口的连接应用，此应用相当灵活，包含播放、暂停、上下曲、音量加减、选曲播放、广告插播等等。可用单片机、电脑进行串口控制，也可通过TTL转RS485转接板进行485控制。图六：单片机串口控制应用电路图七：单片机IO口直连控制应用电路图八：15路按键控制应用电路通过单片机通过低脉冲信号（相当于按键按下抬起）可触发IO1-IO5，实现一对一播放段语音。还可以使用继电器和光耦控制，电路原理相同，按照引脚说明控制即可。本设计中采用的是串口通信控制。简要指令集如下：分为通信控制和查询指令两种。图九：通信控制与查询指令示例-5-左右声道单独外接，共地即可，本设计中采用的是3.5音频双声道接线头。图十：外接双声道音响控制电路3.3红外调制解调说明光谱位于红色光之外，波长为0.76～1.5μm，比红色光的波长还长，这样的光被称为红外线。红外遥控是利用红外线进行传递信息的一种控制系统，红外遥控具有抗干扰，电路简单，编码及解码容易，功耗小，成本低的优点，目前几乎所有的视频和音频设备都支持这种控制方法。红外遥控发射数据时采用调制的方式，即把数据和一定频率的载波进行“与”操作，这样可以提高发射功耗。调制载波频率一般在30khz到60khz之间，大多数使用的是38kHz，占空比1/3的方波，这是由455kHz晶振决定的。在发射端要对晶振进行整数分频，分频系数一般取12，所以455kHz÷12≈37.9kHz。在接收方为得到去除载波后的原发送信号，经常采用合适的滤波器，滤除高频载波，不过目前的红外接收头均已涵盖了此部分解调电路。本设计中采用的是VS1838B型号的红外接收管。4实验过程及系统软件设计本设计软件使用C语言编程实现，主要软件程序思维如图十一；图十一：软件程序思维导势图主要程序如代码附录：主要包括红外信号数据获取处理，并将按键值对应不同的指令以SCI的通信方式发送至语音模块。由程序分析易得，红外接收管所遥控器数据获取处理MSP430数据分析发送指令控制语音模块-6-获得的时域信号为一系列的脉冲信号，包括前置引导判别和数据信号，数据与脉冲宽度时间相对应，计算延时即可得。下图十二为红外接收图十二：红外接收管获取的脉冲信号管获取的脉冲信号；由此遥控器的红外协议分析可得，如果我们了解了相关类型的协议，完全可以自己做出一个万能遥控器！MSP430软件程序部分比较简单，在CCS内部有这与时钟相挂钩的标准DELAY函数，所以对红外遥控数据的获取还是比较容易的。5.设计成果展示及心得体会：遥控器按下不同的键，电子音响会执行不同的操作，稳定易控，距离广。展示视频见电子版附件。这是我选用遥控器做的第一个设计，从硬件，软件到最后的成品都是由我来一一调试，焊接，设计制作的。虽说逻辑看上来比较简单，但是还是遇到了很多问题，当然也学到了很多东西；1.在430的遥控器软件调试发送数据阶段由于没有考虑到该款CPU的超低功耗低电平供电，用USB—TTL给电脑发送数据，即使波特率设置相同也共地还是得不到正确的传输数据，前期误以为是时钟晶振达不到9600的波特率，所以走了很多设置时钟弯路，当然这个教训也让自己对不同的通信方式，不同的标准电平有了更深的理解，比如RS-232,UART等等。2.在外接喷泉音响中焊接3.5音频公头时不小心致使左右声道短路，音响只有一个有声音，在自己解决问题的过程中查阅了很多相关资料。现在想来也正是有这样一个机会让自己对音频信号的传输和接线头的规格等等方面学到了很多东西。诸如以上的还有很多，这次设计制作总体而言自己也从中学到了很多，软件的逻辑性思维，硬件电路的调试技巧以及动手能力的培养等，尤其是音频和电平通信方面的知识，受益颇深。6.代码附录：#includeMSP430G2553.h#defineIRIN(P1IN&BIT7)unsignedcharIRCOM[7];//红外接收器数据线-7-unsignedcharj,k,n=0;//红外数据inti;//发送intm;//置数unsignedchardistemp[5];unsignedchardistemp1[5]={0x7E,0x03,0X01,0X02,0XEF};//播放unsignedchardistemp2[5]={0x7E,0x03,0x02,0x01,0xEF};//暂停unsignedchardistemp3[5]={0x7E,0x03,0x03,0x00,0xEF};//下一曲unsignedchardistemp4[5]={0x7E,0x03,0x04,0x07,0xEF};//上一曲unsignedchardistemp5[5]={0x7E,0x03,0x05,0x06,0xEF};//音量加unsignedchardistemp6[5]={0x7E,0x03,0x06,0x05,0xEF};//音量减unsignedchardistemp7[5]={0x7E,0x03,0x07,0x04,0xEF};//待机/正常工作unsignedchardistemp8[5]={0x7E,0x04,0X33,0X03,0XEF};//随机voidmain(void){WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;//停止看门狗UCA0CTL1|=UCSWRST;//USCI_A0进入软件复位状态UCA0CTL1|=UCSSEL_2;//时钟源选择SMCLKBCSCTL1=CALBC1_1MHZ;//设置DCO频率为1MHzDCOCTL=CALDCO_1MHZ;P1SEL=BIT1+BIT2;//P1.1=RXD,P1.2=TXDP1SEL2=BIT1+BIT2;//P1.1=RXD,P1.2=TXDUCA0BR0=0x68;//时钟源1MHz时波特率为9600UCA0BR1=0x00;//时钟源1MHz时波特率为9600UCA0CTL1&=~UCSWRST;P1DIR&=0X7F;while(1){while(IRIN==0){__delay_cycles(2100);//delay(15);if(IRIN!=1){while(!IRIN)//等IR变为高电平，跳过9ms的前导低电平信号。{__delay_cycles(140);}for(j=0;j4;j++)//收集四组数据{for(k=0;k8;k++)//每组数据有8位{while(IRIN)//等IR变为低电平，跳过4.5ms的前导高电平信号。-8-{__delay_cycles(140);}while(!IRIN)//等IR变为高电平{__delay_cycles(140);}while(IRIN)//计算IR高电平时长{__delay_cycles(140);n++;}//高电平计数完毕IRCOM[j]=IRCOM[j]1;//数据最高位补“0”if(n=8){IRCOM[j]=IRCOM[j]|0x80;}//数据最高位补“1”n=0;}//endfork}//endforjswitch(IRCOM[2]){case0x16:{for(m=0;m5;m++){distemp[m]=distemp1[m];}break;}case0x43://暂停{for(m=0;m5;m++){distemp[m]=distemp2[m];}break;}case0x40://下一曲{for(m=0;m5;m++){distemp[m]=distemp3[m];}break;}case0x44://上一曲-9-{for(m=0;m5;m++){distemp[m]=distemp4[m];}break;}case0x15://音量加{for(m=0;m5;m++){distemp[m]=distemp5[m];}break;}case0x07://音量减{for(m=0;m5;m++){distemp[m]=distemp6[m];}break;}case0x46://待机/正常工作{for(m=0;m5;m++){distemp[m]=distemp7[m];}break;}case0x52://循环{for(m=0;m5;m++){distemp[m]=distemp8[m];}-10-break;}default:{for(m=0;m5;m++){distemp[m]=0;}break;}}for(i=0;i5;i++){UCA0TXBUF=distemp[i];//将要发送的数据放入到发送寄存器while((IFG2&UCA0TXIFG)==0);//等待发送数据完成IFG2&=~UCA0TXIFG;//清除发送完成标志位}__delay_cycles(100000);//delay很重要break;}else{break;}}}}