基于STM32音乐MP3闹钟的设计与实现

本科毕业论文（设计、创作）

题目：基于STM32音乐MP3闹钟的设计与实现

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基于STM32音乐MP3闹钟的设计与实现

摘要：改革开放以来，中国迅速崛起，各种电子产品层出不穷，人们对电子产品的要求也越来越高。本设计采用ARM Cortex-M3内核的STM32F103ZE作为微控器，选用开发板的SRAM&Flash模块，SD卡，LCD液晶显示屏模块，Codec音频模块等，以及移植FATFS文件系统，目的是存储SD卡中的大数据文件和管理SD 卡中的文件。本设计还移植了UCOSII操作系统，任务的实时调度使得程序变得更加简单，运行环境也更加的稳定。另外，加入MP3软解码，使得系统能够识别MP3格式，正确播放出音乐。本系统设计并实现了集音乐播放，时间显示，时间设置为一体的音乐闹钟，解决了闹钟铃声单调，重复的苦恼。

关键词：STM32；MP3；闹钟，UCOSII；FATFS；SD卡

Design and implementation of STM32 MP3 based on the

alarm clock music

Abstract: Since the reform and opening up, China's rapid rise, all kinds of electronic products emerge in endlessly, people also more and more high to the requirement of electronic products.This design USES the ARM architecture (M3 kernel STM32F103ZE as a micro control unit, choose development board SRAM&Flash module, SD card, LCD liquid crystal display module, audio Codec module, etc, and transplanted FATFS file system, the purpose is to store large data files in SD card, and manage the files of SD card.This design also transplant UCOSII operating system, the task of real-time scheduling makes the program more simple and running environment is also more stable.In addition, add soft decode MP3, enables the system to identify MP3 format, right plays music.This system was designed and implemented the collection of music playback, time display, time setting for the integration of music alarm clock, solved the alarm sound monotonous, repetitive.

Keywords ：STM32，MP3，UCOSII，FATFS ，SD card

目录

第一章绪论 (1)

1.1 设计背景 (1)

第二章硬件介绍 (2)

2.1 STM32F103ZE (2)

2.2 按键模块 (3)

2.3 I/O 模块 (3)

2.4 存储模块设计 (4)

2.5 LCD液晶屏模块 (5)

2.6 Codec音频模块 (7)

2.7 USART串口模块 (8)

第三章系统软件设计 (9)

3.1 文件系统FAT (9)

3.2 SPI驱动 (10)

3.2 SD卡的软件设计 (11)

3.2 MP3软解码 (12)

3.2.1 方案选择 (12)

3.2.2 Helix MP3 解码器 (12)

3.3 时钟 (12)

3.3.1 实现的基本功能 (12)

3.4 固件库的使用 (13)

3.5 嵌入式操作系统UCOSII (14)

第四章系统测试与开发 (15)

4.1 搭建开发环境 (15)

4.1.1 安装 JLINK 驱动 (15)

4.1.2 安装 MDK (15)

4.2 硬件测试 (15)

4.2.1 按键中断测试 (15)

4.2.3 LCD测试 (17)

4.3 软件测试 (17)

4.3.1 FATFS文件系统移植测试 (17)

4.3.2. UCOSII 操作系统移植 (19)

4.4 系统总体测试与调试 (21)

致谢 (22)

参考文献 (23)

第一章绪论

1.1 设计背景

自单片机出现至今，电子技术和计算机技术迅猛发展，其应用领域随着人们的需求越来越大。现今，单片机技术已经遍满人类生活的各个领域，定时控制是不可缺少的条件，未来的物联网等对单片机的要求越来越高，智能化的道路定时必不可少。工业自动化中的数据处理以及实时控制，电子玩具，智能手机，游戏等等，定时的应用领域非常广泛。在以后物联网的发展中定时也是发挥着很大的作用，智能家居，智能交通系统，智能仪表等领域，或许这一刻的研究正是下一个难题的突破。

因此对于定时器的学习是非常重要的。但仅仅只有单片机的只是远远不够，针对实际生活，软硬件结合。1964年，我们的前辈承担着东京奥运会的计时工作，此后，电子闹钟给我们的生活带来了意外的结果。

随着需求的增加，51单片机已经不能满足社会的发展，STM32系列专为低功耗、高性能、低成本的嵌入式设计的ARM Cortex-M内核。本设计用的是STM32F103ZE是一款时钟频率能达到72MHz的增强型内核。

MP3是作为一种音乐文件的播放器。第一台MP3播放器----MPMan F10是由Saehan公司于1998年推出的，轰动一时。MP3全称叫MPEG Audio Layer3，是一种音频压缩技术。MP3是利用 MPEG Audio Layer 3 的技术，将音乐以1:10 甚至 1:12 的压缩率，压缩成容量较小的file，也就是说，在非常好的保持了原来的音质的同时，把文件压缩到非常小的程度在音质丢失很小的情况下。由于MP3具有音质高，体积小等优点，使得其格式在网上非常流行，每首歌大概3,4M 字节。使用MP3播放器对MP3文件进行实时的解压缩(解码)，这样，高品质的MP3音乐就播放出来了。

当前，MP3播放器不计其数，在各种手机，电脑等各种电子产品中随处可见，不少电子产品的MP3播放器音质非常好，手机，电脑上都可以免费下载播放器。本次的设计音乐MP3闹钟，主要研究MP3播放和闹钟的实现，MP3播放就是一个难点，但这次毕业论文的设计，不仅巩固所学知识，还锻炼了自我学习的能力。