毕业设计-频谱显示的音乐播放器

关键词：单片机；音频；快速傅里叶变换（FFT） ；频谱显示
I
河南理工大学毕业设计（论文）说明书
Abstract
This design is a single-chip computer with spectrum display function based on music player, through a design of hardware and software of low cost, to realize the music playing function. At the same time achieving music spectrum dynamic display, so that people can easily enjoy music brought joy. Music playing part is composed of a single-chip computer, the SD card module circuit, power amplifier circuit, a function key circuit and power supply circuit. Through the single-chip computer, using serial peripheral interface (SPI) protocol on the SD card, and the WAV music file is read. The WAV file with pulse width modulated sampling rate (PWM). Pulse width modulation (PWM) and the two order filter circuit converts the digital signal into analog signals, and the audio power amplifier module amplifies the signal to drive reducing audio speaker. Spectrum display part is composed of a single-chip computer and LED lattice part. When the music is played, the analog signal is collected by A/D converter in the single-chip computer. The 128 sampling points are analyzed by the Fast Fourier Transform (FFT) algorithm. And then taking the amplitude, driving LED lattice. And the corresponding LED is lighted.
学院 同学的毕业设计（论文）于 年 月 专业 班
日进行了答辩。
根据学生所提供的毕业设计（论文）材料、指导教师和评阅人意见以 及在答辩过程中学生回答问题的情况，毕业设计（论文）答辩委员会（小 组）做出如下决议。 一、毕业设计（论文）的总评语
二、毕业设计（论文）的总评成绩： 三、答辩组组长签名： 答辩组成员签名：
指 导 教 师 学 院 领 导
职称 签字（盖章） 年 月 日
河南理工大学
毕业设计（论文）评阅人评语
题目
评 阅 人 工作单位
职称
年
月
日
河南理工大学
毕业设计（论文）评定书
题目
指 导 教 师
职称 年 月 日
河南理工大学
毕业设计（论文）答辩许可证
答辩前向毕业设计答辩委员会（小组）提交了如下资料： 1、设计（论文）说明 2、图纸 3、指导教师意见 4、评阅人意见 经审查， 专业 共 共 共 共 班 页 张 页 页 同学所提交的
2.3 读写模块方案选择 ...................................................................................................... 4 2.4 滤波电路方案选择 ...................................................................................................... 5 2.5 功放电路方案选择 ...................................................................................................... 6 2.6 本章小结 ...................................................................................................................... 8 3 系统硬件设计 ........................................................................................................................ 9 3.1 单片机系统 .................................................................................................................. 9 3.1.1 3.1.2 STC12C5616AD 系统 ........................................................................................ 9 STC12C5A60S2 系统 ....................................................................................... 10
二、起止日期 2014 年 2 月 24 三、主要任务与要求
日至 2014
年 6 月 5 日
毕业设计要求使用单片机，完成频谱显示的音乐播放器系统设计。任务如下： 1、查阅资料文献，对系统方案进行论证； 2、设计并制作系统的硬件电路，使其符合设计要求； 3、编写系统程序，并调试软件运行； 4、撰写毕业设计论文，绘制系统的工程图纸； 具体要求如下： 1、系统性能及稳定性良好； 2、音乐播放流畅，噪声尽可能降低； 3、频谱显示效果要达到预期目标，无延迟，亮乐播放器
院 （系） 电气工程与自动化学院 专业名称 班 级 电气工程及其自动化 电气本 12-4 常 迎 迎 李 新 伟
学生姓名 指导老师
2014 年 6 月
河南理工大学
毕业设计（论文）任务书
专业班级 一、题目 电气本 12-4 频谱显示的音乐播放器 学生姓名 常迎迎
Key words：Single-chip computer; audio; Fast Fourier Transform(FFT); spectrum display
II
河南理工大学毕业设计（论文）说明书
目录
1 绪论 ........................................................................................................................................ 1 1.1 频谱显示的音乐播放器发展背景 .............................................................................. 1 1.2 国内外研究现状 .......................................................................................................... 1 1.3 课题研究的主要任务与目的 ...................................................................................... 2 2 系统方案论证 ........................................................................................................................ 3 2.1 频谱显示的音乐播放器系统结构 .............................................................................. 3 2.2 单片机选择方案 .......................................................................................................... 3 2.2.1 2.2.2 音乐播放部分 ..................................................................................................... 3 频谱分析部分 ..................................................................................................... 4
毕业设计（论文） ，符合学校本科生毕业设计（论文）的相关规定，达到毕 业设计（论文）任务书的要求，根据学校教学管理的有关规定，同意参加 毕业设计（论文）答辩。
指导教师
签字（盖章） 年 月 日
根据审查，准予参加答辩。
答辩委员会主席（组长）
签字（盖章） 年 月 日
河南理工大学
毕业设计（论文）答辩委员会（小组）决议
答辩委员会主席：
签字（盖章） 年 月 日
河南理工大学毕业设计（论文）说明书
摘要
本文采用单片机设计了一种具有频谱显示功能的音乐播放器， 旨在通过较低成本的 单片机硬件和软件设计，来实现音乐播放功能，同时实现动感的音乐频谱显示，使人们 能更加轻松地享受音乐带来的乐趣。 设计分为两个部分：音乐播放部分和频谱显示部分。音乐播放部分是由单片机、SD 卡模块电路、功放电路、功能按键电路和电源电路组成。通过单片机，利用串行外围设 备接口(SPI)协议对 SD 卡中的 WAV 音乐文件进行读取，结合采样率将 WAV 文件进行 ，然后与二阶滤波电路将数字信号转换为模拟信号，最后经音频 脉冲宽度调制（PWM） 功放模块放大信号驱动扬声器还原音频。频谱显示部分是由单片机和 LED 点阵部分组 成。 在播放音乐的同时， 由频谱显示部分的单片机片上 A/D 转换器采集来自音乐播放部 分输出的音频信号，通过 128 个采样点后，利用快速傅里叶变换（FFT）算法对其进行 分析，然后取频率项的幅值，量化显示，驱动 LED 点阵，点亮相应的 LED 灯。 频谱显示的音乐播放器主要应用于车载音乐和家庭影音娱乐方面，具有低成本，稳 定性好，实用性强的特点。
3.2 SD 卡模块 .................................................................................................................. 12 3.2.1 3.2.2 SD 卡模块概述 ................................................................................................. 12 SD 卡模块电路设计 ......................................................................................... 13