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• 本文标题：多功能智能播放器—电路设计-1.doc
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• 内容摘要：多功能智能播放器电路设计 学院， 专业， 姓名， 指导老师， 工业自动化学院 电子 叶华坤 学号， 职称， 160404102573 莫伟强 讲师 中国珠海 二二0年五月  诚信承诺书 本人郑重承诺，本人承诺呈交的毕业设计多功能智能播放器电路设计是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。 承诺人签名，叶华坤。 日期，2020年4月21日 多功能智能播放器电路设计 摘要 本设计的多功能智能播放器是拥有多种控制方式的播放器，分别是按键控制语音控制以及手机APP控制。本文主要介绍多功能智能播放器所用到的各个模块的电路设计。选择的控制平台为的Arduinomega2560，并根据需要实现的功能选取拥有所需功能的模块。一是需要有播放功能的模块DFPlayerMini以及喇叭，二是需要用语音交互的方式去控制播放器，于是选择了语音识别模块LD3320，三是用手机APP的方式去控制播放器，于是选用了将HC06蓝牙模块，最后是需要将目前正在播放执行的歌曲任务等显示出来，于是选择了IIC接口的0。96寸的OLED。选择好原件后，学习模块指导书并设计电路，最后检验测试电路是否正确。 关键词，Arduinomega2560，智能播放，语音交互，手机控制，OLED显示，电路设计  MultifunctionalsmartplayerCircuitdesign Abstract Themultifunctionalsmartplayerdesignedinthispaperhasavarietyofcontrolmodesincludingkeycontrolvoicecontrolandmobileappcontrol。Thispapermainlyintroducesthecircuitdesignofeachmoduleusedinthemultifunctionalintelligentplayer。TheselectedcontrolplatformisArduinoMega2560andthemoduleswiththerequiredfunctioareselectedaccordingtothefunctiotoberealized。FitdfplayermodulewithplaybackfunctionisrequiredMiniandloudspeakersecondtheplayeeedstobecontrolledbyvoiceinteractionsothevoicerecognitionmoduleld3320isselectedthirdtheplayeeedstobecontrolledbymobileappsothehc06Bluetoothmoduleisselectedfinallythesongsandtasksthatarecurrentlyplayingandexecutingneedtobedisplayedsothe0。96inchOLEDofIICinterfaceisselected。Afterselectingtheoriginalleathemoduleitructionanddesignthecircuitandfinallycheckwhetherthetestcircuitiscorrect。 Keyword:Arduino，Smartplay，Voiceinteraction，Mobilecontrol，OLEDdisplay，Circuitdesign， 目录 1 1。1研究背景与意义 1 1。1。1研究背景 1 1。1。2本次设计的意义 1 1。2国内外现状 2 1。3发展趋势 2 1。4研究的主要内容与目标 3 1。5小结 3 2。智能播放器的方案设计 4 2。1设计概述 4 2。2设计要求 4 2。3设计方案 5 2。3。1设计步骤 5 2。3。2运作流程图 5 2。4小结 6 3。智能播放器的相关硬件 7 3。1控制平台的选择 7 3。2音乐播放模块的选择 10 3。3语音识别模块的选择 11 3。4显示模块的选择 13 3。5手机控制模块的选择 14 3。6小结 16 4。智能播放器的电路设计 17 4。1电路设计软件介绍 17 4。2播放模块电路设计 17 4。3语音控制模块的电路设计 18 4。3。1电源电路设计 18 4。3。2时钟电路设计 18 4。3。3复位电路设计 19 4。3。4并行接口电路设计 20 4。3。5串行接口电路设计 20 4。3。6语音模块滤波电路设计 21 4。3。7喇叭音量外部控制电路设计 21 4。3。8麦克风偏置的辅助电路设计 22 4。3。9其他引脚 22 4。4显示模块的电路设计 24 4。4。1串行电路设计 24 4。4。2复位电路设计 24 4。4。3显示模块滤波电路设计 25 4。5蓝牙模块的电路设计 25 4。5。1输入输出口电路设计 25 4。5。2蓝牙模块滤波电路设计 26 4。5。3偏置电路设计 27 4。6小结 28 5。接线调试 29 6。结论 32 6。1设计的难易点总结 32 6。2设计的创新点 33 6。3设计的不足点 33 6。4展望 33 参考文献 34 致谢 35 附录1硬件相关图 36 附录2英文文献 38 附录3英文文献翻译 46 1。绪论 1。1研究背景与意义 1。1。1研究背景 2020年的今天，随着科技的高速发展以及生活品质的提高，那些功能单一，设计古板，没有特色的电子产品已经的不到消费者的青睐，而更加高端化智能化个性化以及新颖化的产品，得到了消费者的追捧与赞许。这些产品不仅提高了使用体验，更是开阔了人们的眼界，是未来产品发展的风向标。 现在的MP3播放器由于没有机械结构，只有控制芯片和元件等，制作起来十分方便，也十分小巧，可以做出许多精致的外观，如此低的技术门槛让许多厂商拥有制作条件。但也正因为简单与小巧，许多厂家开始争相模仿，制作的功能都十分单一，只能播放音乐，控制方式也只能触碰操作。其实在绝大多数情况下，是能满足人们享受音乐的需求的，但是选择人们追求更好的使用体验，如可以远距离进行操作，不再需要多余的动作，即可达到控制的目的，所以我们选用了LD3320语音控制模块和ESP8266互联网开发模块，这两个模块体积小，功能强大，将这两个模块加入到我们的播放器中，可以弥补操作方式单一的缺陷，同时提高产品的使用体验。 据调查，有18。6%的消费者购买MP3播放器，会优先考虑性价比，有16。4%的消费者会选择更好音质的播放器。在年龄1830岁的主流消费者群体中，超过90%的消费者会选择品牌播放器。在产品功能的选择上，男性消费者超过50%会选择功能更多更强大的播放器，而女性消费者只有30%左右会选择此种播放器。通过调查得知，消费者更喜欢有以下功能的音乐播放器，能进行蓝牙连接功能，蓝牙耳机功能，歌曲搜索功能以及更多的操作方式等功能。 1。1。2本次设计的意义 如今，电子产品有着巨大的市场和消费前景，而有更多功能，更加新颖的电子产品更能受到消费者的青睐。本设计主要面向不再满足于简易功能单一播放器的消费者。现在市场上有许多MP3播放器，或是小巧便携，或是外观吸睛，或是品牌吸引，或是音质出色，但都有一个共同点就是功能单一，都是由一个单一模块控制。因此，本文主要设计出一款基于Arduino的多功能智能播放器，在单一控制方式的基础上，增加了几种新的控制方式，使得MP3播放器更加高级化与乐趣化。通过需要实现的功能，了解到工作原理，选取并购买相应的模块，设计出一款能够通过按键控制，语音控制以及手机APP控制的一个多功能播放器，实现多种方式控制，从而使产品更加有操作性与可玩性，提升消费者的使用体验，满足消费者对产品的更高需求。 1。2国内外现状 现在，各种各样新奇高科技的产品让人叹为观止，而出了许多年的MP3播放器现状如何呢，在2020年的今天，相信几乎每位成年人都拥有自己的手机，有些高中生甚至是初中生也拥有一部手机，手机都拥有播放音乐的功能，还有更多其他强大的功能。因此，MP3的现状是十分不乐观的。无论是在国内还是在国外，会购买播放器的人越来越少，除了一些追求音质的音乐发烧友和没有购买手机的青少年，才会选择购买。在我看来，现在的音乐播放器对消费者没有足够的吸引力，没有很好的竞争力，才造成了这一现状。 在MP3的购买选择这一领域，国产MP3比国外的品牌更加有优势，占有比例更大。因，为MP3播放器的制作十分简单，技术含量很低，没有学过任何相关知识的人，照着网上的资料，配合相应的模块，也能十分轻松的做出一个播放器。因为具有地利人和的关系，再加上更加便宜的价格，我国的MP3播放器占据绝大部分的国内市场。据统计，有70%的消费者选择了购买国内播放器。或许国外的播放器相对于国内的播放器技术更加成熟，音质更加优秀，但对于绝大部分人来说，非常难以分辨音质的好坏，因而价格更加低廉的国内播放器成为了消费者的首选。 1。3发展趋势 在现阶段，智能产品的应用范围还不太普及，使用智能产品的用户几乎都是较为热爱和体验新鲜事物的年轻人群体，绝大部分的中老年人都不太认可智能产品或是不愿意去学习如何使用等。之所以还不太普及，我认为主要是以下两点，第一，技术还不够成熟，有些智能产品使用起来比普通的同功能产品操作更加复杂，使用体验达不到预期，甚至更加复杂。第二，是价格较普通的同种类产品更加昂贵，这也是技术不够成熟导致的价格过高。智能播放器也是如此，相比于普通的播放器要贵上不少，使用体验的提升过少让消费者觉得不值得花更多的钱去买一个智能播放器。 科技正在高速发展，智能技术也会更加成熟，会带来更多的商业市场，带动更多的产业发展。技术成熟并普及后，价格必将会便宜许多，使用体验也会更上一层。届时，智能设备必将从小众走向大众。我们设计的智能播放器在现阶段可能成本较高，制作较难，但我相信，在未来技术更加成熟，智能必将更加人性化，更懂消费者需要什么，价格也会更加低廉。随着科技的发展，智能产品的发展与普及是必然的趋势。 1。4研究的主要内容与目标 本设计选用的是自主研发较为简易的Arduino作为开发平台，选择播放的模块为DFPlayerMini，语音识别模块为LD3320，蓝牙模块为HC06，再配上一块0。96寸的OLED显示屏模块来显示相关内容。 设计的大体过程为，先学习Arduino和相应模块的硬件知识，只用Arduino，DFPlayerMini模块以及按钮设计一个简易的播放器，然后用AltiumDesigner进行电路设计，对电路图进行测试，确认连接无误后配合组员的程序，简单实现播放功能。其次结合LD3320语音模块和DFPlayerMini模块，设计电路并测试，制作一个简易可以用语音控制的的播放器。最后配合HC06蓝牙模块和OLED显示屏实现所有功能。调试可行后，开始整理并优化自己的方案并做出实物。 本次设计需要完成的目标， 浏览相关网站，学习相关的硬件知识。 用AltiumDesigner设计并测试相关硬件的电路图。 将所有硬件连接在一起并设计好电路图。 画出原理图。 进行实物连接并进行测试。 做出实物。 1。5小结 本章主要是对智能播放器的研究背景国内外现状以及发展趋势进行分析，再确定本设计的研究的主要过程与需要实现的目标。 2。智能播放器的方案设计 根据设计内容，分为Arduino控制平台，音乐播放模块，语音识别模块，显示模块以及蓝牙模块。 2。1设计概述 市面上有许多种音乐播放器，总的来说可以归纳为两种，一种是电平触发，即触发一次播放一首歌。另一种是程序控制，即用程序控制触发播放。电平触发的模块一般可控制的音乐很少，程序控制触发的模块则可以控制更多的音乐。如今科技较为发达，操作麻烦，存储量少的电平模块不适合用来制作本智能播放器，因此我们选择了延展性更强的程序控制模块。 普通的音乐播放器用上述模块即可完成，但我们需要实现更多的功能，需要一个控制平台才能实现。我们选择了操作简易，上手迅速的Arduino作为控制平台。同时根据所需功能选择了相应的模块，能进行语音识别的LD3320语音模块，能显示相关数据的0。96OLED显示屏，能连接手机的HC06蓝牙模块。这些模块都是比较常用的相关功能模块，同时具备很好的可操作性和延展性。 2。2设计要求 控制平台Arduino要能烧录相应的程序代码来完成设计的功能，相应的程序编写软件ArduinoIDE要能显示实时的传输的数据，也可以输入相应的指令让其做出相应动作。设计需要的功能的所有功能如下， 音乐播放功能。通过DFPlayer模块和Arduino平台的串口通信，实现用Arduino平台来控制音乐的播放，同时加入按键元件实现按键控制音乐播放或是暂停，上一曲或是下一曲等功能。 语音控制功能。使用者说出相关指令，LD3320采集并处理使用者发出的指令，传输到控制平台，控制平台再发出相关指令到相应模块来实现语音控制。 手机APP控制功能。产品可以通过蓝牙连接到手机，用手机APP来实现对产品的控制。 显示功能。显示当前播放器或是音乐的相关信息。 剩下的IO口和模拟口可用来扩展更多功能。如换用更大的显示屏，可以存储识别更多语音指令的模块，更好音质的解析模块等。 2。3设计方案 2。3。1设计步骤 将整个产品的设计分为三个阶段。 第一阶段，了解模块的硬件知识，熟知运作原理，并设计出单独运行电路，将所有模块单独测试，确认模块是否完好，能够实现所需功能。 第二阶段，逐步实现功能。先是做一个用Arduino控制的简易播放器，设计并连接电路，能够播放音乐即完成第一步。然后再配合上语音模块，重新设计两个模块配合使用的电路，尝试用语音和按键控制两种方式来控制播放器。最后是将所有模块结合在一起，设计整个智能播放器的电路并连接，尝试实现所有功能。 第三阶段，对所设计的电路进行优化，并争取做出实物。 2。3。2运作流程图 本智能播放器的运作流程图如图2。1所示， 图2。1智能播放器运作流程图 本设计的智能播放器有几种控制方法， 按键控制。按键连接Arduino平台的数字引脚，通过按键触发实现控制播放的上一首下一首，开始暂停等功能。 用语音指令控制。使用者说出对应的指令，由LD3320语音模块接受指令，再传递给Arduino控制平台，平台会收到并发出相应指令控制来DFPlayer。 手机APP控制。设置HR06蓝牙模块连接到手机蓝牙，手机APP发出指令，HR06模块接收到指令发送到Arduino控制平台，再由平台发出指令实现手机APP控制。 2。4小结 本章是对智能播放器的设计概述和要求进行阐述，并讲述了设计的基本思路和运作流程。 3。智能播放器的相关硬件 本章节主要对设计所使用的硬件进行介绍，介绍包括控制平台Arduinomega2560，音乐播放模块DFPlayerMini，语音识别模块LD3320，显示模块0。96寸OLED屏幕以及蓝牙模块HC06。 3。1控制平台的选择 Arduino是一个开源的控制平台，具有与C语言，Java，ProcessingWiring等相似的开发环境，也能够使用Arduino语言，Flash或Processing等软件合作开发产品。不仅原理图电路图库文件和开发软件都是开源的。并且程序语言十分容易上手，简单清晰。Arduino既可以单独和电脑交互运行，也可以和其他传感器模块共同运作，通过程序来控制实现相关功能。 Arduino硬件有许多型号，我们最开始选择了ArduinoUNO作为开发平台。这块开发板是以AtmelAtmega328作为主控芯片，拥有D0到D13共14个数字引脚，所有引脚都可以输出高低电平。其中有些引脚拥有特殊的功能，0和1引脚分别是RX与TX，35691011数字引脚可以实现PWM输出，即不仅可以输出高低电平，还可以输出调制信号。还有A0到A5共6个模拟输出口(其中A4和A5支持输出，分别是SDA和SDL功能，，电源接口，GND接口，T接口等。如下图3。1所示， 图3。1ArduinoUNO平台 但是在使用过程中，我们遇到了两个问题， 数字IO口数量不够， 平台内存不足。 为了解决上述两个问题，我们选择了Arduinomega2560作为控制平台。相较于UNO平台，mega2560拥有多达053共54个数字输入输出口，其中有15个数字输入输出口可以实现PWM脉冲输出，还有A0A15共16个模拟输入输出口，4对RXTX串口，16MHz的晶振，USB连接口，电池接口，ICSP头和T按钮等。 ArduinoMega2560是基于ATmega2560的微控制板，ArduinoMega2560总结如下表3。1所示， 表3。1ArduinoMega2560总结 控制器 ATmega2560 工作电压 5V 输入电压 712V 数字IO口数量 54个，15个PWM输出， 模拟口数量 16个 每个IO口的直流电流 40mA 3。3V口直流电流 50mA 闪存，FlashM...
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