功智播放器—电路设计
学 院：
专 业：
姓 名：
指导老师：
工业动化学院
机械电子工程
叶华坤
学 号：
职 称：
160404102573
莫伟强
讲师
中国·珠海
二○二〇年五月
诚信承诺书
郑重承诺：承诺呈交毕业设计功智播放器—电路设计指导教师指导独立开展研究取成果文中引观点材料均文序列出参考文献设计数真实
承诺签名： 叶华坤
日期： 2020 年 4 月 21日
功智播放器电路设计
摘
设计功智播放器拥种控制方式播放器分键控制语音控制手机APP控制文介绍功智播放器模块电路设计选择控制台Arduino mega 2560根需实现功选取拥需功模块需播放功模块DFPlayer Mini喇叭二需语音交互方式控制播放器选择语音识模块LD3320三手机APP方式控制播放器选HC06蓝牙模块需目前正播放执行歌曲务等显示出选择IIC接口096寸OLED选择原件学模块指导书设计电路检验测试电路否正确
关键词：Arduino mega 2560智播放语音交互手机控制OLED显示电路设计
Multifunctional smart player – Circuit design
Abstract
The multifunctional smart player designed in this paper has a variety of control modes including key control voice control and mobile app control This paper mainly introduces the circuit design of each module used in the multifunctional intelligent player The selected control platform is Arduino Mega 2560 and the modules with the required functions are selected according to the functions to be realized First dfplayer module with playback function is required Mini and loudspeaker second the player needs to be controlled by voice interaction so the voice recognition module ld3320 is selected third the player needs to be controlled by mobile app so the hc06 Bluetooth module is selected finally the songs and tasks that are currently playing and executing need to be displayed so the 096 inch OLED of IIC interface is selected After selecting the original learn the module instruction and design the circuit and finally check whether the test circuit is correct
Keyword ArduinoSmart playVoice interactionMobile controlOLED displayCircuit design
目 录
1绪 1
11研究背景意义 1
111研究背景 1
112 次设计意义 1
12国外现状 2
13发展趋势 2
14研究容目标 3
15结 3
2智播放器方案设计 4
21设计概述 4
22设计求 4
23设计方案 5
231设计步骤 5
232运作流程图 5
24结 6
3智播放器相关硬件 7
31控制台选择 7
32音乐播放模块选择 10
33语音识模块选择 11
34显示模块选择 13
35手机控制模块选择 14
36结 16
4智播放器电路设计 17
41电路设计软件介绍 17
42播放模块电路设计 17
43语音控制模块电路设计 18
431电源电路设计 18
432时钟电路设计 18
433复位电路设计 19
434行接口电路设计 20
435串行接口电路设计 20
436语音模块滤波电路设计 21
437喇叭音量外部控制电路设计 21
438麦克风偏置辅助电路设计 22
439引脚 22
44显示模块电路设计 24
441串行电路设计 24
442复位电路设计 24
443显示模块滤波电路设计 25
45蓝牙模块电路设计 25
451输入输出口电路设计 25
452蓝牙模块滤波电路设计 26
453偏置电路设计 27
46结 28
5 接线调试 29
6结 32
61设计难易点总结 32
62设计创新点 33
63设计足点 33
64展 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
11研究背景意义
111研究背景
2020年天着科技高速发展生活品质提高功单设计古板没特色电子产品已消费者青睐更加高端化智化性化新颖化产品消费者追捧赞许产品仅提高体验更开阔眼界未产品发展风标
现MP3播放器没机械结构控制芯片元件等制作起十分方便十分巧做出许精致外观低技术门槛许厂商拥制作条件正简单巧许厂家开始争相模仿制作功十分单播放音乐控制方式触碰操作实绝数情况满足享受音乐需求选择追求更体验远距离进行操作需余动作达控制目选LD3320语音控制模块ESP8266互联网开发模块两模块体积功强两模块加入播放器中弥补操作方式单缺陷时提高产品体验
调查186消费者购买MP3播放器会优先考虑性价164消费者会选择更音质播放器年龄1830岁流消费者群体中超90消费者会选择品牌播放器产品功选择男性消费者超50会选择功更更强播放器女性消费者30左右会选择种播放器通调查知消费者更喜欢功音乐播放器：进行蓝牙连接功蓝牙耳机功歌曲搜索功更操作方式等功
112 次设计意义
电子产品着巨市场消费前景更功更加新颖电子产品更受消费者青睐设计面满足简易功单播放器消费者现市场许MP3播放器巧便携外观吸睛品牌吸引音质出色点功单单模块控制文设计出款基Arduino功智播放器单控制方式基础增加种新控制方式MP3播放器更加高级化乐趣化通需实现功解工作原理选取购买相应模块设计出款够通键控制语音控制手机APP控制功播放器实现种方式控制产品更加操作性玩性提升消费者体验满足消费者产品更高需求
12国外现状
现种样新奇高科技产品叹观止出许年MP3播放器现状呢？2020年天相信位成年拥手机高中生甚初中生拥部手机手机拥播放音乐功更强功MP3现状十分乐观国国外会购买播放器越越少追求音质音乐发烧友没购买手机青少年会选择购买现音乐播放器消费者没足够吸引力没竞争力造成现状
MP3购买选择领域国产MP3国外品牌更加优势占例更MP3播放器制作十分简单技术含量低没学相关知识着网资料配合相应模块十分轻松做出播放器具利关系加更加便宜价格国MP3播放器占绝部分国市场统计70消费者选择购买国播放器许国外播放器相国播放器技术更加成熟音质更加优秀绝部分说非常难分辨音质坏价格更加低廉国播放器成消费者首选
13发展趋势
现阶段智产品应范围太普智产品户较热爱体验新鲜事物年轻群体绝部分中老年太认智产品愿意学等太普认两点：第技术够成熟智产品起普通功产品操作更加复杂体验达预期甚更加复杂第二价格较普通种类产品更加昂贵技术够成熟导致价格高智播放器相普通播放器贵少体验提升少消费者觉值花更钱买智播放器
科技正高速发展智技术会更加成熟会带更商业市场带动更产业发展技术成熟普价格必会便宜许体验会更层届时智设备必众走众设计智播放器现阶段成较高制作较难相信未技术更加成熟智必更加性化更懂消费者需什价格会更加低廉着科技发展智产品发展普必然趋势
14研究容目标
设计选研发较简易Arduino作开发台选择播放模块DFPlayer Mini语音识模块LD3320蓝牙模块HC06配块096寸OLED显示屏模块显示相关容
设计体程：先学Arduino 相应模块硬件知识ArduinoDFPlayer Mini模块钮设计简易播放器然Altium Designer进行电路设计电路图进行测试确认连接误配合组员程序简单实现播放功次结合LD3320语音模块DFPlayer Mini模块设计电路测试制作简易语音控制播放器配合HC06蓝牙模块OLED显示屏实现功调试行开始整理优化方案做出实物
次设计需完成目标：
（1） 浏览相关网站学相关硬件知识
（2） Altium Designer设计测试相关硬件电路图
（3） 硬件连接起设计电路图
（4） 画出原理图
（5） 进行实物连接进行测试
（6） 做出实物
15结
章智播放器研究背景国外现状发展趋势进行分析确定设计研究程需实现目标
2智播放器方案设计
根设计容分Arduino控制台音乐播放模块语音识模块显示模块蓝牙模块
21设计概述
市面许种音乐播放器总说纳两种种电触发触发次播放首歌种程序控制程序控制触发播放电触发模块般控制音乐少程序控制触发模块控制更音乐科技较发达操作麻烦存储量少电模块适合制作智播放器选择延展性更强程序控制模块
普通音乐播放器述模块完成需实现更功需控制台实现选择操作简易手迅速Arduino作控制台时根需功选择相应模块：进行语音识LD3320语音模块显示相关数096OLED显示屏连接手机HC06蓝牙模块模块较常相关功模块时具备操作性延展性
22设计求
控制台Arduino烧录相应程序代码完成设计功相应程序编写软件Arduino IDE显示实时传输数输入相应指令做出相应动作设计需功功：
（1） 音乐播放功通DFPlayer模块Arduino台串口通信实现Arduino台控制音乐播放时加入键元件实现键控制音乐播放暂停曲曲等功
（2） 语音控制功者说出相关指令LD3320采集处理者发出指令传输控制台控制台发出相关指令相应模块实现语音控制
（3） 手机APP控制功产品通蓝牙连接手机手机APP实现产品控制
（4） 显示功显示前播放器音乐相关信息
（5） 剩IO口模拟口扩展更功换更显示屏存储识更语音指令模块更音质解析模块等
23设计方案
231设计步骤
整产品设计分三阶段
第阶段解模块硬件知识熟知运作原理设计出单独运行电路模块单独测试确认模块否完够实现需功
第二阶段逐步实现功先做Arduino控制简易播放器设计连接电路够播放音乐完成第步然配合语音模块重新设计两模块配合电路尝试语音键控制两种方式控制播放器模块结合起设计整智播放器电路连接尝试实现功
第三阶段设计电路进行优化争取做出实物
232运作流程图
智播放器运作流程图图21示：
键指令
Arduino UNO
HR06
OLED
LD3320
DFPlayer
语音指令
蓝牙指令
图21 智播放器运作流程图
设计智播放器种控制方法：
（1） 键控制键连接Arduino台数字引脚通键触发实现控制播放首首开始暂停等功
（2） 语音指令控制者说出应指令LD3320语音模块接受指令传递Arduino控制台台会收发出相应指令控制DFPlayer
（3） 手机APP控制设置HR06蓝牙模块连接手机蓝牙手机APP发出指令HR06模块接收指令发送Arduino控制台台发出指令实现手机APP控制
24结
章智播放器设计概述求进行阐述讲述设计基思路运作流程
3智播放器相关硬件
章节设计硬件进行介绍介绍包括控制台Arduino mega2560音乐播放模块DFPlayer Mini语音识模块LD3320显示模块096寸OLED屏幕蓝牙模块HC06
31控制台选择
Arduino开源控制台具C语言JavaProcessingWiring等相似开发环境够Arduino语言FlashProcessing等软件合作开发产品仅原理图电路图库文件开发软件开源程序语言十分容易手简单清晰Arduino单独电脑交互运行传感器模块运作通程序控制实现相关功
Arduino硬件许型号开始选择Arduino UNO作开发台块开发板Atmel Atmega 328作控芯片拥D0D1314数字引脚引脚输出高低电中引脚拥特殊功01引脚分RXTX35691011数字引脚实现PWM输出仅输出高低电输出调制信号A0A56模拟输出口(中A4A5支持输出分SDASDL功）电源接口GND接口RST接口等图31示：
图31 Arduino UNO台
程中遇两问题：
（1） 数字IO口数量够
（2） 台存足
解决述两问题选择Arduino mega2560作控制台相较UNO台mega2560拥达05354数字输入输出口中15数字输入输出口实现PWM脉输出A0A1516模拟输入输出口4RXTX串口16MHz晶振USB连接口电池接口ICSP头RST钮等
Arduino Mega 2560基ATmega2560微控制板mega升级版Mega 2560前板子：没FTDI USBtoserial驱动芯片ATmega16U2编程作USBtoserial传输器（V1版8U2）
Arduino Mega 2560总结表31示：
表31 Arduino Mega 2560 总结
控制器
ATmega2560
工作电压
5V
输入电压
712V
数字IO口数量
54（15PWM输出）
模拟口数量
16
IO口直流电流
40mA
33V口直流电流
50mA
闪存（Flash Memory）
256 KB（中8 KB作bootloader）
静态存储器（SRAM）
8 KB
EEPROM
4 KB
时钟
16 MHz
Arduino mega2560外观图引脚功分图32表32示：
图32 Arduino mega2560台
表32 Arduino mega2560 引脚介绍
引脚序号
引脚名称
功描述
01
D0(RX)D1(TX)
串口通讯
23
INT0INT1
外部中断
2 ~ 13
PWM脉调制口
PWM信号输出
1415
D15(RX)D14(TX)
串口通讯
1617
D17(RX)D16(TX)
串口通讯
1819
D19(RX)D18(TX)
串口通讯
18192021
INT5INT4INT3INT2
外部中断
20
SDA
传输数通讯线
21
SCL
步数传输时钟线
22 ~ 43
D22 ~ D43
数字输入输出口
444546
PWM脉调制口
PWM信号输出
474849
D47D48D49
数字输入输出口
50
MISO
设备传输数
51
MOSI
发送数外围设备
52
SCK
步数传输时钟信号
53
SS
设备信号
A0 ~ A15
ADC（数模转换器）模拟接口
够读取模拟电压模拟信号转变数字信号时作数字输入者输出
54
3V35V
电源接口
55
AREF
模拟输入信号参考电压
56
RESET
复位
32音乐播放模块选择
播放模块选择DFPlayer Mini款十分巧MP3播放模块单独接电源喇叭运作通连接串口运作仅直接硬解码MP3WMAWAV等格式插入TF卡驱动通ArduinoIO口指令控制完成音乐播放
音乐播放模块DFPlayer Mini外观脚介绍图33表33示：
图33 DFPlayer Mini模块
表33 DFPlayer Mini脚介绍
序号
脚名称
概述
备注
1
VCC
电源接口
输入33V5V
2
RX
串行输入
3
TX
串行输出
4
DAC_R
音频输出右声道
驱动音响耳机
5
DAC_L
音频输左右声道
驱动音响耳机
6
SPK_1
扬声器输出接口
驱动3W扬声器
7
GND
接接口
8
SPK_2
扬声器输出接口
驱动3W扬声器
9
BUSY
播放状态
10
USB
USB +DP
USB端口
11
USB +
USB DM
USB端口
12
ADKEY_2
AD端口2
触发播放第5段
13
ADKEY_1
AD端口1
触发播放第1段
14
IO_2
触发端口2
15
GND
接接口
16
IO_1
触发端口1
33语音识模块选择
设计语音识模块选择LD3320模块LD3220该模块控芯片必元器件集成块PCB板时芯片脚通排针引出十分方便连接方便面包板进行布线
LD3320运作原理实DAAD转换发出指令模拟信号模块接收转换信号模拟信号转换成数字信号处理处理数字信号转化模拟信号输出
LD3320模块特点：
（1） 模块LED指示灯通指示灯解模块否正常运行
（2） 高准确度语音识效果需进行录音训练
（3） 高编辑录入50条指令
（4） 录入识指令时行修改
（5） 模块芯片拥数模模数转换接口需接时存储器储存卡等RAMFlash实现机交互功
（6） 时支持串行连接行连接根实际需选择连接方式
（7） 需外接元件模块实现MP3播放功
语音模块LD3320外观连接引脚接口介绍图34表34示：
图34 LD3320模块
表34 LD3320引脚介绍
序号
名称
功介绍
1
33V
电源33V接口
2
GND
接接口
3
MISO
设备传输数
4
MOSI
发送数外围设备
5
SCK
步数传输时钟信号
6
NSS
步串行通讯片选信号（低电效）
7
IRQ
中断信号模块收声音产生降
8
WR
芯片写端口
9
RST
复位
图35 LD3320模块电路逻辑
开始麦克风采集器收集然数选择器MUX进行筛选然通AD转换进入步选择器进行信号选择终输出喇叭耳机等输出端口时钟信号行串行信号语音识运算器进行处理DA转换选择器输出输出端口
34显示模块选择
显示模块选择现屏幕广泛096寸OLED屏幕模块种屏幕模块分SPI接口IIC接口两种SPI接口需连接数字接口IIC连接模拟接口考虑接口数量限制选择IIC接口模块
IIC接口OLED显示模块特点：
（1） 需背光源（发光）度高视角广反应速度快
（2） 电源线外需两模拟口控制
IIC接口OLED外观引脚功图36表35示：
图36 OLED模块
表35 IIC接口OLED屏幕引脚介绍
引脚序号
引脚名称
功介绍
1
GND
接引脚
2
VCC
电源引脚（33V5V）
3
SCL
时钟引脚
4
SDA
数引脚
35手机控制模块选择
播放器够手机APP控制必须通红外蓝牙WIFI中种控制方式实现选择合适模块前需解种模块特点：
红外模块：光波进行数传播具方性穿非透明物体速度相较慢接收器连接设备
蓝牙模块：线电波传输数穿数非金属物体没方性传输距离概2050米相物联网WIFI模块功耗更低价格更低更加方便缺点物联网WIFI模块速度更慢信号距离受限
物联网WIFI模块：目前市面WiFi24Ghz50Ghz两频段两频段区传输速率快慢传输范围前者者传输速率更慢传输范围更作开发模块更24Ghz频段频段传输速率高达54Mbps传输范围达90余米WiFi频率更高覆盖范围更广许公场覆盖十分方便快捷设备够连接WiFiWiFi覆盖区域时联网WiFi家户装成消费者缺甚目前代网工具传输速率传输范围WiFi具十分明显优势
初想法通WIFI模块连接手机实现物联网控制播放器功Node MCU种WIFI模块单独作控制台控芯片ESP8266该模块ESP8266引脚接出极方便开发接线Node MCU模块图37示：
图37 Node MCU模块
续制作中发现选择物联网WIFI模块奢侈需简单少量传输数选择WIFI模块成高开发难度蓝牙模块更加困难重新选蓝牙模块HC06图38示：
图38 HC06蓝牙模块
HC06作设备接受指令作机作控制模块设备发送指令引脚介绍表36示：
表36 HC06蓝牙模块引脚介绍
引脚序号
引脚名称
功介绍
0
VCC
电源引脚
1
GND
接引脚
2
TXD
串行输出引脚
3
RXD
串行输入引脚
36结
章介绍次设计选择模块图表方式展示模块外观介绍模块特点接口功
4智播放器电路设计
41电路设计软件介绍
设计电路设计软件选择Altium Designer 20Altium DesignerProtelAltium公司开发款电子设计软件前者者升级版Altium Designer仅行集原理图设计PCB图设计电路仿真做模块封装等强功
智播放器该软件设计出模块原理图连接电路模块电路连接起设计完成电路连接程序设计实现功较易做出实物没考虑仿真
42播放模块电路设计
VCC端接5V电源RXTX引脚分接11K电阻保证电路正常工作接控制台TXRX引脚实现串口通讯
电路设计图41示：
图41播放模块电路
43语音控制模块电路设计
431电源电路设计
LD3320需33V电压工作常供电5V设计电路完成系统供电图42示：
图42 语音模块电源电路
432时钟电路设计
设计LD3320芯片必须连接外部时钟接受频率范围448MHz芯片部PLL频率合成器产生特定频率供部模块
设计448MHz源晶振连接31号引脚时钟电路中连接电容保证电路稳定图43图44示：
图43 LD3320时钟电路
图44 LD3320时钟电路
433复位电路设计
芯片复位信号必须VDDVDDAVDDIO稳定进行芯片正进行种运算复位信号恢复初始状态寄存器复位果没续指令（寄存器设置）复位芯片进入休眠状态CSB信号重新激活芯片进入工作状态芯片重启复位（RST）会稳定输出低电压开发者两脚连接 LED作芯片电指示（LD3320 测试板原理图示连接）直接两脚悬空
复位电路原理：键没时电源串联高电阻直接接通复位引脚相右边断路键时电源直接连接接端相复位引脚直接短路通种关系达复位功
设计复位电路图45示：
图45 LD3320 复位电路
434行接口电路设计
LD3320芯片控制台进行行连接行连接方法P0P7八输入输出口连接连接A0RDBWRBCSB4控制信号INTB中断信号接口
设计模块控制核心LD3320P0 ~ P7接电阻保护电路A0RBDWRBCSBRSTBMDINTB等脚设计连接电阻该电阻作拉电阻目保护电路稳定保证芯片控制端口信号稳定保证系统够稳定工作
行接口电路图46示：
图46 LD3320行接口电路
435串行接口电路设计
LD3320模块仅进行行连接够通串口连接控制台通信串口通信SDI输入引脚SDO输出引脚两SPI协议引脚外部CPU进行连接然接片选SCS时钟SCK完成
设计中引脚电路接拉电阻检测信号状态机稳定变成稳定5V电状态控制台够准确判断电否发生变化
串行接口电路图47示：
图47 LD3320串行接口电路
436语音模块滤波电路设计
接电源线路部分设计3联电容目滤电源中交流部分直流输出更加稳定达滤定噪音作
滤波电路图48示：
图48 LD3320滤波电路
437喇叭音量外部控制电路设计
喇叭音量外部电路调节喇叭音量声音放者缩倍数R2R1电阻改滑动变阻变电阻实现手动调节音量目图49示：
图49 LD3320喇叭音量外部控制电路
438麦克风偏置辅助电路设计
脚12（MBS）麦克风偏置需接RC电路保证输出浮动电压麦克风图410示：
图410 LD3320麦克风偏置辅助电路
439引脚
余引脚外接播放设备引脚MICPMICN分接麦克风输入正负端MBS麦克风偏置接口LINLLINR立体声左右声道输出SPOPSPON喇叭输出HPOLHPOR耳机输出左右声道LOUTLLOUTRLineOut输出左右声道脚电路设计电容滤交流作减少输出杂音
图411412示：
图411 LD3320引脚
图412 输出引脚电路
44显示模块电路设计
441串行电路设计
D1D2接入SDA接口中输入输出D0接入SCL时钟线条线组成IIC信号线
I2C 总线传送数首先送高位机发出启动信号SDASCL 高电期间高电跳变低电然机发送字节数数传送完毕机发出停止信号SDASCL 高电期间低电跳变高电
设计中电路连接两电阻拉电阻目保护电路稳定保证芯片控制端口信号稳定辅助系统稳定工作
串行电路图413示：
图413 OLED模块串行电路
442复位电路设计
电路中设计放置二极作相开关接通断开电容C7C7断开时RES直接接通电源复位C7导通时相RES短路
复位电路设计图414示：
图414 显示模块复位电路
443显示模块滤波电路设计
显示器模块中样接电源线路部分设计2联电容目滤电源中交流部分直流输出更加稳定显示更加稳定
显示模块滤波电路图415示：
图415 显示模块滤波电路
45蓝牙模块电路设计
451输入输出口电路设计
输入输出口加电阻达限流目防止IO口烧坏时PIO8输出口加发光二极起指示灯作
输入输出口电路图416示：
图416 HC06输入输出口电路
452蓝牙模块滤波电路设计
电路中设计C1C2两电解电容整流脉动直流电压变成稳定直流电压保证电路稳定
图417示：
图417 HC06滤波电路
理面电路中加入电容滤交流部分输出更加稳定直流图418419示：
图418 HC06滤波电路
图419 HC06滤波电路
453偏置电路设计
里设计两电阻分两三极基极提供偏置电压目三极提供正常工作点三极处放状态达放电路作
图420示：
图420 HC06偏置电路
46结
章设计全文重点简介绍设计软件详细讲解功模块电路设计包括播放模块语音模块显示模块蓝牙模块电路设计
5 接线调试
电路设计完成进行实物接线调试开始调试UNO板子进行调试面阶段设计时发现问题进行板子更换
DFPlayer接线完成录入程序模块够正常运行播放音乐实物图图51示：
图51 DFPlayer模块接线调试
然进行LD3320模块接线调试设计采LED灯测试模块否正常语音指令控制LED亮灭测试够成功控制图52示：
图52 LD3320模块接线调试
然行OLED模块测试接线烧录应程序确定模块正常图53示：
图53 OLED模块接线调试
行蓝牙模块测试蓝牙模块够正常运作成功连接手机图54图55示：
图54 HC06蓝牙模块接线调试
图55 HC06蓝牙模块连接手机
6结
61设计难易点总结
刚开始选择控制台时控制台十分陌生选择开发较简单Arduino开始解运作实现需功进行设计等查阅众知识坛许优秀文案初步解Arduino实现需功
设计程中较简单点选择模块化元件许复杂电路需设计Arduino开发软件Arduino IDE许例程简单快速确定模块否完许时候特熟悉Arduino误操作会导致元件损坏调试单模块时候较简单需考虑特定功接口数量否会足问题
开始遇较问题显示模块调试运行总法实现相关功查阅资料解显示模块分SPIIIC两种接口形式开始选SPI接口显示模块发现占数字接口模块没接口接线开始想更更接口Arduino mega开发板面解IIC接口形式显示模块需占两模拟接口实现显示功节省许数字接口
面遇问题模块连接起模块通Arduino交互
次fritzing软件设计连接电路时许模块元件没选择版fritzing已法创建新元件通办法设计出需元件模块通段时间学·····软件设计出需元件导入fritzing中Altium designer时遇样问题许元件模块没需找库行设计选取模块化东西网没相关库文件需行设计
初电路全部连接完毕开始整理优化电路电路起更整洁更清晰明
62设计创新点
（1） 语音操作控制播放器
（2） 手机APP控制网页控制播放器
（3） 实时显示播放信息等
（4） 更加性外观设计
（5） 预留接口扩展性强
63设计足点
（1） 设计功足模块化产品
（2） 显示屏太
（3） 语音控制录入指令较少
（4） 功少
64展
通次毕业设计解更关Arduino硬件电路知识学十分浅根说明懂事例电路做简单改动果完全需设计许存许问题然法独立硬件开发电路设计学会许没接触知识学会连接硬件查阅许优秀文献学术文等扩展眼界丰富知识储备重激起Arduino开发兴趣希够设计实方便产品
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[9] Bebyon D Phil Turner Susan Turner[M] Designing Interactive Systems Pearson Education Limited2005
[10]Igoe T Making Things Talk Using sensors Networks and Arduino to see hear and feel your world[M] Make Books 2011
[11]Simon Monk著创客电子电子制作DIY指南[M]孙宇译民邮电出版社2014
致谢
次毕业设计边实边抽时间完成开始感觉负担十分重着越越解产品发现硬件种法提起产品设计兴趣完成整毕设回整程感慨良
开始想设计智播放器时候满腔热血想更更功选材时迷茫手知措时莫伟强老师许建议许设计思路教导查阅学相关优秀文文章告诉相关学台少走许弯路开始找方毕设开始走正轨期间莫伟强老师时刻提醒督促时完成务设计途中遇问题辅导解决文注意事项排版格式等时交代清楚甚设计失信心迷茫时老师耐心劝导该正确进行次十分感激莫伟强老师毕设程中帮助成功完成次毕业设计
次感谢组员期间相互鼓励相互帮助遇问题解决分摊许烦恼果组员相互配合单法做出整产品
学四年真眨眼回头幸福仿佛昨天刚刚入学幸成班委学信感谢四年稳度班委班导辅导员背默默付出感谢北理工读书父母背条件支持感谢感谢帮助
附录1 硬件相关图
图Alitum Designer中LD3320语音模块原理图：
图Alitum Designer中OLED显示模块原理图：
图Alitum Designer中HC06蓝牙模块原理图：
附录2 英文文献
附录3 英文文献翻译
1 概述
Arduino Uno单片机ATmega328基础集成开发环境台14数字输入输出针(6作PWM输出)6模拟输入16 兆赫陶瓷谐振器USB连接电源接口ICSP头重置钮包含需支持单片机简单连接台计算机USB电缆权力ACtoDC适配器电池开始
Arduino Uno前板处FTDI USBtoserial驱动芯片取代 Atmega16U2 (Atmega8U2版R2)编程USBtoserial转换器
版2 UNO板电阻器8 u2 HWB接更容易投入DFU模式版3UNO新特点：10引出线添加SDAsci引脚附两新针放复位IOREF适应板子提供电压Arduino运行33 v5 v电源操作未兼容AVR板子第二未连接引脚留未更强复位电路
接口16 u2取代8 u2Uno意味着命名纪念Arduino意利发布10Uno10版Arduino参考版改进Arduino板子前版相Uno新系列USB Arduino电路板Arduino台参考模型
2 总结
微控制器：ATmega328
工作电压：5伏
输入电压(推荐)： 712V
输入电压(限制) ：620V
数字I O针：14(6提供PWM输出)
模拟输入插脚：6
I O直流电流 ：40毫安
直流电流33 v引脚：50毫安
存：32 KB(ATmega328)引导装载程序05 KB
静态存储器：2 KB(ATmega328)
Eepm：1 KB(ATmega328)
时钟速度：16 兆赫
长度：686毫米
宽度：534毫米
重量：25克
3 电源
Arduino Uno通USB连接外部供电电源电源动选中
外部(nonUSB)电源ACtoDC适配器(wallwart)电池适配器连接通连接21毫米接口centerpositive插进板子电源电源中插入电源接Vin引脚板子操作外部供应6 20伏然果提供少7 v 5 v供应板子会稳定果超12 v电压调节器热损坏推荐范围7 12伏特
31 电源插脚
Arduino电路板输入电压时候外部电源(USB连接监5伏特电源)电源电压通引脚者通电源接口提供通引脚问引脚输出5 v电输出板子电源直流电源提供(7 12 v)USB连接器(5 v)板子VIN引脚(712V)提供电压低5 v损害板子建议板子产生33v电压输出电流50 mA接面引脚IOREF销Arduino电路板提供单片机运行基准电压正确配置盾阅读IOREF电压选择适电源译者输出电压5 v33 v
311 存
ATmega32832 KB(引导装载程序05 KB)拥2 KBSRAM1 KB 存储(读写存储库)
32 输入输出
14数字针Uno作输入输出pinMode()digitalWrite()digitalRead()函数5伏特操作接口提供接收40 mA部拉电阻(默认断开连接)20 50 KΩ外针专门函数
0(RX)1(TX)接收(RX)(TX)TTL串口传输数引脚连接相应引脚 ATmega8U2USBtoTTL串行芯片
外部中断23针触发中断配置拉低值升降改变值attachInterrupt()功细节
PWM35691011提供8位PWM输出analogWrite()功
SPI10(SS)11(MOSI)12(MISO)13(SCK)针支持SPI通信SPI库
LED13置LED数字引脚连接13电高值时LED亮电低时灭
Uno 板子6模拟输入贴A0A5提供10位值(1024值)默认情况测量5伏然改变端AREF引脚范围analogReference()函数外针专门功
TWIA4SDA销A5SCL引脚支持TWI通信线库引脚板子
AREF参考电压模拟输入analogReference()REST条线拉低单片机复位通常添加重置钮复位Arduino引脚图ATmega328原理图Atmega8引脚图168328相
4 通信
Arduino Uno许方式计算机通信Arduino微控制器 ATmega328提供UART TTL(5 v)串行通信数字针0(RX)1(TX) ATmega16U2板子USB串行通信显示虚拟com端口软件电脑16 u2固件标准USB串口驱动程序需外部驱动然Windowsinf文件必需Arduino软件包括串行监视器允许发送简单文数Arduino板子发送数传输通USBtoserial芯片USB连接计算机串行通信(针01)RXTX 发光二极板子flash
SoftwareSerial库允许串行通信板子引脚
ATmega328支持 I2C(TWI)SPI通信Arduino软件包括线库简化 I2C总线文档获取详细信息SPI通信SPI图书馆
41 编程：
Arduino UnoArduino程序软件(载)工具>板菜单中选择Arduino Uno(根单片机董事会)详情请参阅参考教程
ATmega328Arduino Uno引导装载程序允许您传新代码没外部硬件程序员原沟通 STK500协议(参考C头文件)
绕引导装载程序程序单片机通ICSP(软件串行编程)标题Arduino ISP相似请参阅指令获取详细信息
ATmega16U2(8 u2 rev1rev2板子)固件源代码 ATmega16U2加载 8 u2 DFU引导装载程序激活
Rev1板子连接焊跳线板子然重置8 u2
Rev2板子电阻8 u216u2 HWB线更容易进入DFU模式
然您atmel公司转换软件(Windows)DFU程序员(Mac OS XLinux)加载新固件者ISP头外部程序员(DFU引导装载程序重写)户教程获更信息
5 动复位（软件）
相载时需物理键传文件前Arduino Uno设计连接计算机运行软件复位硬件流控制线路(DTR) ATmega8U2 16 u2连接重置 ATmega328通100微法电容器线断开(低)重置行滴足够长时间重置芯片Arduino软件功允许您传代码需传钮Arduino环境意味着引导装载程序较短超时DTR协调降低传开始
设置含义Uno时连接台计算机运行Mac OS XLinux重置次连接软件(通USB接口)列半秒钟左右Uno引导装载程序正运行程序已设定忽略错误数(传新代码)连接开会拦截前字节数发送板子果务运行板子收次性配置数时首先开始确保发送数前软件进行通讯等第二开连接
Uno包含踪器减少禁动重置衬垫两侧踪焊接起重新启信息RESETEN标签通5V重置线接110欧姆电阻您禁动重置（坛里思路获取详细信息）
51 USB电流保护
Arduino Uno复位polyfuse快速切断载电流保护电脑USB接口数电脑提供部保护融合提供更层保护果超500 mA应USB端口保险丝会动中断连接直短载
52 物理特性
Uno PCB长度宽度分2721英寸带USB连接器扩展出电源接口四螺丝孔允许板子固定表面桌子注意数字针间距离78 160 mil(016)引脚没100 mil间距
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功智播放器—电路设计
学 院：
专 业：
姓 名：
指导老师：
工业动化学院
机械电子工程
叶华坤
学 号：
职 称：
160404102573
莫伟强
讲师
中国·珠海
二○二〇年五月
诚信承诺书
郑重承诺：承诺呈交毕业设计功智播放器—电路设计指导教师指导独立开展研究取成果文中引观点材料均文序列出参考文献设计数真实
承诺签名： 叶华坤
日期： 2020 年 4 月 21日
功智播放器电路设计
摘
设计功智播放器拥种控制方式播放器分键控制语音控制手机APP控制文介绍功智播放器模块电路设计选择控制台Arduino mega 2560根需实现功选取拥需功模块需播放功模块DFPlayer Mini喇叭二需语音交互方式控制播放器选择语音识模块LD3320三手机APP方式控制播放器选HC06蓝牙模块需目前正播放执行歌曲务等显示出选择IIC接口096寸OLED选择原件学模块指导书设计电路检验测试电路否正确
关键词：Arduino mega 2560智播放语音交互手机控制OLED显示电路设计
Multifunctional smart player – Circuit design
Abstract
The multifunctional smart player designed in this paper has a variety of control modes including key control voice control and mobile app control This paper mainly introduces the circuit design of each module used in the multifunctional intelligent player The selected control platform is Arduino Mega 2560 and the modules with the required functions are selected according to the functions to be realized First dfplayer module with playback function is required Mini and loudspeaker second the player needs to be controlled by voice interaction so the voice recognition module ld3320 is selected third the player needs to be controlled by mobile app so the hc06 Bluetooth module is selected finally the songs and tasks that are currently playing and executing need to be displayed so the 096 inch OLED of IIC interface is selected After selecting the original learn the module instruction and design the circuit and finally check whether the test circuit is correct
Keyword ArduinoSmart playVoice interactionMobile controlOLED displayCircuit design
目 录
1绪 1
11研究背景意义 1
111研究背景 1
112 次设计意义 1
12国外现状 2
13发展趋势 2
14研究容目标 3
15结 3
2智播放器方案设计 4
21设计概述 4
22设计求 4
23设计方案 5
231设计步骤 5
232运作流程图 5
24结 6
3智播放器相关硬件 7
31控制台选择 7
32音乐播放模块选择 10
33语音识模块选择 11
34显示模块选择 13
35手机控制模块选择 14
36结 16
4智播放器电路设计 17
41电路设计软件介绍 17
42播放模块电路设计 17
43语音控制模块电路设计 18
431电源电路设计 18
432时钟电路设计 18
433复位电路设计 19
434行接口电路设计 20
435串行接口电路设计 20
436语音模块滤波电路设计 21
437喇叭音量外部控制电路设计 21
438麦克风偏置辅助电路设计 22
439引脚 22
44显示模块电路设计 24
441串行电路设计 24
442复位电路设计 24
443显示模块滤波电路设计 25
45蓝牙模块电路设计 25
451输入输出口电路设计 25
452蓝牙模块滤波电路设计 26
453偏置电路设计 27
46结 28
5 接线调试 29
6结 32
61设计难易点总结 32
62设计创新点 33
63设计足点 33
64展 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
11研究背景意义
111研究背景
2020年天着科技高速发展生活品质提高功单设计古板没特色电子产品已消费者青睐更加高端化智化性化新颖化产品消费者追捧赞许产品仅提高体验更开阔眼界未产品发展风标
现MP3播放器没机械结构控制芯片元件等制作起十分方便十分巧做出许精致外观低技术门槛许厂商拥制作条件正简单巧许厂家开始争相模仿制作功十分单播放音乐控制方式触碰操作实绝数情况满足享受音乐需求选择追求更体验远距离进行操作需余动作达控制目选LD3320语音控制模块ESP8266互联网开发模块两模块体积功强两模块加入播放器中弥补操作方式单缺陷时提高产品体验
调查186消费者购买MP3播放器会优先考虑性价164消费者会选择更音质播放器年龄1830岁流消费者群体中超90消费者会选择品牌播放器产品功选择男性消费者超50会选择功更更强播放器女性消费者30左右会选择种播放器通调查知消费者更喜欢功音乐播放器：进行蓝牙连接功蓝牙耳机功歌曲搜索功更操作方式等功
112 次设计意义
电子产品着巨市场消费前景更功更加新颖电子产品更受消费者青睐设计面满足简易功单播放器消费者现市场许MP3播放器巧便携外观吸睛品牌吸引音质出色点功单单模块控制文设计出款基Arduino功智播放器单控制方式基础增加种新控制方式MP3播放器更加高级化乐趣化通需实现功解工作原理选取购买相应模块设计出款够通键控制语音控制手机APP控制功播放器实现种方式控制产品更加操作性玩性提升消费者体验满足消费者产品更高需求
12国外现状
现种样新奇高科技产品叹观止出许年MP3播放器现状呢？2020年天相信位成年拥手机高中生甚初中生拥部手机手机拥播放音乐功更强功MP3现状十分乐观国国外会购买播放器越越少追求音质音乐发烧友没购买手机青少年会选择购买现音乐播放器消费者没足够吸引力没竞争力造成现状
MP3购买选择领域国产MP3国外品牌更加优势占例更MP3播放器制作十分简单技术含量低没学相关知识着网资料配合相应模块十分轻松做出播放器具利关系加更加便宜价格国MP3播放器占绝部分国市场统计70消费者选择购买国播放器许国外播放器相国播放器技术更加成熟音质更加优秀绝部分说非常难分辨音质坏价格更加低廉国播放器成消费者首选
13发展趋势
现阶段智产品应范围太普智产品户较热爱体验新鲜事物年轻群体绝部分中老年太认智产品愿意学等太普认两点：第技术够成熟智产品起普通功产品操作更加复杂体验达预期甚更加复杂第二价格较普通种类产品更加昂贵技术够成熟导致价格高智播放器相普通播放器贵少体验提升少消费者觉值花更钱买智播放器
科技正高速发展智技术会更加成熟会带更商业市场带动更产业发展技术成熟普价格必会便宜许体验会更层届时智设备必众走众设计智播放器现阶段成较高制作较难相信未技术更加成熟智必更加性化更懂消费者需什价格会更加低廉着科技发展智产品发展普必然趋势
14研究容目标
设计选研发较简易Arduino作开发台选择播放模块DFPlayer Mini语音识模块LD3320蓝牙模块HC06配块096寸OLED显示屏模块显示相关容
设计体程：先学Arduino 相应模块硬件知识ArduinoDFPlayer Mini模块钮设计简易播放器然Altium Designer进行电路设计电路图进行测试确认连接误配合组员程序简单实现播放功次结合LD3320语音模块DFPlayer Mini模块设计电路测试制作简易语音控制播放器配合HC06蓝牙模块OLED显示屏实现功调试行开始整理优化方案做出实物
次设计需完成目标：
（1） 浏览相关网站学相关硬件知识
（2） Altium Designer设计测试相关硬件电路图
（3） 硬件连接起设计电路图
（4） 画出原理图
（5） 进行实物连接进行测试
（6） 做出实物
15结
章智播放器研究背景国外现状发展趋势进行分析确定设计研究程需实现目标
2智播放器方案设计
根设计容分Arduino控制台音乐播放模块语音识模块显示模块蓝牙模块
21设计概述
市面许种音乐播放器总说纳两种种电触发触发次播放首歌种程序控制程序控制触发播放电触发模块般控制音乐少程序控制触发模块控制更音乐科技较发达操作麻烦存储量少电模块适合制作智播放器选择延展性更强程序控制模块
普通音乐播放器述模块完成需实现更功需控制台实现选择操作简易手迅速Arduino作控制台时根需功选择相应模块：进行语音识LD3320语音模块显示相关数096OLED显示屏连接手机HC06蓝牙模块模块较常相关功模块时具备操作性延展性
22设计求
控制台Arduino烧录相应程序代码完成设计功相应程序编写软件Arduino IDE显示实时传输数输入相应指令做出相应动作设计需功功：
（1） 音乐播放功通DFPlayer模块Arduino台串口通信实现Arduino台控制音乐播放时加入键元件实现键控制音乐播放暂停曲曲等功
（2） 语音控制功者说出相关指令LD3320采集处理者发出指令传输控制台控制台发出相关指令相应模块实现语音控制
（3） 手机APP控制功产品通蓝牙连接手机手机APP实现产品控制
（4） 显示功显示前播放器音乐相关信息
（5） 剩IO口模拟口扩展更功换更显示屏存储识更语音指令模块更音质解析模块等
23设计方案
231设计步骤
整产品设计分三阶段
第阶段解模块硬件知识熟知运作原理设计出单独运行电路模块单独测试确认模块否完够实现需功
第二阶段逐步实现功先做Arduino控制简易播放器设计连接电路够播放音乐完成第步然配合语音模块重新设计两模块配合电路尝试语音键控制两种方式控制播放器模块结合起设计整智播放器电路连接尝试实现功
第三阶段设计电路进行优化争取做出实物
232运作流程图
智播放器运作流程图图21示：
键指令
Arduino UNO
HR06
OLED
LD3320
DFPlayer
语音指令
蓝牙指令
图21 智播放器运作流程图
设计智播放器种控制方法：
（1） 键控制键连接Arduino台数字引脚通键触发实现控制播放首首开始暂停等功
（2） 语音指令控制者说出应指令LD3320语音模块接受指令传递Arduino控制台台会收发出相应指令控制DFPlayer
（3） 手机APP控制设置HR06蓝牙模块连接手机蓝牙手机APP发出指令HR06模块接收指令发送Arduino控制台台发出指令实现手机APP控制
24结
章智播放器设计概述求进行阐述讲述设计基思路运作流程
3智播放器相关硬件
章节设计硬件进行介绍介绍包括控制台Arduino mega2560音乐播放模块DFPlayer Mini语音识模块LD3320显示模块096寸OLED屏幕蓝牙模块HC06
31控制台选择
Arduino开源控制台具C语言JavaProcessingWiring等相似开发环境够Arduino语言FlashProcessing等软件合作开发产品仅原理图电路图库文件开发软件开源程序语言十分容易手简单清晰Arduino单独电脑交互运行传感器模块运作通程序控制实现相关功
Arduino硬件许型号开始选择Arduino UNO作开发台块开发板Atmel Atmega 328作控芯片拥D0D1314数字引脚引脚输出高低电中引脚拥特殊功01引脚分RXTX35691011数字引脚实现PWM输出仅输出高低电输出调制信号A0A56模拟输出口(中A4A5支持输出分SDASDL功）电源接口GND接口RST接口等图31示：
图31 Arduino UNO台
程中遇两问题：
（1） 数字IO口数量够
（2） 台存足
解决述两问题选择Arduino mega2560作控制台相较UNO台mega2560拥达05354数字输入输出口中15数字输入输出口实现PWM脉输出A0A1516模拟输入输出口4RXTX串口16MHz晶振USB连接口电池接口ICSP头RST钮等
Arduino Mega 2560基ATmega2560微控制板mega升级版Mega 2560前板子：没FTDI USBtoserial驱动芯片ATmega16U2编程作USBtoserial传输器（V1版8U2）
Arduino Mega 2560总结表31示：
表31 Arduino Mega 2560 总结
控制器
ATmega2560
工作电压
5V
输入电压
712V
数字IO口数量
54（15PWM输出）
模拟口数量
16
IO口直流电流
40mA
33V口直流电流
50mA
闪存（Flash Memory）
256 KB（中8 KB作bootloader）
静态存储器（SRAM）
8 KB
EEPROM
4 KB
时钟
16 MHz
Arduino mega2560外观图引脚功分图32表32示：
图32 Arduino mega2560台
表32 Arduino mega2560 引脚介绍
引脚序号
引脚名称
功描述
01
D0(RX)D1(TX)
串口通讯
23
INT0INT1
外部中断
2 ~ 13
PWM脉调制口
PWM信号输出
1415
D15(RX)D14(TX)
串口通讯
1617
D17(RX)D16(TX)
串口通讯
1819
D19(RX)D18(TX)
串口通讯
18192021
INT5INT4INT3INT2
外部中断
20
SDA
传输数通讯线
21
SCL
步数传输时钟线
22 ~ 43
D22 ~ D43
数字输入输出口
444546
PWM脉调制口
PWM信号输出
474849
D47D48D49
数字输入输出口
50
MISO
设备传输数
51
MOSI
发送数外围设备
52
SCK
步数传输时钟信号
53
SS
设备信号
A0 ~ A15
ADC（数模转换器）模拟接口
够读取模拟电压模拟信号转变数字信号时作数字输入者输出
54
3V35V
电源接口
55
AREF
模拟输入信号参考电压
56
RESET
复位
32音乐播放模块选择
播放模块选择DFPlayer Mini款十分巧MP3播放模块单独接电源喇叭运作通连接串口运作仅直接硬解码MP3WMAWAV等格式插入TF卡驱动通ArduinoIO口指令控制完成音乐播放
音乐播放模块DFPlayer Mini外观脚介绍图33表33示：
图33 DFPlayer Mini模块
表33 DFPlayer Mini脚介绍
序号
脚名称
概述
备注
1
VCC
电源接口
输入33V5V
2
RX
串行输入
3
TX
串行输出
4
DAC_R
音频输出右声道
驱动音响耳机
5
DAC_L
音频输左右声道
驱动音响耳机
6
SPK_1
扬声器输出接口
驱动3W扬声器
7
GND
接接口
8
SPK_2
扬声器输出接口
驱动3W扬声器
9
BUSY
播放状态
10
USB
USB +DP
USB端口
11
USB +
USB DM
USB端口
12
ADKEY_2
AD端口2
触发播放第5段
13
ADKEY_1
AD端口1
触发播放第1段
14
IO_2
触发端口2
15
GND
接接口
16
IO_1
触发端口1
33语音识模块选择
设计语音识模块选择LD3320模块LD3220该模块控芯片必元器件集成块PCB板时芯片脚通排针引出十分方便连接方便面包板进行布线
LD3320运作原理实DAAD转换发出指令模拟信号模块接收转换信号模拟信号转换成数字信号处理处理数字信号转化模拟信号输出
LD3320模块特点：
（1） 模块LED指示灯通指示灯解模块否正常运行
（2） 高准确度语音识效果需进行录音训练
（3） 高编辑录入50条指令
（4） 录入识指令时行修改
（5） 模块芯片拥数模模数转换接口需接时存储器储存卡等RAMFlash实现机交互功
（6） 时支持串行连接行连接根实际需选择连接方式
（7） 需外接元件模块实现MP3播放功
语音模块LD3320外观连接引脚接口介绍图34表34示：
图34 LD3320模块
表34 LD3320引脚介绍
序号
名称
功介绍
1
33V
电源33V接口
2
GND
接接口
3
MISO
设备传输数
4
MOSI
发送数外围设备
5
SCK
步数传输时钟信号
6
NSS
步串行通讯片选信号（低电效）
7
IRQ
中断信号模块收声音产生降
8
WR
芯片写端口
9
RST
复位
图35 LD3320模块电路逻辑
开始麦克风采集器收集然数选择器MUX进行筛选然通AD转换进入步选择器进行信号选择终输出喇叭耳机等输出端口时钟信号行串行信号语音识运算器进行处理DA转换选择器输出输出端口
34显示模块选择
显示模块选择现屏幕广泛096寸OLED屏幕模块种屏幕模块分SPI接口IIC接口两种SPI接口需连接数字接口IIC连接模拟接口考虑接口数量限制选择IIC接口模块
IIC接口OLED显示模块特点：
（1） 需背光源（发光）度高视角广反应速度快
（2） 电源线外需两模拟口控制
IIC接口OLED外观引脚功图36表35示：
图36 OLED模块
表35 IIC接口OLED屏幕引脚介绍
引脚序号
引脚名称
功介绍
1
GND
接引脚
2
VCC
电源引脚（33V5V）
3
SCL
时钟引脚
4
SDA
数引脚
35手机控制模块选择
播放器够手机APP控制必须通红外蓝牙WIFI中种控制方式实现选择合适模块前需解种模块特点：
红外模块：光波进行数传播具方性穿非透明物体速度相较慢接收器连接设备
蓝牙模块：线电波传输数穿数非金属物体没方性传输距离概2050米相物联网WIFI模块功耗更低价格更低更加方便缺点物联网WIFI模块速度更慢信号距离受限
物联网WIFI模块：目前市面WiFi24Ghz50Ghz两频段两频段区传输速率快慢传输范围前者者传输速率更慢传输范围更作开发模块更24Ghz频段频段传输速率高达54Mbps传输范围达90余米WiFi频率更高覆盖范围更广许公场覆盖十分方便快捷设备够连接WiFiWiFi覆盖区域时联网WiFi家户装成消费者缺甚目前代网工具传输速率传输范围WiFi具十分明显优势
初想法通WIFI模块连接手机实现物联网控制播放器功Node MCU种WIFI模块单独作控制台控芯片ESP8266该模块ESP8266引脚接出极方便开发接线Node MCU模块图37示：
图37 Node MCU模块
续制作中发现选择物联网WIFI模块奢侈需简单少量传输数选择WIFI模块成高开发难度蓝牙模块更加困难重新选蓝牙模块HC06图38示：
图38 HC06蓝牙模块
HC06作设备接受指令作机作控制模块设备发送指令引脚介绍表36示：
表36 HC06蓝牙模块引脚介绍
引脚序号
引脚名称
功介绍
0
VCC
电源引脚
1
GND
接引脚
2
TXD
串行输出引脚
3
RXD
串行输入引脚
36结
章介绍次设计选择模块图表方式展示模块外观介绍模块特点接口功
4智播放器电路设计
41电路设计软件介绍
设计电路设计软件选择Altium Designer 20Altium DesignerProtelAltium公司开发款电子设计软件前者者升级版Altium Designer仅行集原理图设计PCB图设计电路仿真做模块封装等强功
智播放器该软件设计出模块原理图连接电路模块电路连接起设计完成电路连接程序设计实现功较易做出实物没考虑仿真
42播放模块电路设计
VCC端接5V电源RXTX引脚分接11K电阻保证电路正常工作接控制台TXRX引脚实现串口通讯
电路设计图41示：
图41播放模块电路
43语音控制模块电路设计
431电源电路设计
LD3320需33V电压工作常供电5V设计电路完成系统供电图42示：
图42 语音模块电源电路
432时钟电路设计
设计LD3320芯片必须连接外部时钟接受频率范围448MHz芯片部PLL频率合成器产生特定频率供部模块
设计448MHz源晶振连接31号引脚时钟电路中连接电容保证电路稳定图43图44示：
图43 LD3320时钟电路
图44 LD3320时钟电路
433复位电路设计
芯片复位信号必须VDDVDDAVDDIO稳定进行芯片正进行种运算复位信号恢复初始状态寄存器复位果没续指令（寄存器设置）复位芯片进入休眠状态CSB信号重新激活芯片进入工作状态芯片重启复位（RST）会稳定输出低电压开发者两脚连接 LED作芯片电指示（LD3320 测试板原理图示连接）直接两脚悬空
复位电路原理：键没时电源串联高电阻直接接通复位引脚相右边断路键时电源直接连接接端相复位引脚直接短路通种关系达复位功
设计复位电路图45示：
图45 LD3320 复位电路
434行接口电路设计
LD3320芯片控制台进行行连接行连接方法P0P7八输入输出口连接连接A0RDBWRBCSB4控制信号INTB中断信号接口
设计模块控制核心LD3320P0 ~ P7接电阻保护电路A0RBDWRBCSBRSTBMDINTB等脚设计连接电阻该电阻作拉电阻目保护电路稳定保证芯片控制端口信号稳定保证系统够稳定工作
行接口电路图46示：
图46 LD3320行接口电路
435串行接口电路设计
LD3320模块仅进行行连接够通串口连接控制台通信串口通信SDI输入引脚SDO输出引脚两SPI协议引脚外部CPU进行连接然接片选SCS时钟SCK完成
设计中引脚电路接拉电阻检测信号状态机稳定变成稳定5V电状态控制台够准确判断电否发生变化
串行接口电路图47示：
图47 LD3320串行接口电路
436语音模块滤波电路设计
接电源线路部分设计3联电容目滤电源中交流部分直流输出更加稳定达滤定噪音作
滤波电路图48示：
图48 LD3320滤波电路
437喇叭音量外部控制电路设计
喇叭音量外部电路调节喇叭音量声音放者缩倍数R2R1电阻改滑动变阻变电阻实现手动调节音量目图49示：
图49 LD3320喇叭音量外部控制电路
438麦克风偏置辅助电路设计
脚12（MBS）麦克风偏置需接RC电路保证输出浮动电压麦克风图410示：
图410 LD3320麦克风偏置辅助电路
439引脚
余引脚外接播放设备引脚MICPMICN分接麦克风输入正负端MBS麦克风偏置接口LINLLINR立体声左右声道输出SPOPSPON喇叭输出HPOLHPOR耳机输出左右声道LOUTLLOUTRLineOut输出左右声道脚电路设计电容滤交流作减少输出杂音
图411412示：
图411 LD3320引脚
图412 输出引脚电路
44显示模块电路设计
441串行电路设计
D1D2接入SDA接口中输入输出D0接入SCL时钟线条线组成IIC信号线
I2C 总线传送数首先送高位机发出启动信号SDASCL 高电期间高电跳变低电然机发送字节数数传送完毕机发出停止信号SDASCL 高电期间低电跳变高电
设计中电路连接两电阻拉电阻目保护电路稳定保证芯片控制端口信号稳定辅助系统稳定工作
串行电路图413示：
图413 OLED模块串行电路
442复位电路设计
电路中设计放置二极作相开关接通断开电容C7C7断开时RES直接接通电源复位C7导通时相RES短路
复位电路设计图414示：
图414 显示模块复位电路
443显示模块滤波电路设计
显示器模块中样接电源线路部分设计2联电容目滤电源中交流部分直流输出更加稳定显示更加稳定
显示模块滤波电路图415示：
图415 显示模块滤波电路
45蓝牙模块电路设计
451输入输出口电路设计
输入输出口加电阻达限流目防止IO口烧坏时PIO8输出口加发光二极起指示灯作
输入输出口电路图416示：
图416 HC06输入输出口电路
452蓝牙模块滤波电路设计
电路中设计C1C2两电解电容整流脉动直流电压变成稳定直流电压保证电路稳定
图417示：
图417 HC06滤波电路
理面电路中加入电容滤交流部分输出更加稳定直流图418419示：
图418 HC06滤波电路
图419 HC06滤波电路
453偏置电路设计
里设计两电阻分两三极基极提供偏置电压目三极提供正常工作点三极处放状态达放电路作
图420示：
图420 HC06偏置电路
46结
章设计全文重点简介绍设计软件详细讲解功模块电路设计包括播放模块语音模块显示模块蓝牙模块电路设计
5 接线调试
电路设计完成进行实物接线调试开始调试UNO板子进行调试面阶段设计时发现问题进行板子更换
DFPlayer接线完成录入程序模块够正常运行播放音乐实物图图51示：
图51 DFPlayer模块接线调试
然进行LD3320模块接线调试设计采LED灯测试模块否正常语音指令控制LED亮灭测试够成功控制图52示：
图52 LD3320模块接线调试
然行OLED模块测试接线烧录应程序确定模块正常图53示：
图53 OLED模块接线调试
行蓝牙模块测试蓝牙模块够正常运作成功连接手机图54图55示：
图54 HC06蓝牙模块接线调试
图55 HC06蓝牙模块连接手机
6结
61设计难易点总结
刚开始选择控制台时控制台十分陌生选择开发较简单Arduino开始解运作实现需功进行设计等查阅众知识坛许优秀文案初步解Arduino实现需功
设计程中较简单点选择模块化元件许复杂电路需设计Arduino开发软件Arduino IDE许例程简单快速确定模块否完许时候特熟悉Arduino误操作会导致元件损坏调试单模块时候较简单需考虑特定功接口数量否会足问题
开始遇较问题显示模块调试运行总法实现相关功查阅资料解显示模块分SPIIIC两种接口形式开始选SPI接口显示模块发现占数字接口模块没接口接线开始想更更接口Arduino mega开发板面解IIC接口形式显示模块需占两模拟接口实现显示功节省许数字接口
面遇问题模块连接起模块通Arduino交互
次fritzing软件设计连接电路时许模块元件没选择版fritzing已法创建新元件通办法设计出需元件模块通段时间学·····软件设计出需元件导入fritzing中Altium designer时遇样问题许元件模块没需找库行设计选取模块化东西网没相关库文件需行设计
初电路全部连接完毕开始整理优化电路电路起更整洁更清晰明
62设计创新点
（1） 语音操作控制播放器
（2） 手机APP控制网页控制播放器
（3） 实时显示播放信息等
（4） 更加性外观设计
（5） 预留接口扩展性强
63设计足点
（1） 设计功足模块化产品
（2） 显示屏太
（3） 语音控制录入指令较少
（4） 功少
64展
通次毕业设计解更关Arduino硬件电路知识学十分浅根说明懂事例电路做简单改动果完全需设计许存许问题然法独立硬件开发电路设计学会许没接触知识学会连接硬件查阅许优秀文献学术文等扩展眼界丰富知识储备重激起Arduino开发兴趣希够设计实方便产品
参考文献
[1] [澳]John Boxall 著 翁凯 译动手玩转Arduino 北京：民邮电出版社2014年1月：204210
[2]石慧创客入门—Arduino智电路设计[M]海：科技教育出版社社201606
[3]风筝Arduino UNO开发板硬件设计全解析[EBOL]
httpswwwyiboardcomthread81011html2018416
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[5] 缪璐璐 基Arduino台开发交互式产品原型研究[D] [硕士学位文] 海 海交通学 2013
[6] 杜志超高 立网络音乐媒体播放器发展趋势[J]北京邮电学学报201315(1)2021
[7] 赵云娥吴振强Arduino 助力美生活—音乐播放器设计例[J]甘肃科技横201645（10）：2325
[8] 张翼英杨巨成李卉等 物联2012网导[M] 北京：中国水利水电出版2012
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[11]Simon Monk著创客电子电子制作DIY指南[M]孙宇译民邮电出版社2014
致谢
次毕业设计边实边抽时间完成开始感觉负担十分重着越越解产品发现硬件种法提起产品设计兴趣完成整毕设回整程感慨良
开始想设计智播放器时候满腔热血想更更功选材时迷茫手知措时莫伟强老师许建议许设计思路教导查阅学相关优秀文文章告诉相关学台少走许弯路开始找方毕设开始走正轨期间莫伟强老师时刻提醒督促时完成务设计途中遇问题辅导解决文注意事项排版格式等时交代清楚甚设计失信心迷茫时老师耐心劝导该正确进行次十分感激莫伟强老师毕设程中帮助成功完成次毕业设计
次感谢组员期间相互鼓励相互帮助遇问题解决分摊许烦恼果组员相互配合单法做出整产品
学四年真眨眼回头幸福仿佛昨天刚刚入学幸成班委学信感谢四年稳度班委班导辅导员背默默付出感谢北理工读书父母背条件支持感谢感谢帮助
附录1 硬件相关图
图Alitum Designer中LD3320语音模块原理图：
图Alitum Designer中OLED显示模块原理图：
图Alitum Designer中HC06蓝牙模块原理图：
附录2 英文文献
附录3 英文文献翻译
1 概述
Arduino Uno单片机ATmega328基础集成开发环境台14数字输入输出针(6作PWM输出)6模拟输入16 兆赫陶瓷谐振器USB连接电源接口ICSP头重置钮包含需支持单片机简单连接台计算机USB电缆权力ACtoDC适配器电池开始
Arduino Uno前板处FTDI USBtoserial驱动芯片取代 Atmega16U2 (Atmega8U2版R2)编程USBtoserial转换器
版2 UNO板电阻器8 u2 HWB接更容易投入DFU模式版3UNO新特点：10引出线添加SDAsci引脚附两新针放复位IOREF适应板子提供电压Arduino运行33 v5 v电源操作未兼容AVR板子第二未连接引脚留未更强复位电路
接口16 u2取代8 u2Uno意味着命名纪念Arduino意利发布10Uno10版Arduino参考版改进Arduino板子前版相Uno新系列USB Arduino电路板Arduino台参考模型
2 总结
微控制器：ATmega328
工作电压：5伏
输入电压(推荐)： 712V
输入电压(限制) ：620V
数字I O针：14(6提供PWM输出)
模拟输入插脚：6
I O直流电流 ：40毫安
直流电流33 v引脚：50毫安
存：32 KB(ATmega328)引导装载程序05 KB
静态存储器：2 KB(ATmega328)
Eepm：1 KB(ATmega328)
时钟速度：16 兆赫
长度：686毫米
宽度：534毫米
重量：25克
3 电源
Arduino Uno通USB连接外部供电电源电源动选中
外部(nonUSB)电源ACtoDC适配器(wallwart)电池适配器连接通连接21毫米接口centerpositive插进板子电源电源中插入电源接Vin引脚板子操作外部供应6 20伏然果提供少7 v 5 v供应板子会稳定果超12 v电压调节器热损坏推荐范围7 12伏特
31 电源插脚
Arduino电路板输入电压时候外部电源(USB连接监5伏特电源)电源电压通引脚者通电源接口提供通引脚问引脚输出5 v电输出板子电源直流电源提供(7 12 v)USB连接器(5 v)板子VIN引脚(712V)提供电压低5 v损害板子建议板子产生33v电压输出电流50 mA接面引脚IOREF销Arduino电路板提供单片机运行基准电压正确配置盾阅读IOREF电压选择适电源译者输出电压5 v33 v
311 存
ATmega32832 KB(引导装载程序05 KB)拥2 KBSRAM1 KB 存储(读写存储库)
32 输入输出
14数字针Uno作输入输出pinMode()digitalWrite()digitalRead()函数5伏特操作接口提供接收40 mA部拉电阻(默认断开连接)20 50 KΩ外针专门函数
0(RX)1(TX)接收(RX)(TX)TTL串口传输数引脚连接相应引脚 ATmega8U2USBtoTTL串行芯片
外部中断23针触发中断配置拉低值升降改变值attachInterrupt()功细节
PWM35691011提供8位PWM输出analogWrite()功
SPI10(SS)11(MOSI)12(MISO)13(SCK)针支持SPI通信SPI库
LED13置LED数字引脚连接13电高值时LED亮电低时灭
Uno 板子6模拟输入贴A0A5提供10位值(1024值)默认情况测量5伏然改变端AREF引脚范围analogReference()函数外针专门功
TWIA4SDA销A5SCL引脚支持TWI通信线库引脚板子
AREF参考电压模拟输入analogReference()REST条线拉低单片机复位通常添加重置钮复位Arduino引脚图ATmega328原理图Atmega8引脚图168328相
4 通信
Arduino Uno许方式计算机通信Arduino微控制器 ATmega328提供UART TTL(5 v)串行通信数字针0(RX)1(TX) ATmega16U2板子USB串行通信显示虚拟com端口软件电脑16 u2固件标准USB串口驱动程序需外部驱动然Windowsinf文件必需Arduino软件包括串行监视器允许发送简单文数Arduino板子发送数传输通USBtoserial芯片USB连接计算机串行通信(针01)RXTX 发光二极板子flash
SoftwareSerial库允许串行通信板子引脚
ATmega328支持 I2C(TWI)SPI通信Arduino软件包括线库简化 I2C总线文档获取详细信息SPI通信SPI图书馆
41 编程：
Arduino UnoArduino程序软件(载)工具>板菜单中选择Arduino Uno(根单片机董事会)详情请参阅参考教程
ATmega328Arduino Uno引导装载程序允许您传新代码没外部硬件程序员原沟通 STK500协议(参考C头文件)
绕引导装载程序程序单片机通ICSP(软件串行编程)标题Arduino ISP相似请参阅指令获取详细信息
ATmega16U2(8 u2 rev1rev2板子)固件源代码 ATmega16U2加载 8 u2 DFU引导装载程序激活
Rev1板子连接焊跳线板子然重置8 u2
Rev2板子电阻8 u216u2 HWB线更容易进入DFU模式
然您atmel公司转换软件(Windows)DFU程序员(Mac OS XLinux)加载新固件者ISP头外部程序员(DFU引导装载程序重写)户教程获更信息
5 动复位（软件）
相载时需物理键传文件前Arduino Uno设计连接计算机运行软件复位硬件流控制线路(DTR) ATmega8U2 16 u2连接重置 ATmega328通100微法电容器线断开(低)重置行滴足够长时间重置芯片Arduino软件功允许您传代码需传钮Arduino环境意味着引导装载程序较短超时DTR协调降低传开始
设置含义Uno时连接台计算机运行Mac OS XLinux重置次连接软件(通USB接口)列半秒钟左右Uno引导装载程序正运行程序已设定忽略错误数(传新代码)连接开会拦截前字节数发送板子果务运行板子收次性配置数时首先开始确保发送数前软件进行通讯等第二开连接
Uno包含踪器减少禁动重置衬垫两侧踪焊接起重新启信息RESETEN标签通5V重置线接110欧姆电阻您禁动重置（坛里思路获取详细信息）
51 USB电流保护
Arduino Uno复位polyfuse快速切断载电流保护电脑USB接口数电脑提供部保护融合提供更层保护果超500 mA应USB端口保险丝会动中断连接直短载
52 物理特性
Uno PCB长度宽度分2721英寸带USB连接器扩展出电源接口四螺丝孔允许板子固定表面桌子注意数字针间距离78 160 mil(016)引脚没100 mil间距
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