môn học xây dựng các hệ thống nhúng chủ đề hệ thống phát nhạc mp3 sử dụng màn hình oled và dfplayer

Đặt vấnđềTrong thời đại số hóa ngày nay, âm nhạc không chỉ là một phần không thể thiếu trongcuộc sống hàng ngày mà còn là một cách để thư giãn, tận hưởng và kết nối với thếgiớixungquanh.

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN

THÔNGKHOACÔNG NGHỆ THÔNG TIN I

BÁOCÁOBÀITẬPLỚN MÔNHỌC:XÂYDỰNGCÁCHỆTHỐNGNHÚNG

Chủđề:HệthốngphátnhạcMP3sửdụngmànhìnhOLEDvàDFPlayer

Giảngviên:ĐỗTiếnDũng

Nhóm:04-08

Thànhviênnhóm:

Phan Văn Hoàng Anh - B20DCCN072LêHoàngDũng-B20DCCN132

Đỗ Quốc Phong - B20DCCN492NgôTrầnĐứcThái-B20DCCN636

HÀNỘI,THÁNG5/2024

LỜI NÓIĐẦU 3

Chương1:TổngQuan 4

1.Đặtvấnđề 4

2.Mụcđích 4

3.Nộidungnghiêncứu 4

4.Bốcục 5

Chương2:Cơ sởlýthuyết 6

1 Tổngquanvềmáymp3 6

1.1 EigerLabsMPManF10 6 1.2 DiamondRioPMP300 7 1.3 SensoryScienceRaveMP2100 7 1.4 CreativeLabsNomad 8 1.5 HanGoPJB-100 9 1.6 I2GoeGo 9 1.7 CreativeNomadJukebox 10 1.8 IntelPocketConcert 11 2 Nguyênlýhoạtđộng 12

3 Thiếtbịphầncứngcầndùng 13

3.1 ArduinoProMini5V16Mhz 13

3.2 MôđunMP3miniDFPlayerchoArduino 14

3.3 Nútnhấn4chân 15

3.4 MànHìnhOLED1.3 16

3.5 JackAudio3.53F07 16

3.6 MạchSạcPinTP4056LithiumBatteryChargeControllerMicroUSB 17

CHƯƠNG3:KẾTLUẬN 20

1.Điểmđạtđược 20

2.Điểmchưađạtđược 20

3.Hướngpháttriểnsaukhithựchiệnxongdựán 20

DANHMỤCTÀILIỆUTHAMKHẢO 20

Trong thời đại số hóa ngày nay, âm nhạc không chỉ là một phần không thể thiếu trongcuộc sống hàng ngày mà còn là một cách để thư giãn, tận hưởng và kết nối với thếgiớixungquanh

Dự án: “Hệ thống phát nhạc MP3 sử dụng màn hình OLED và DFPlayer”

nàykhông chỉ là một cơ hội để khám phá và áp dụng các công nghệ nhúng và âm thanh,mà còn mang lại trải nghiệm thực tế và sáng tạo trong việc tạo ra một sản phẩm

có giátrị Bằng cách kết hợp Arduino, một nền tảng linh hoạt và mạnh mẽ cho phát triểnnhúng, cùng với các phần cứng như màn hình OLED và module DFPlayer Mini,chúng ta sẽ hướng đến mục tiêu xây dựng một hệ thống phát nhạc đa chức năng, dễ sửdụngvàtiệnlợi

Chúng ta sẽ khám phá cách lập trình để điều khiển các chức năng phát nhạc, hiển thịthông tin trên màn hình, và tương tác với người dùng thông qua nút nhấn và công tắcgạt Hơn nữa, việc quản lý nguồn điện và sạc pin cũng sẽ được xem xét một cách kỹlưỡngđểđảm bảotínhổnđịnhvàtiệnlợicủahệthống

Mục tiêu của chúng ta không chỉ là xây dựng một sản phẩm công nghệ, mà còn là trảinghiệm sự hợp tác, học hỏi và sáng tạo Hãy cùng nhau khám phá và tiến bộ trong dựánnày,vàtậnhưởnghànhtrìnhcủasựpháttriểnvàthànhcông!

1 Đặt vấnđề

Trong thời đại số hóa ngày nay, âm nhạc không chỉ là một phần không thể thiếu trongcuộc sống hàng ngày mà còn là một cách để thư giãn, tận hưởng và kết nối với thếgiớixungquanh

Dự án:“Hệ thống phát nhạc MP3 sử dụng màn hình OLED và

DFPlayer”nàykhông chỉ là một cơ hội để khám phá và áp dụng các công nghệ nhúng

và âm thanh,mà còn mang lại trải nghiệm thực tế và sáng tạo trong việc tạo ra một sản phẩm có giátrị Bằng cách kết hợp Arduino, một nền tảng linh hoạt và mạnh mẽ cho phát triểnnhúng, cùng với các phần cứng như màn hình OLED và module DFPlayer Mini,chúng ta sẽ hướng đến mục tiêu xây dựng một hệ thống phát nhạc đa chức năng, dễ sửdụngvàtiệnlợi

Chúng ta sẽ khám phá cách lập trình để điều khiển các chức năng phát nhạc, hiển thịthông tin trên màn hình, và tương tác với người dùng thông qua nút nhấn và công tắcgạt Hơn nữa, việc quản lý nguồn điện và sạc pin cũng sẽ được xem xét một cách kỹlưỡngđểđảm bảotínhổnđịnhvàtiệnlợicủahệthống

Mục tiêu của chúng ta không chỉ là xây dựng một sản phẩm công nghệ, mà còn là trảinghiệm sự hợp tác, học hỏi và sáng tạo Hãy cùng nhau khám phá và tiến bộ trong dựánnày,vàtậnhưởnghànhtrìnhcủasựpháttriểnvàthànhcông!

2 Mụcđích

Xây dựng một hệ thống nhúng hoàn chỉnh: Mục tiêu là tạo ra một hệ thống có

khảnăngphátnhạctừcáctệpMP3đượclưutrữtrênthẻnhớ

Tích hợp màn hình OLED: Sử dụng màn hình OLED để hiển thị thông tin về bài hátđang phát, thời gian phát, thao tác chuyển bài, tạm dừng, cung cấp trải nghiệm tốt chongườidùng

Sử dụng module DFPlayer: Điều khiển và phát nhạc MP3 thông qua

moduleDFPlayer,giảmbớtcôngviệclậptrìnhvàtốiưuhóahiệusuấtcủahệthống

Thử nghiệm và kiểm tra tính ổn định và hiệu suất: Mục đích là thử nghiệm hệ

thốngđể đảm bảo rằng nó hoạt động một cách ổn định và có hiệu suất cao, đáp ứng đượcyêucầucủangườidùng

Tạo ra một sản phẩm thực tế và có giá trị: Tạo ra một sản phẩm hoàn chỉnh và có thểsử dụng trong cuộc sống hàng ngày, chẳng hạn như một thiết bị giải trí di động có thểmangtheobênmình

3 Nộidungnghiêncứu

Nộidungnghiêncứucủanhómđượcchiaracácnộidungsau:

● Nội dung 1: Tìm hiểu về máy phát nhạc MP3 : lịch sử phát triển,

ứngdụng

● Nội dung 2: Nghiên cứu về lý thuyết và cách sử dụng các loại

modulecầnthiết

● Nội dung 3: Đề ra các giải pháp thiết kế mô hình, lựa chọn các linh kiệntrongviệcthiếtkếmôhình

● Nộidung4:Viếtchươngtrìnhđiềukhiển

4 Bốcục

Nội dung đề tài phân bố các chương

sau:Chương1:TổngQuan

Trong chương này trình bày về những tiện ích khi ứng dụng công nghệ vàothực tiễn cuộcs ố n g T ừ đ ó , l ý l u ậ n d ẫ n đ ế n v i ệ c l à m r õ

l ự a c h ọ n , nộidungnghiêncứu,giớihạnđềtàivàbộcụccủađềtài

Chương2:CơSởLýThuyết

Chươngnàytrìnhbàyvềcơsởl ý thuyếtliênquanđếnđềtàibaogồmcơsởl ýthuyếtvề máynghenhạc

Trìnhbàycơsởlýthuyết về các thiết bị sử dụng trongmôh ì n h n h ư :

V i điềukhiểncácmodule,thiếtbịvàphầnmềmthiếtkếgiaodiện

Chương3:TínhToánVàThiếtKế

Trong chương này trình bày về thiết kế, tính toán những phần như: thiết kếsơđồkhốihệthống,sơđồnguyênlýtừngkhối

Chương4:ThiCôngHệThống

Trong chương này thiết kế giao diện điều khiển Vẽ lưu đồ giải thuật, viếtchươngtrìnhchohệthống.Hướngdẫnquytrìnhsửdụngchohệthống

Chương5:KếtQuảNhậnXétĐánhGiá

Chương2:Cơsở lýthuyết

1 Tổngquanvềmáymp3

Máy nghe nhạc MP3 là một thiết bị di động hoặc cầm tay được thiết kế để phátlại các file âm nhạc được nén theo định dạng MP3 Định dạng âm thanh MP3 làmột định dạng nén mất mát, cho phép lưu trữ âm thanh với mức độ nén cao màvẫn giữ được chất lượng âm thanh tương đương với các định dạng không nénnhưWAV hoặcAIFF

Với lịch sử phát triển, các máy nghe nhạc MP3 có rất nhiều loại và đa dạng vớiphong cách sử dụng của mỗi người Máy nghe nhạc MP3 di động thường nhỏgọn và dễ dàng mang theo, phù hợp cho việc thưởng thức âm nhạc khi dichuyển Trái lại, đầu phát MP3 cho xe hơi cung cấp sự tiện ích cho việc phátnhạc trong xe, tạo không khí thư giãn trong quãng đường đi.Đối với nhữngngười muốn tích hợp nhiều tính năng vào một thiết bị, các đầu phát MP3 đanănglà

lựachọnhoànhảo,kếthợpcảchứcnăng nghenhạc,đàiFM,vàghiâm Trong khi đó, MP3 players chống nước phù hợp cho những người thích thểdục hoặc tắm biển, mang lại

sự linh hoạt và thoải mái.Những ai yêu thích sựđộc đáo và lạ mắt có thể lựa chọn MP3 players cổ điển, mang lại cảm giác

củamáynghenhạcthờikỳtrướcđây.Trongkhiđó,smartMP3playerstíchhợpcác tính năng thông minh, kết nối Wi-Fi và trình duyệt web, mở ra một thế

giớimớicủatrảinghiệm âm nhạcvàgiảitrí

1.1 Eiger LabsMPManF10

Đây là chiếc máy nghe nhạc đầu tiên, ra mắt vào tháng 3 tại Hội chợ

thươngmạivềhàngcôngnghệcaoCeBIT(Đức)vàchỉhaithángsau,thiếtbịramắtng ườidùng

IPMANF10cóbộnhớtrong32MB,phiênbảnnângcấpcóbộnhớ64MB

1.2 DiamondRioPMP300

RamắtsauF10chỉ vàitháng,PMP300cũngcóbộnhớ32MB

1.3 SensoryScienceRaveMP2100

RaveMP 2100 ra mắt vào mùa hè năm 1999 Máy có bộ nhớ 64 MB, gấp đôihai thiết bị của năm trước đó Phía trên máy được gắn thêm khe cắm thẻ nhớchophépthêm32MB,nângtổngdunglượnglên96MB

Đây không chỉ là thiết bị có dung tích lớn lúc bấy giờ, mà nó còn là

máynghe nhạc có thêm tín năng ghi âm Máy chơi nhạc được 10 giờ,

dùng pinAA

1.4 CreativeLabsNomad

Chiếc máy nghe nhạc đầu tiên của Creative ra mắt năm 1999 Máy có

dunglượng 32 MB, tích hợp đài FM, ghi âm Đây là thiết bị đầu tiên được

trangbịdock,chophépngườidùngđặtmáyvàođểsạcvàtruyềntảinhạc

1.5 HanGoPJB-100

PJB-100 được phát triển bởi Compaq nhưng lại mang thương hiệu

HanGo.Đây là chiếc máy nghe nhạc MP3 đầu tiên được trang bị ổ cứng thay cho bộnhớ flash như các thiết bị cùng thời Điều này có nghĩa là thay cho việc máycódungtích23/64MB,PJB-100dùngổcứnglaptoplêntới4,86GB

1.6 I2GoeGo

Năm 2000, một vấn đề đặt ra với các nhà sản xuất máy nghe nhạc là

nênchọn bộ nhớ flash hay ổ cứng như PJB-100 Bộ nhớ flash có ưu điểm là diđộng, nhưng dung tích bé, trong khi ổ cứng lại lớn như những viên

gạch.eGo"tiếnthoáilưỡngnan"nêncuốicùngđãchọnổcứngmicrocủaIBM

Máy được trang bị hai khe cắm ổ cứng micro, vì thế dung tích tối đa có thểmở rộng lên tới 2 GB.Thiết bị được tích hợp loa ngoài, đọc ký tự

nhanh,nhưngnhữngđiềuđókhônglàmchoI2GoeGobánchạy

1.7 CreativeNomadJukebox

Chiếc máy nghe nhạc là một đòn mạnh của Creative đánh vào thị

trường.Máy được trang bị ổ cứng 6 GB, bất chấp việc có kích thước lớn nhưngNomad Jukebox bán cực chạy trên thị trường Đó là chiếc máy nghe nhạcvới chất lượng âm thanh đỉnh cao và nhiều tính năng mà chúng ta tìm thấytrêncácthiếtbịhiệnnay

Bên cạnh sử dụng giắc cắm tai nghe, máy còn trang bị cả cổng ra và

cổngvào Nomad Jukebox cũng có tùy chỉnh equalizer và các chế độ điều chỉnhâmthanh,ghiâmkhácnhau

1.8 IntelPocketConcert

Pocket Concert là thiết bị đầu tiên có bộ nhớ 128 MB Tuy nhiên, dung tíchcủanógợinhớđếncácmáynghenhạcMP3đờiđầu

Đây cũng là một sản phẩm thành công nhưng không được dài Lý do là IntelđãtáchbộphậnHomeElectronicsrakhỏihãng

1.9.Bang&OlufsenBeoSound2

Đây là một chiếc máy nghe nhạc xa hoa nhưng không có nhiều nét

mới.Beosound2 có giá bán 695 USD là vì nó đeo trên mình thương hiệu hãngBang & Olufsen nổi tiếng Máy có khe cắm thẻ nhớ SD 128 MB, một dockkếtnối,tainghe,thiếtkếsángsủa

2 Nguyên lýhoạtđộng

- Nguyên lý hoạt động của một máy phát nhạc MP3 (hay còn gọi là máy

MP3)phản ánh cách thiết bị này hoạt động để phát nhạc từ các tệp âm thanh

số DướiđâylàmộtphântíchvềnguyênlýhoạtđộngcơbảncủamộtmáyMP3:

● 1 Lưu trữ âm thanh số: Máy MP3 lưu trữ âm thanh dưới dạng tệp số,thường là trong định dạng MP3 hoặc các định dạng âm thanh số khácnhư AAC, WMA, WAV, và FLAC Các tệp âm thanh này thường đượclưu trữtrênbộnhớtrongcủathiếtbị,vídụnhưbộnhớflashhoặcổ

cứng

● 2 Giải mã âm than: Khi người dùng chọn một bài hát từ danh sách pháttrên máy MP3, thiết bị sẽ giải mã tệp âm thanh số tương ứng và chuyểnđổi nó thành tín hiệu âm thanh analog Điều này thường được thực hiệnbởimộtbộgiảimãâmthanhsốtíchhợptrongthiếtbị

● 3 Xử lý tín hiệu âm thanh: Tín hiệu âm thanh analog được xử lý bởi cáclinh kiện điện tử bên trong máy MP3 để tạo ra âm thanh có chất lượngtốt nhất Điều này có thể bao gồm việc cân bằng âm sắc, giảm tiếng ồn,tăngcườngâm

lượngvàđiềuchỉnhđộcao,độtrầm,

● 4 Phát nhạc: Sau khi được xử lý, tín hiệu âm thanh analog được gửi đếntai nghe hoặc loa ngoài để phát lại âm thanh Người dùng có thể điềuchỉnh các thiết lập như âm lượng, chế độ phát, và bài hát thông qua cácnúthoặcgiaodiệncảm

ứngtrênmáyMP3

● 5 Nguồn năng lượng: Máy MP3 thường sử dụng pin để cung cấp nănglượng cho hoạt động của nó Pin có thể được sạc lại hoặc thay thế

tùythuộcvàomôhìnhcủathiếtbị

3 Thiếtbịphần cứngcầndùng

3.1 ArduinoProMini5V16Mhz

Arduino Pro Mini 5V 16Mhzl à k i t V i đ i ề u k h i ể n s ử d ụ n g c h i p

A T m e a g 3 2 8 C ó s ẵ n 14 chân ngõ vào/ ra số (6 chân có thể cho đầu ra PWM) và 6 chân đầu vào Analog Bomạch thiết kế nhỏ gọn tích hợp sẵn thạch anh, nút reset và chân hàn Pin-header TrênmạchtíchhợpsẳnchânđểkếtnốivớicableRS232

Arduino Pro Mini là phiên bản nhỏ gọn nhất trong các dòng Arduino nhưng vẫn giữđược đầy đủ tính năng tương đương với Arduino Uno/Nano do cùng sử dụng Vi điềukhiểnchínhlàATmega328P

Với thiết kế nhỏ gọn và giá thành phải chăng, Arduino Pro Mini là sự lựa chọn tối ưuchovôsốcácứngdụngkhácnhau

Rấtthíchhợpchocácdựáncầntiếtkiệmchiphícũngnhưdiệntíchmạch

THÔNGSỐKỸTHUẬT:

Chânvàora:16

IC chính:

ATmega328P-AU.Tần số xung thạch anh:

16Mhz.Điệnápsửdụng:5VDC

Số chân Digital:

D0~D13Số

chânAnalog:A0~A7

3.2 MôđunMP3miniDFPlayerchoArduino

Mô-đun bảng giải mã DFPlayer máy nghe nhạc MP3 Mini hỗ trợ thẻ nhớ TF U-DiskIO /Cổngnốitiếp/AD choArduinoDiy

DFPlayer Mini là một mô-đun MP3 nhỏ và giá rẻ, có thể kết nối trực tiếp với

loa.Mô-đun với nguồn điện pin, loa, các phím có thể được sử dụng một mình, cũng

có thểthông qua điều khiển cổng nối tiếp, như UNO hoặc bất kỳ thứ gì có cổng nối tiếp củamáy tính chip đơn một mô-đun Mô-đun tích hợp hoàn hảo trên chính sản phẩm

khógiảimãMP3,WAV,WMA.PhầnmềmhỗtrợổthẻTFđồngthời,hỗtrợhệthốngtệp

FAT16, FAT32 Thông qua một cổng nối tiếp đơn giản có thể phát hướng dẫn nhạc cụthể, cách phát nhạc và các chức năng khác mà không cần hoạt động cơ bản tẻ nhạt, dễsửdụng,ổnđịnhvàđángtincậy Ứng dụng: Hướng dẫn luồng giao thông, trạm thông báo, nhắc nhở, quảng cáo, bánhàng,cácthiếtbịphátsóngtựđộng,phátsóngthườngxuyên…

3.3 Nútnhấn4chân

NútNhấn4chânsửdụnglàmnútnguồn,nútnhấntrongcácmạchđiệntử

Nút nhấn hay còn gọi là nút điều khiển, là một loại khí cụ dùng để chuyển đổi, đóngcắttừxacácthiếtbịđiệncócôngsuấtnhỏ

Khi tác động vào nút nhấn, các tiếp điểm chuyển trạng thái, khi không còn tác động,cáctiếpđiểm trởvềtrạngtháibanđầu

Nhỏ gọn dễ dàng di chuyển và lắp đặt theo nhu cầu của người sử

dụngỨngdụng

Đượcdùngrộngrãitrongcácmạchđiệntửmạchđiềukhiển,thiếtbịđiệntử

Nút nhấn đa dạng về chủng loại nên rất phù hợp khi chúng ta sử dụng cho các mạchđiệnvàthiếtbịcầnnhiềudạngnútnhấnkhácnhau

Tuỳ từng nhu cầu cũng như mục đích mà chúng ta nên chọn cho mình một bộ sảnphẩm đểdùnglâudài

THÔNGSỐKĨTHUẬT

- MàuSắc:đen

- SốChân:4chân

- Sốlượng:5

- Kíchthước:

+6x6x5mm

+12x12x10.5mm

+12x12x17mm

3.4 MànHìnhOLED1.3

MànhìnhOLED1.3làmộtthiếtbịhiểnthịsửdụngcôngnghệOrganicLight-EmittingDiode(OLED),mộtcôngnghệtiêntiếnvàph ổbiếntronglĩnhvựchiểnthị điệntửngàynay.Vớikíchthướcnhỏgọnlà1.3inch,mànhìnhnàycungcấpmộtcá chhiểnthịsắcnét,màusắcsốngđộngvàđộtươngphảncao

CôngnghệOLEDchophépmỗiđiểmảnhtrênmànhìnhtựphátraánhsángkhiđược kíchhoạtđiện.ĐiềunàycónghĩalàkhôngcầnđènnềnnhưtrongcácmànhìnhLCDtr uyềnthống,dođótiếtkiệmnănglượngvàtạorahìnhảnhcóđộsâuvàmàusắctốthơn Bêncạnhđó,OLEDcũngcóthờigianđápứngnhanhhơn,giúphiểnthị

cáchìnhảnhchuyểnđộngmượtmàhơn

Vớikíchthướcnhỏgọnvàkhảnănghiểnthịhìnhảnhsắcnét,mànhìnhOLED

1.3thườngđượcsửdụngtrongnhiềuứngdụngnhúngvàdựánđiệntửDIY.Chẳngh ạn,nócóthểđượcsửdụngtrongviệcxâydựngcácthiếtbịđolường,đồnghồthông minh,thiếtbịytếdiđộng,vànhiềuứngdụngkhácđòihỏimàn

hìnhnhỏgọnvàtiếtkiệmnănglượng.Đồngthời,vớikhảnăngtươngthíchvớicác boardnhúngnhưArduinovàRaspberryPi,mànhìnhOLED1.3cũngrấtphổbiến trongcộngđồngDIYvànhàpháttriểnphầncứng

THÔNGSỐMÀN HÌNHOLED1.3INCH

Điện áp sử dụng:

2.2~5.5VDCCôngsuấttiêuthụ:0

04w

Góchiểnthị:lớnhơn160độSố

điểm hiển thị: 128×64

điểm.Độrộngmànhình:1.3inch

Màu hiển thị: Trắng / Xanh

Dương.Giaotiếp:I2C

Driver:SH1106

3.5 JackAudio3.53F07

- Sửdụngtrongviệctruyềnâmthanh

- Đượcdùngđểkếtnốijackaudio3.5mmvớicácmạchkhác

- Sửdụngtrongcácmạchkhuếchđạiâmthanh

THÔNGSỐKĨTHUẬT

- Kíchthướcchân:3.5mm

- Sốchân:5

- Chấtliệu:nhựa

- Màusắc:đen

3.6 MạchSạcPin TP4056 LithiumBattery ChargeControllerMicro USB

Mô Đun Sạc Pin Lithium Cổng Type-c/Micro/Mini USB 5V 1A 18650 TP4056 VớiChứcNăngBảoVệKép1ALi-ion

TP4056 là pin Li-Ion đơn hoàn chỉnh với bộ sạc tuyến tính điện áp / dòng điện khôngđổi SOP40 với tản nhiệt ở dưới cùng TP4056 và ít thành phần từ bên ngoài hơn khiếncho TP4056 trở thành dụng cụ lý tưởng cho các ứng dụng di động TP4056 phù

hợpvớinguồnđiệnUSBvàbộnguồn

Do kết cấu PMOSFE bên trong và đường dẫn sạc ngược, không cần điốt bên

ngoài.Phản hồi nhiệt và tự động điều chỉnh dòng điện sạc để hạn chế nhiệt độ chip nóng khihoạt động với nguồn năng lượng cao hoặc điều kiện nhiệt độ môi trường cao Điện ápsạc được cố định ở mức 4.2V và dòng điện sạc có thể được đặt ra bên ngoài bằng mộtđiện trở Dòng điện sạc giảm xuống giá trị cài đặt là 1/10 sau khi đạt đến điện áp nổicuối cùng, TP4056 sẽ tự động chấm dứt chu kỳ sạc Khi điện áp đầu vào (bộ

chuyểnđổiAChoặcnguồnUSB)bịloạibỏ,TP4056sẽtự độngchuyểnsangtrạngtháidòng