Báo cáo

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày 05 tháng 10 năm 2015 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Chuyên ngành: Hệ đào tạo: Khóa: Lê Văn Sĩ Nguyễn Thành Nam Kỹ thuật Điện - Điện tử Đại học quy 2011 MSSV: 11141172 MSSV: 11141138 Mã ngành: 01 Mã hệ: Lớp: 11141DT1B 11141DT2B I TÊN ĐỀ TÀI:MÁY NGHE NHẠC MP3 II NHIỆM VỤ Các số liệu ban đầu: Mục đích đề tài: Tìm hiểu ứng dụng chip Vi điều khiển STM32F103VET6 vào máy nghe nhạc Đồ án tốt nghiệp thực tại: Bộ môn Điện Tử Công Nghiệp, Khoa Điện - Điện Tử, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Nội dung thực hiện: Thiết kế “máy nghe nhạc Mp3” sử dụng vi điều khiển ARM STM32F103VET6 giao tiếp với: - SD-Card thông qua chuẩn SPI - USB thông qua chuẩn SPI với IC CH376T - VS1003 thông qua chuẩn SPI - Màn hình TFT 320x240 Qua chuẩn truyền liệu song song(GLCD), SPI(ADS7843) III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 05/10/2015 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 22/01/2016 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:Ths Nguyễn Trường Duy CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT TPHCM Khoa Điện - Điện Tử Bộ Môn Điện Tử Cơng Nghiệp CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Tp Hồ Chí Minh, ngày 05 tháng 10 năm 2015 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Lê Văn Sĩ Lớp:11141DT1A Họ tên sinh viên 2: Nguyễn Thành Nam Lớp:11141DT2B Tên đề tài: MÁY NGHE NHẠC MP3 Tuần/ngày MSSV:11141172 MSSV:11141138 Xác nhận GVHD Nội dung GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) LỜI MỞ ĐẦU Thế giới ngày với khoa học kĩ thuật phát triển mạnh mẽ sống người ngày phát triển tốt Khoa học kỹ thuật đem lại nhiều tiện ích thiết thực cho sống người Góp phần khơng thể thiếu để mang lại thành tựu to lớn phát triển không ngừng Vi xử lý Kỹ thuật Vi xử lý mang đến thay đổi to lớn khoa học công nghệ nhu cầu đời sống hàng ngày người Nhờ phát triển đó, thiết bị máy móc ngày trở nên thông minh hơn, công việc thực hiệu hơn, nhờ kỹ thuật Vi xử lý hay Vi điều khiển Kỹ thuật Vi xử lý, Vi điều khiển kỹ thuật tương lai, chìa khóa vào công nghệ đại Đối với sinh viên chuyên ngành điện tử, lĩnh vực đầy hứa hẹn mở nhiều triển vọng Việt Nam nước phát triển giai đoạn “Công nghiệp hóa, đại hóa” nhu cầu khoa học kỹ thuật để đáp ứng cho giai đoạn cao Ứng dụng cho hệ thống Vi điều khiển ngày trở nên phức tạp, đơn giản điều khiển chốt đèn giao thông định thời, đếm số người vào cửa, điều khiển động ON-OFF, hiển thị câu thông báo LCD Xu tất yếu, nhân điều khiển cần có cấu hình mạnh hơn, đáp ứng thời gian thực tốt nhân điều khiển bit dùng Chính mà Vi xử lý mang tên ARM đời Cấu trúc ARM (viết tắt từ tên gốc Acorn RISC Machine) loại cấu trúc Vi xử lý sử dụng rộng rãi thiết kế nhúng Do có đặc điểm tiết kiệm lượng, tốc độ xử lý nhanh, độ xác mềm dẻo cao Để góp phần tạo nên tảng ban đầu vững cho việc học tập, tìm hiểu kỹ thuật vi xử lý, vi điều khiển quen với lập trình ngơn ngữ cấp cao, người thực đề tài tập trung nghiên cứu đề tài: “MÁY NGHE NHẠC MP3” để ứng dụng Vi xử lý ARM vào thực tế Những kiến thức, lực đạt trình học tập trường đánh giá qua đợt bảo vệ đồ án cuối khóa Vì người thực đề tài cố gắng tận dụng kiến thức học trường với tìm tịi, nghiên cứu với hướng dẫn tận tình Giáo viên hướng dẫn Thầy/Cơ thuộc Khoa Điện-Điện Tử để hoàn thành tốt đồ án Mặc dù người thực đề tài cố gắng hoàn thành nhiệm vụ đề tài đặt thời hạn chắn khơng tránh khỏi thiếu sót, mong q Thầy/Cô bạn sinh viên thông cảm Người thực đề tài mong nhận ý kiến đóng góp q Thầy/Cơ bạn sinh viên Xin chân thành cảm ơn! Người thực đề tài Lê Văn Sĩ Nguyễn Thành Nam LỜI CAM ĐOAN Chúng – Lê Văn Sĩ Nguyễn Thành Nam cam đoan ĐATN cơng trình nghiên cứu thân hướng dẫn Ths.Nguyễn Trường Duy Các kết công bố ĐATN trung thực khơng chép từ cơng trình khác Người thực đề tài Lê Văn Sĩ Nguyễn Thành Nam LỜI CẢM ƠN Người thực đề tài xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý Thầy Cô khoa Điện – Điện Tử, quý Thầy Cô thuộc môn Điện Tử Công Nghiệp giảng dạy truyền đạt kiến thức chuyên ngành cho người thực đồ án thời gian vừa qua Đặc biệt người thực xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy ThS Nguyễn Trường Duy tận tình hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho người thực đồ án để thực hồn thành tốt đề tài Người thực đồ án không quên cảm ơn bạn lớp trao đổi, góp ý để người thực hồn thành đề tài cách tốt đẹp thời gian Mặc dù có nhiều cố gắng nỗ lực thực hiện, kiến thức khả thân nhiều hạn chế nên trình thực đề tài khơng thể tránh khỏi sai phạm, thiếu sót… Nhóm thực đề tài kính mong nhận thơng cảm tận tình đóng góp ý kiến q thầy bạn Một lần nhóm xin cảm ơn tất người! Người thực đề tài Lê Văn Sĩ Nguyễn Thành Nam MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii LỜI MỞ ĐẦU iii LỜI CAM ĐOAN .v LỜI CẢM ƠN vi MỤC LỤC vii DANH MỤC HÌNH x DANH MỤC BẢNG xii Chương DẪN NHẬP .1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI .1 1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 1.4 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 1.5 BỐ CỤC CỦA ĐỀ TÀI 1.6 Ý NGHĨA THỰC TIỄN .3 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 ĐỊNH DẠNG MP3 2.1.1 Giới thiệu .4 2.1.2 Cấu trúc liệu mp3 2.2 GIỚI THIỆU VỀ VI ĐIỀU KHIỂN ARM 2.2.1 Tổng quan vi điều khiển ARM 2.2.1.1 Lịch sử phát triển .8 2.2.1.3 ARM Cortex 2.2.1.4 ARM Cortex-M3 10 2.2.1.4 Truy xuất liệu không xếp hàng (unaligned data accesses) .11 2.2.1.5 Tập lệnh Thumb-2 12 2.2.1.6 Cấu trúc đường ống tầng .13 2.2.2 Dòng vi điều khiển ARM STM32F103xx 14 2.2.2.1 Kiến trúc ARM STM32F103xx .15 2.2.2.3 Giao tiếp ngoại vi nối tiếp (SPI) 16 2.3 IC GIẢI MÃ ÂM THANH VS1003B 17 2.3.1 Tổng quan 17 2.3.1.1 Miêu tả 17 2.3.1.2 Đặc trưng .18 2.3.2 Sơ đồ khối chức khối chip VS1003 .19 2.3.3 Khối xử lý trung tâm VSDSP 21 2.4 SD CARD 23 2.4.1 Sơ lượt SD Card 23 2.4.2 Cấu trúc SD Card .25 2.4.3 Cấu trúc lưu trữ file SD Card 27 2.4.3.1 Cấu trúc file chung SD Card 27 2.4.3.2 Cấu trúc file phân vùng 28 2.5 UFD – USB Flash Disk 33 2.5.1 Giới thiệu UFD 33 2.5.2 Cấu tạo .34 2.5.2.1 Đầu Cắm USB 35 2.5.2.2 Ic giao tiếp .36 2.5.2.3 Chip nhớ ( Dạng EPPROM) 36 2.5.2.4 Thạch anh 12 MHz 36 2.5.3 Sơ lược chuẩn giao tiếp USB .37 2.6 Giao tiếp ngoại vi nối tiếp (SPI) 39 Chương THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 42 3.1 Sơ đồ khối hệ thống 42 3.2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CÁC KHỐI 44 3.2.1 Nguyên lý toàn hệ thống .45 3.2.1 Nguyên lý khối nguồn 46 3.2.2 Nguyên lý khối lọc nguồn 47 3.2.3 Nguyên lý khối trung tâm 48 3.2.4 Nguyên lý khối hiển thị .50 3.2.5 Nguyên lý khối SD CARD 52 3.2.5 Nguyên lý khối USB 53 3.2.6 Nguyên lý khối giải mã âm 56 3.2.7 Nguyên lý khối khuếch đại công suất 60 3.2.8 Sơ đồ mạch in 62 3.3 THIẾT KẾ PHẦN PHỀM 64 3.3.1 Giới thiệu ngôn ngữ C phần mềm KeilC cho ARM .64 3.3.2 Thiết kế giao diện hiển thị điều khiển 67 3.3.3 Lưu đồ giải thuật 68 Chương KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 73 4.1 KẾT QUẢ THI CÔNG PHẦN CỨNG 73 4.2 KẾT QUẢ THI CÔNG PHẦN MỀM 75 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 77 5.1 ƯU ĐIỂM VÀ KHUYẾT ĐIỂM .77 5.1.1 Ưu điểm .77 5.1.2 Khuyết điểm 77 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 77 PHỤ LỤC 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 DANH MỤC HÌN Hình Một số ứng dụng vi điều khiển ARM Hình 2 Sơ đồ khối ARM Cortex-M3 11 Hình Truy xuất liệu không xếp hàng ARM Cortex-M3 so với hệ trước 12 Hình So sánh hiệu mức độ tổn hao nhớ tập lệnh ARM, Thumb-2 Thumb .13 Hình Cấu trúc đường ống tầng ARM Cortex-M3 .14 Hình Mơ tả chân hình ảnh thực tế STM32F103VET6 15 Hình Kiến trúc ARM STM32F103xx 15 Hình Khối SPI 17 Hình Ảnh thực tế VS1003B .17 Hình 10 Sơ đồ khối VS1003 19 Hình 11 Sơ đồ chân VS1003 20 Hình 12 Các loại SD Card 24 Hình 13 Cấu trúc SD Card 25 Hình 14 Cấu trúc chung phân vùng 29 Hình 15 Hình ảnh thực tế 34 Hình 16 Cấu tạo USB 34 Hình 17 Đầu cắm USB 35 Hình 18 Đầu cắm thực tế 35 Hình 19 Chip nhớ ( Dạng EPPROM) 36 Hình 20 Các dạng thạch anh 12 MHz thi trường 37 Hình 21 Hai loại đầu kết nối USB 38 Hình 22 Khối SPI 39 Hình 23 Giao thức Master – Slave giao tiếp SPI 40 Hình 24 Ghép nối thiết bị 40 Hình 25 Ghép nối nhiều thiết bị 41Y Hình Sơ đồ khối hệ thống 42 Hình Sơ đồ ngun lý tồn hệ thống .45 10 ... chốt đèn giao thông định thời, đếm số người vào cửa, điều khiển động ON-OFF, hiển thị câu thông báo LCD Xu tất yếu, nhân điều khiển cần có cấu hình mạnh hơn, đáp ứng thời gian thực tốt nhân điều