低功耗 MCU 电路设计集锦:STM32 WiFi 音频播放与超声波测距

2017-08-18 78 0

一、STM32 低成本 WiFi 音乐播放电路

本设计以 STM32F103 作为微处理器,设计一个低成本的无线 WiFi 音乐播放系统,结合接收 WiFi 数据的 WM-G-MR-08(wm631)模块和 VS1003B 音频解码器实现 MP3 音乐播放。基于 Android 系统开发的客户端软件采用手机控制,完成手机端与控制端之间的数据传输,实现手机远程对音乐播放器的控制。结果表明,该系统设备简单方便、成本较低、系统可靠、易于扩展。设计基于已经发展成熟的 WiFi 无线网络,充分利用 WiFi 覆盖范围广、传输速度快、抗干扰能力强等优点;Android 具有开源性、封装性、性价比高等优点,基于其开发的客户端软件移植性强、通用性高;采用手机作为控制终端便于操作,手机通过无线网络(WiFi)对音乐播放系统进行控制,可以实现方便、快捷、智能化的要求。

音频解码模块

VS1003B 是一个单片 MP3/WMA/MIDI 音频解码器和 ADPCM 解码器,它包含一个高性能、自主产权的低功耗 DSP 处理器核 VS_DSP4,并带有工作数据存储器,为用户应用提供 5 KB 的指令 ROM 和 0.5 KB 的数据 RAM;还具有串行的控制和数据接口、1 个高品质可变采样率的 ADC 和立体声 DAC、4 个常规用途 I/O 口、1 个 UART,以及 1 个接地缓冲器和耳机放大器。

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图 1 音频解码模块电路

STM32F103 将从 SD 卡里读取的 MP3 音频数据流传给音频解码模块,音频解码模块将该数据流解析并转换成模拟信号后再进行输出;VS1003B 与 STM32F103 的数据通信通过 J2 排针上的 SPI 总线方式进行。

WiFi 无线模块

WiFi(Wireless Fidelity,无线保真技术)的最大优点是传输速度较高,而且能自动调整带宽,可以有效地保障网络的稳定性和可靠性。该设计采用的 WM-G-MR-08 模块不仅具有 WiFi 功能,而且能提供小尺寸和高数据速率的无线连接,可应用于无线 PDA、DSC、媒体适配器、微型打印机、条码扫描器、VOIP 电话等场合。在设计中,WM-G-MR-08 模块通过开发板上的 J1 排针的 SPI 引脚与主控芯片通信,ANT1 为天线接口,其原理如图 2 所示。

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图 2 WiFi 无线模块电路

本设计是在 STM32 平台上构建 WiFi,成本优势明显;采用较新的控制方式——智能手机软件控制加无线网络,不仅能充分利用 WiFi 传输速度快、覆盖范围广等优势,而且基于 Android 的平台建设成本低、使用方便,同时手机软件具有通用性,市场应用价值高、易于推广,能为用户提供优质、方便快捷的音乐播放服务。

二、单片机在超声波测距中的应用电路

该系统的工作原理是:由微机编程送出 40 kHz 频率的方波信号至信号处理器,信号处理器通过两级放大,再经过压电换能器将信号发射出去;该信号遇到障碍物反射回来,称为回波。压电换能器接收回波后,通过信号处理的检波放大、积分整形及一系列常见电路处理,送至微机处理;显示器的声音告警频率、发光二极管方位指示及障碍物距超声波探头的距离显示均由单片机控制。

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图 3 超声波测距电路

数据处理时采用 12 节循环链表,求每个超声波探头四次测得值的平均值以减小误差,再比较三个探头的平均值,最小的值即为最近的障碍物反射回波所需的时间。原理图中 P3.4 即 SYNC 同步周期端接一循环移位计数器的 CLK 端,Q0、Q1、Q2 输出分别控制三个超声换能器,使它们轮流工作。

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