论文总字数：24331字

摘 要

随着电子技术和计算机技术的进一步发展，嵌入式系统将起着越来越重要的作用，本设计是利用stm32嵌入式微处理器设计一款音乐棒的硬件系统，我们平时唱歌时，喜欢边唱边打节拍，但是如何做到音随手动呢，该音乐棒是可以随着人手挥动节拍自动播放背景音乐。其声音信号可以通过无线调频信号传送到带有收音机功能的设备上，实现随时随地的自助唱歌练习。

本设计主要是设计一款可以实现音随手动的音乐棒，是基于STM32嵌入式微处理器设计的，具体是采用STM32F107作为主控制芯片，用来调节各个模块之间的工作。在理解整个硬件设计构思的基础上，选取各个模块的芯片和各个电子元器件，利用绘图软件Altium Designer 画出各个模块的电路原理图和PCB图，然后完成硬件电路板的焊接，再根据软件的设计要求进行联动调试，找出问题和不足并进行改进。

了解了电子产品与嵌入式系统的发展现状，就可以清楚的知道这款以嵌入式微处理器为基础开发的电子产品的市场发展现状及发展前景。这款卡拉OK音乐棒极富娱乐性，可以在唱歌的同时予以伴奏的效果，更加凸显出个人唱歌的水平和技巧。这款卡拉OK音乐棒还会根据人手挥动的频率来改变歌曲播放的频率，每挥动一下有固定的拍数，只有正确掌握了歌曲的节奏且能正确的挥动出歌曲的节奏才能播放出旋律优美的歌曲。

关键词：音乐棒 STM32F107 无线调频 硬件系统

Kara OK Music Stick Based on the STM32 Hardware Systems

Abstract

Most of shaft monitoring systems currently use wired transmission for the data, so that the devices only work in the appointed position, become of the poor mobility and limitation of installation, real-time monitoring cannot be achieved in many places.

This design can be achieved is to design a musical tone readily movable rod STM32 embedded microprocessor-based design, in particular the use of the work between the various modules as the main control chip STM32F107 for adjustment. In understanding the entire hardware design concept based on the chip select individual modules and various electronic components, the use of graphics software to draw Altium Designer schematic and PCB diagram of each module, and complete hardware circuit board soldering, according to the software design requirements for linkage debugging, identify problems and deficiencies and make improvements.

Focuses on this issue, this thesis firstly introduces its technical background and the subject of the key and difficult. Secondly, it sketches the overall design of this project and the selection of devices. Also it introduces the production process of the circuit schematic and PCB diagram, and the final result. Finally, it outlines the debugging scheme of the finished product and the final commissioning program debugging results. Additionally, this thesis also describes the range and the methods of some chips. This article concludes with some of the design shortcomings and some future requirements.

Keywords: Music Stick; STM32F107; Wireless FM; Hardware System

目　　录

基于STM32的卡拉OK音乐棒硬件系统 I

摘　要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 概述 1

1.2 卡拉OK音乐棒的研究意义 2

1.3 本文的主要工作 2

第二章 CPU、FM、SD、语音芯片、传感器模块简介 4

2.1 CPU模块 4

2.2 FM模块 5

2.3 SD卡模块 6

2.4 语音芯片模块 8

2.5 传感器模块 10

第三章 卡拉OK音乐棒的硬件系统设计 11

3.1 原理图设计规范及要求 11

3.1.1 电路原理图设计规范 11

3.1.2 原理图设计标准参考 11

3.2 PCB板设计规范及要求 13

3.2.1 信号完整性（SI）的基础概念 13

3.2.2 射频PCB与数模混合类PCB的布线规则和技巧 14

3.2.3 PCB板级的EMC/EMI处理方法和技巧 15

3.3 STM32F107的硬件设计 16

3.3.1 最小系统设计 16

3.3.2 外设电路设计 20

3.4 传感器模块的电路设计 21

3.4.1 传感器模块的选型和原理图设计 21

3.4.2 传感器模块的PCB设计 21

3.5 FM模块的电路设计 22

3.5.1 FM模块的原理图设计 22

3.5.2 FM模块的PCB设计 23

3.6 语音芯片模块的电路设计 23

3.6.1 语音芯片模块的原理图设计 23

3.6.2 语音芯片模块的PCB设计 24

3.7 SD模块的电路设计 25

3.7.1 SD模块的原理图设计 25

3.7.2 SD模块的连线图 26

第四章 卡拉OK音乐棒软件系统简介 27

4.1 设计思想及结构 27

4.2 系统总体软件框架 28

第五章 系统调试 29

5.1 系统调试与结果 29

5.2 调试问题与解决 29

结语 31

参考文献 32

致谢 33

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