11.1 实例简介
本实例所介绍的MP3播放器以高性价比的AVR单片机Mega16L为核心，控制音频解码芯片STA013，再通过模数转换芯片PCM1770 A/D转换后从音频输出端口输出模拟的音频信号。播放器的播放文件来自SD卡，从计算机的USB端口取电，并通过RS232串口与计算机通信，另外播放器还提供了LCD液晶显示，音量调节按钮等人机交互功能。该款MP3播放器的硬件电路并不复杂，采用的芯片均是市面上常见的音频信号处理芯片，而且还加入了Mega16L单片机的JTAG调试接口和ISP程序下载端口，可以方便读者自己学习MP3的制作。
图11- 1 MP3播放器原理图
11.2 新建工程
执行【File】|【New】|【Project】|【PCB Project】命令，新建一个空白的工程文件，并将其保存在MP3文件夹下，重新命名为“MP3.PrjPCB”。
执行【File】|【New】|【Schematic】命令，新建一个空白的原理图设计文件，命名为“MP3.SchDoc”。
至此MP3播放器硬件电路设计工程就建立完毕了，下面将详细介绍电路原理图和PCB的设计制作。
11.3 载入元件库
为了方便设计，本书已将工程中所需用到的元器件封装整理出来放置在随书所带的光盘中，请读者将“MP3.SCHLIB”和“MP3.PcbLib”两个库文件复制到当前的工程项目文件目录中，并在【Libraries】弹出式面板中载入“MP3.SCHLIB”，如图11-2所示
图11- 2 载入“MP3.SCHLIB”
11.4 绘制电路原理图
在绘制电路原理图之前首先要对原理图图纸的属性进行设置，由于本工程项目的电路图并不是十分复杂，不需要采用层次式原理图设计或是多图纸设计，采用简单的单一图纸设计反而更加简单明了，执行【Design】|【Document Options】命令，弹出图纸参数设置对话框，请读者按照图11-3中的参数进行设置。
图11- 3 原理图图纸参数设置
根据电路功能的不同，本播放器可划分为Mega16L单片机控制系统、USB电源供电系统、232串口通信系统、STA013音频解码器系统、DAC模拟信号转换系统以及人机交互系统等，下面就分别介绍。
max.book118.com Mega16L单片机控制系统
Mega16L单片机是整个控制系统的核心，该单片机通过SPI同步串口控制解码芯片、LCD液晶屏、并以SPI通信的方式访问SD存储卡。为了减少绘图的复杂程度，便于阅读，单片机与外部电路的电气连接均通过网络标识的形式进行。需注意的是，单片机的供电电源上布置了四个0.1微法的去耦电容。
图11- 4 Mega16L单片机控制系统原理图
在【Libraries】弹出式面板的“MP3.SCHLIB”元件库中找到minimega16l元件，点击“Place minimega16l”命令进入元件的放置状态，在图纸中找到合适的位置放置好元件，并双击元件进行属性设置，如图11-5所示。保持元件的默认属性不用修改，元件标号默认为“U？”，可以在原理图绘制完毕后统一修改。
图11- 5 Mega16L单片机属性设置
以同样的方式放置四个0.1微法的去耦电容，将电容值改为0.1uf，并绘制导线将电容并联在电源和地之间。
放置电源符号、接地符号以及网络标识。至此Mega16L单片机控制系统部分的原理图绘制完毕，为了防止原理图编译时不必要的错误，读者还需将Mega16L未使用的引脚加上“No ERC”标识。
max.book118.com USB电源供电系统
与众不同的是该款MP3播放器采用USB口取电，这也是为了设计过程中便于调试。如图11-6，取自USB的供电电压经过三端稳压芯片CYT117稳压输出3.3V后给整个系统供电。
图11- 6 USB电源供电系统原理图
max.book118.com RS232串口通信系统
RS232串口用于与计算机的通信，该部分电路采用了常见的串口电平转换芯片MAX232，并通过9针串口接口与计算机相连。
图11- 7 RS232串口通信系统原理图
max.book118.com STA013音频解码器系统
图11- 8 STA013音频解码器系统原理图
播放器采用专用的音频解码芯片STA013，解码后的数字信号再输出给数模转换芯片PCM1770。
max.book118.com DAC模拟信号转换系统
PCM1770负责将音频解码芯片STA013输出的数字信号转化为人耳能够识别的模拟信号，并通过耳机输出口输出。
图11- 9 DAC模拟信号转换系统原理图
max.book118.com 人机交互系统
人机交互体统包括了液晶显示屏、以及键盘的输入。液晶显示屏选用了诺基亚3310手机的液晶屏LCD 3310，通过SPI口与单片机通信。系统总共有四个控制键盘，包括开关键、前进后退键、以及音量调节键。
图11- 10人机交互系统原理图
至此整个MP3电路原理图已经绘制完成，为了方便阅读，读者还需调整电路图各部分的布局，并绘制直线将各部分的电路描绘出来，最终的电路图如图11-1所示。
11.5 原理图的后续操作
原理图设计完成后还要进行一系列的后续处理，如元件的统一标注、属性设置、编译与查错、报表输出等等。
max.book118.com 元件的标注
在前面的设计中为了方便绘图并没有对元件进行编号，所以在绘制完毕后还需对图纸中的元件进行统一标注。
执行【Tools】菜单下的【Annotate Schematic】命令弹出图11-11所示的自动标注设置对话框，执行下面的【Update Changes List】命令，系统对所有元件进行预编号，编号的结果显示在Proposed栏中；
执行【Accept Changes】命令，弹出图11-12所示的工程变更单，该对话框中显示出了即将对原理图做出的更改。
执行【Validate Changes】对即将对原理图做出的更改进行验证，验证无误后执行【Execute Changes】命令执行更改，如图11-13所示，点击【Close】完成自动标注。
图11- 11 元件的自动标注
图11- 12 工程变更单
图11- 13 执行标号的更改
max.book118.com 原理图的编译与查错
接下来对原理图进行编译，执行【Project】|【Compile Document MP3.SchDoc】命令，编译完毕后系统会提示原理图的编译结果，如图11-4所示，有两个警告产生，双击警告条款，弹出编译错误面板，这里详细列出了警告的具体内容，如图11-15，警告原因为“NetJ5_3 has no driving source”，这是由于元器件引脚之间的属性不匹配造成的，并不属于错误，对电路原理图的电气属性无影响，因此不必理会。
图11- 14 编译结果提示
图11- 15 编译错误提示
max.book118.com 生成元器件报表
生成元器件报表可以对电路中元器件的封装、标号等进行进一步的检查。执行菜单命令【Reports】|【Bill of Materials】弹出图11-16所示的元器件报表生成对话框，这里面列出了原理图中元器件注释、描述、标号以及封装的具体信息。为了方便保存或是打印，可以将该报表导出为
AD画板实例.doc