苏ICP备112451047180号-6
基于单片机的数码相框系统设计与实现
摘要：本文论述了数码相框的总体设计思路和制作过程，以单片机为核心，通过SD卡移植FATFS文件系统从而对SD卡内存储的图片进行读取，然后使图片可在LCD彩色显示屏上显示出来，以此通过按键来控制图片可以循环播放。此次数码相框的总体设计方案不但制作简便，而且硬件结构较简单，性能容易扩展和升级，其解码功能是通过软件模拟来实现的，从而使系统可以具备良好的灵动性和较强的适应性以及实用性。
关键词: STC89C52单片机；SD卡；LCD液晶显示屏
Design and implementation of digital photo frame system based on single chip microcomputer
Abstract: This paper discusses the general design idea and process of digital photo frame, single chip microcontroller as the core, using FATFS file system transplanted to SD card, SD card to store pictures to read, then the image can be displayed on the color LCD screen, then through the buttons to control the picture you can loop. The overall design scheme of the digital photo frame not only has the advantages of simple manufacture, and the hardware structure is simple, easy to expand and upgrade the performance, the decoding function is simulated by software to achieve, so that the system can have good flexibility and strong adaptability and practicability.
Keywords：STC89C52RC single chip microcomputer；SD card；LCD liquid crystal display
目录
1．引言 1
2．数码相框系统的总体设计 1
2.1数码相框系统可行性方案论证及方案论述 1
2.2总体方案设计框图 2
2.3总体设计思路和说明 3
3．数码相框系统的硬件设计 3
3.1.单片机电路比较与选择 3
3.2单片机最小系统设计 6
3.2.1单片机最小系统 6
3.2.2单片机处理器模块 7
3.3按键电路设计 8
3.4 LCD液晶屏显示电路 10
3.5 SD存储卡接口设计电路 12
3.6电源电路的比较与选择 13
4．数码相框系统的软件设计 15
4.1程序流程图 15
4.1.1系统主程序流程图 15
4.1.2各子程序流程图 16
4.2程序 18
4.2.1主程序 18
4.2.2各子程序 19
5.软硬件系统的调试 23
6.总结与展望 24
小结并致谢 26
参考文献 28
附录一 29
附录二 30
1.引言
随着现代社会科技的不断发展，科技创新知识的普及，物质生活水平的提高，人们在工作闲暇时更乐于享受生活的乐趣，和友人分享生活的快乐。所以新型小巧的数码相框渐渐被人们所认知喜爱，现在人们出去旅行都喜欢把美丽的景象拍下，把和爱人以及家人在一起的幸福瞬间珍藏，拍摄出来的照片也越来越多，而且很多人更习惯于把相片保存起来，以此怀念生活的幸福片段。而现在传统的数码相框因功能单一已无法满足于人们的需求。所以为了可以更方便的保存并观赏数码相机所拍摄出来的照片，并呈现出照片的美感。设计出了更为时尚受欢迎，外观精致的数码相框。相对于传统相框而言，更有视觉欣赏感和灵动感。
数码相框相对于传统相框的优点在于，普通相框中间的部分被换成了液晶显示屏，并且能够直接显示出数码照片，而且能够在一样的相框中循环显示播放不一样的照片，给当下喜欢拍摄照片的人群提供了一个非常好的收藏照片的理想场所。但是数码相框不像普通的相框那样，要求把数码照片洗出来后再把它放在相框里展示，而是直接通过读取存储卡内文件或者将照片复制到数码相框的存储卡就可在相框里展示欣赏照片效果，当然它可以直接存储和展示播放很多甚至上千张的照片，更方便于欣赏和摆放，给人们的生活增添了乐趣，在办公室里放着显示照片的数码相框也能减轻上班族的压力，营造轻松愉快的氛围。
数码相框已成为一种时尚新颖的数码产品，既可以显示播放数码照片又易于外出携带，现在很受人们的喜爱和追捧，关键它采用直接循环读取照片的方法将存储卡上的照片有顺序的显示到液晶屏上，这样方便了人们对其功能步骤的操作，当然人们在观赏照片的同时也可和家人朋友谈论分享生活的乐趣。
2.总体方案设计
2.1数码相框系统可行性方案设计论证及设计方案论述
方案一：以ARM+JPEG硬件解码器为主要核心，它的优点在于其解码速度很快，而且图片显示快而清晰，不但支持MPEG1, MPEG4，而且在音频处理方面，还支持mp3，wma，wav等音频模式。其功能方面支持静态图片修改，图像处理，存储卡的支持，而且低功耗，其图片像素也很高，图片显示效果清晰。
方案二：其采用嵌入式为基础框架，并用硬件解码JPEG，而图像每一个处理操作都由硬件来完成，其图片的处理速度快，图像分辨率也很高。但是和第一种方案相比较而言，其扩展功能上比较简单,功能显示部分有些不足之处。而且采用嵌入式系统，比较难理解掌握基础原理和设计内容思路。
方案三：以单片机作为主要的控制模块，之后采用软件解码功能，嵌入FATFS文件系统中，从而对存储卡中的图片依次读取并显示，采用BMP进行解码操作，然后由单片机来驱动液晶显示屏，就可对解码后的图片进行显示并循环播放。
这种设计方案的优点在于：1.低功耗，而且制作简单，硬件结构原理比较简单易懂，设计方式简便。2.容易进一步开展系统功能，而且解码功能是在软件模拟的基础上实现的，从而该数码相框系统具有良好的灵动性和较强适应性。所以和第一、第二种方案相比，设计思路更好理解掌握，其功能全面，功耗较低，减少设计成本，总体硬件电路原理部分也很简单，更适合本次课题的总体设计。
三种方案相比较，选择第三种方案设计。
2．2总体方案设计框图
数码相框系统是以STC89C52RC单片机为主要处理器，采用单片机、LCD液晶显示屏、按键操作、SD卡接口电路相结合的技术方案，并有按键控制、图片文件读取、显示图片等集各部分的功能于一起的设计方法。总体方案设计框图如图1所示：
2.3总体方案设计思路和说明
数码相框系统的设计结构原理，主要表现在以单片机的最小系统为核心，并配置电源电路、SD存储卡接口电路、按键控制电路、LCD液晶显示屏、单片机最小系统的时钟电路和复位电路。单片机的最小系统具有基本的晶振系统以及I/O口，时钟电路会产生单片机工作所需要的时钟信号，并可以为各个硬件部分提供对应的时钟信号，实现复位电路功能还有数据的传输接收。电源电路包括电源转换电路，还有与SD存储卡、单片机以及LCD液晶屏的连接电路，并支持各部分电路基本的工作电压。SD存储卡电路接口配置有SD卡的卡座，而且设计了单片机与SD存储卡接口的连接电路。按键控制电路主要完成其对图片的显示控制播放。
总结与展望
时光飞逝，匆匆而过，转眼之间，毕业的警钟声已敲响。三年的大学生活就快结束，昔日的美好校园生活都将要在这最后的毕业总结中画上一个圆满的句号。回眸间，觉得自己还是一个悠闲漫步在校园操场里，无虑无忧的幻想家，可是当阳光洒在我的脸上，才感到梦已醒来，我要毕业了。回想大学这三年的校园生活，只感叹时间过的好快，转眼自己已经步入社会，成为一名工作者。自己学会在社会中独立，遇到困难也自己解决，懂得如何和同事相处融洽。在无锡职院奋斗学习的三年，应该是我人生中最美好的时光，拥有的最宝贵的财富。在学校生活的日子里，我也曾因心情不好哭过，也曾开心的笑过，我认识了很多的朋友，每当我无助时，他们都会耐心的劝导我。我们一起度过了三年的大学时光，留下了美好的回忆，带给彼此最美的想念。虽然现在我们大家马上就要面临毕业了，心中更多的还是不舍和怀念，不想离开美丽的校园，不想离开老师和同学，然而终有分离，要走入社会中，为了自己的梦想奋斗，为了未来拼搏。
毕业设计对我们而言，是作为学生阶段在学校生涯中的最后一场毕业考试，是对大学三年所学习的理论知识、专业知识联系实际运用到实践中的一种综合应用以及考验，是一种综合的再学习、对知识巩固的过程，这一过程对学生的学习能力、独立思维能力及工作能力上也是一个考验与培养。所以对于本次的毕业设计，是理论与实践的相结合，更有利于自己能力的提升，此次毕业设计的完成让我真正意识到自己的不足，对专业理论知识也有很多没掌握好。
我本次的毕业设计课题是：基于单片机的数码相框系统设计与实现。该课题的主要技术要求是：
1、可行性方案分析及方案论述；
2、硬件的框图及电路设计；
3、电路的基本结构和工作原理
4、设计电路的原理图
刚开始拿到毕业设计课题时，自己没一点设计思路想法，然后自己搜集有关参考资料，累积知识点。当对自己的论文课题总体设计不知从何下手，在指导老师王老师的指点下，在图书馆我翻看有关课题资料，查找相关电路原理知识，有不懂的电路部分我就请教同学或请老师指导讲解。这样经过一段时间的深入学习掌握，埋头苦读各类相关书籍，我也掌握了解了很多有关毕业设计课题内容的知识原理，并在老师的指导下，把一部分不需要、逻辑混乱的内容删掉，增加了些主要的核心内容。在课题设计过程中认真学习了相关的课题设计知识，极大地拓宽了我的知识面。开始掌握了解基本理论知识也对总体设计内容有了思路，每一部分自己都认真的设计思考，选用最适合的元器件，参考网络上的内容，然后总结分析画各个电路模块流程图，整个过程中自己很开心很有成功感。当然在写的时候遇到很多的困难，然而当我通过自己的努力，查找各种有关资料内容、和同学讨论解决并向指导老师请教指导后，我遇到的困难也就慢慢的解决。因为在毕业设计过程中自己的准备时间不是很充足加上自己专业知识的不足，所以本次设计课题方案中有很多部分功能的缺陷，也就导致在实际应用的过程中有部分功能无法实现。
参考文献
[1] 楼然苗，李光飞.单片机课程设计指导[M].北京：北京航空航天大学出版社，2012.
[2] 高卫东，辛友顺，韩彦征.51单片机原理与实践[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2008.
[3] 倪晓军，章韵.单片机原理与接口技术教程[M].北京：清华大学出版社，2009,9.
[4] 陈祝明，李晓宁.电子系统专题设计与制作[M].成都：电子科技大学出版社，2011，4.
[5]田民波，叶峰.TFT 液晶显示原理与技术[M].北京：北京科学出版社，2010
[6] 王静霞，杨宏丽，刘俐.单片机应用技术（C语言版）[M].北京：电子工业出版社，2009.5.
[7] 徐寿芳.BMP图像的文件格式及显示方法探究[J].湖州职业技术学院学报，2005.
[8]胡学海.单片机原理及应用系统设计（M）.北京：电子工业出版社
摘要：本文论述了数码相框的总体设计思路和制作过程，以单片机为核心，通过SD卡移植FATFS文件系统从而对SD卡内存储的图片进行读取，然后使图片可在LCD彩色显示屏上显示出来，以此通过按键来控制图片可以循环播放。此次数码相框的总体设计方案不但制作简便，而且硬件结构较简单，性能容易扩展和升级，其解码功能是通过软件模拟来实现的，从而使系统可以具备良好的灵动性和较强的适应性以及实用性。
关键词: STC89C52单片机；SD卡；LCD液晶显示屏
Design and implementation of digital photo frame system based on single chip microcomputer
Abstract: This paper discusses the general design idea and process of digital photo frame, single chip microcontroller as the core, using FATFS file system transplanted to SD card, SD card to store pictures to read, then the image can be displayed on the color LCD screen, then through the buttons to control the picture you can loop. The overall design scheme of the digital photo frame not only has the advantages of simple manufacture, and the hardware structure is simple, easy to expand and upgrade the performance, the decoding function is simulated by software to achieve, so that the system can have good flexibility and strong adaptability and practicability.
Keywords：STC89C52RC single chip microcomputer；SD card；LCD liquid crystal display
目录
1．引言 1
2．数码相框系统的总体设计 1
2.1数码相框系统可行性方案论证及方案论述 1
2.2总体方案设计框图 2
2.3总体设计思路和说明 3
3．数码相框系统的硬件设计 3
3.1.单片机电路比较与选择 3
3.2单片机最小系统设计 6
3.2.1单片机最小系统 6
3.2.2单片机处理器模块 7
3.3按键电路设计 8
3.4 LCD液晶屏显示电路 10
3.5 SD存储卡接口设计电路 12
3.6电源电路的比较与选择 13
4．数码相框系统的软件设计 15
4.1程序流程图 15
4.1.1系统主程序流程图 15
4.1.2各子程序流程图 16
4.2程序 18
4.2.1主程序 18
4.2.2各子程序 19
5.软硬件系统的调试 23
6.总结与展望 24
小结并致谢 26
参考文献 28
附录一 29
附录二 30
1.引言随着现代社会科技的不断发展，科技创新知识的普及，物质生活水平的提高，人们在工作闲暇时更乐于享受生活的乐趣，和友人分享生活的快乐。所以新型小巧的数码相框渐渐被人们所认知喜爱，现在人们出去旅行都喜欢把美丽的景象拍下，把和爱人以及家人在一起的幸福瞬间珍藏，拍摄出来的照片也越来越多，而且很多人更习惯于把相片保存起来，以此怀念生活的幸福片段。而现在传统的数码相框因功能单一已无法满足于人们的需求。所以为了可以更方便的保存并观赏数码相机所拍摄出来的照片，并呈现出照片的美感。设计出了更为时尚受欢迎，外观精致的数码相框。相对于传统相框而言，更有视觉欣赏感和灵动感。
数码相框相对于传统相框的优点在于，普通相框中间的部分被换成了液晶显示屏，并且能够直接显示出数码照片，而且能够在一样的相框中循环显示播放不一样的照片，给当下喜欢拍摄照片的人群提供了一个非常好的收藏照片的理想场所。但是数码相框不像普通的相框那样，要求把数码照片洗出来后再把它放在相框里展示，而是直接通过读取存储卡内文件或者将照片复制到数码相框的存储卡就可在相框里展示欣赏照片效果，当然它可以直接存储和展示播放很多甚至上千张的照片，更方便于欣赏和摆放，给人们的生活增添了乐趣，在办公室里放着显示照片的数码相框也能减轻上班族的压力，营造轻松愉快的氛围。
数码相框已成为一种时尚新颖的数码产品，既可以显示播放数码照片又易于外出携带，现在很受人们的喜爱和追捧，关键它采用直接循环读取照片的方法将存储卡上的照片有顺序的显示到液晶屏上，这样方便了人们对其功能步骤的操作，当然人们在观赏照片的同时也可和家人朋友谈论分享生活的乐趣。
2.总体方案设计
2.1数码相框系统可行性方案设计论证及设计方案论述
方案一：以ARM+JPEG硬件解码器为主要核心，它的优点在于其解码速度很快，而且图片显示快而清晰，不但支持MPEG1, MPEG4，而且在音频处理方面，还支持mp3，wma，wav等音频模式。其功能方面支持静态图片修改，图像处理，存储卡的支持，而且低功耗，其图片像素也很高，图片显示效果清晰。
方案二：其采用嵌入式为基础框架，并用硬件解码JPEG，而图像每一个处理操作都由硬件来完成，其图片的处理速度快，图像分辨率也很高。但是和第一种方案相比较而言，其扩展功能上比较简单,功能显示部分有些不足之处。而且采用嵌入式系统，比较难理解掌握基础原理和设计内容思路。
方案三：以单片机作为主要的控制模块，之后采用软件解码功能，嵌入FATFS文件系统中，从而对存储卡中的图片依次读取并显示，采用BMP进行解码操作，然后由单片机来驱动液晶显示屏，就可对解码后的图片进行显示并循环播放。
这种设计方案的优点在于：1.低功耗，而且制作简单，硬件结构原理比较简单易懂，设计方式简便。2.容易进一步开展系统功能，而且解码功能是在软件模拟的基础上实现的，从而该数码相框系统具有良好的灵动性和较强适应性。所以和第一、第二种方案相比，设计思路更好理解掌握，其功能全面，功耗较低，减少设计成本，总体硬件电路原理部分也很简单，更适合本次课题的总体设计。
三种方案相比较，选择第三种方案设计。
2．2总体方案设计框图
数码相框系统是以STC89C52RC单片机为主要处理器，采用单片机、LCD液晶显示屏、按键操作、SD卡接口电路相结合的技术方案，并有按键控制、图片文件读取、显示图片等集各部分的功能于一起的设计方法。总体方案设计框图如图1所示：
2.3总体方案设计思路和说明
数码相框系统的设计结构原理，主要表现在以单片机的最小系统为核心，并配置电源电路、SD存储卡接口电路、按键控制电路、LCD液晶显示屏、单片机最小系统的时钟电路和复位电路。单片机的最小系统具有基本的晶振系统以及I/O口，时钟电路会产生单片机工作所需要的时钟信号，并可以为各个硬件部分提供对应的时钟信号，实现复位电路功能还有数据的传输接收。电源电路包括电源转换电路，还有与SD存储卡、单片机以及LCD液晶屏的连接电路，并支持各部分电路基本的工作电压。SD存储卡电路接口配置有SD卡的卡座，而且设计了单片机与SD存储卡接口的连接电路。按键控制电路主要完成其对图片的显示控制播放。
总结与展望
时光飞逝，匆匆而过，转眼之间，毕业的警钟声已敲响。三年的大学生活就快结束，昔日的美好校园生活都将要在这最后的毕业总结中画上一个圆满的句号。回眸间，觉得自己还是一个悠闲漫步在校园操场里，无虑无忧的幻想家，可是当阳光洒在我的脸上，才感到梦已醒来，我要毕业了。回想大学这三年的校园生活，只感叹时间过的好快，转眼自己已经步入社会，成为一名工作者。自己学会在社会中独立，遇到困难也自己解决，懂得如何和同事相处融洽。在无锡职院奋斗学习的三年，应该是我人生中最美好的时光，拥有的最宝贵的财富。在学校生活的日子里，我也曾因心情不好哭过，也曾开心的笑过，我认识了很多的朋友，每当我无助时，他们都会耐心的劝导我。我们一起度过了三年的大学时光，留下了美好的回忆，带给彼此最美的想念。虽然现在我们大家马上就要面临毕业了，心中更多的还是不舍和怀念，不想离开美丽的校园，不想离开老师和同学，然而终有分离，要走入社会中，为了自己的梦想奋斗，为了未来拼搏。
毕业设计对我们而言，是作为学生阶段在学校生涯中的最后一场毕业考试，是对大学三年所学习的理论知识、专业知识联系实际运用到实践中的一种综合应用以及考验，是一种综合的再学习、对知识巩固的过程，这一过程对学生的学习能力、独立思维能力及工作能力上也是一个考验与培养。所以对于本次的毕业设计，是理论与实践的相结合，更有利于自己能力的提升，此次毕业设计的完成让我真正意识到自己的不足，对专业理论知识也有很多没掌握好。
我本次的毕业设计课题是：基于单片机的数码相框系统设计与实现。该课题的主要技术要求是：
1、可行性方案分析及方案论述；
2、硬件的框图及电路设计；
3、电路的基本结构和工作原理
4、设计电路的原理图
刚开始拿到毕业设计课题时，自己没一点设计思路想法，然后自己搜集有关参考资料，累积知识点。当对自己的论文课题总体设计不知从何下手，在指导老师王老师的指点下，在图书馆我翻看有关课题资料，查找相关电路原理知识，有不懂的电路部分我就请教同学或请老师指导讲解。这样经过一段时间的深入学习掌握，埋头苦读各类相关书籍，我也掌握了解了很多有关毕业设计课题内容的知识原理，并在老师的指导下，把一部分不需要、逻辑混乱的内容删掉，增加了些主要的核心内容。在课题设计过程中认真学习了相关的课题设计知识，极大地拓宽了我的知识面。开始掌握了解基本理论知识也对总体设计内容有了思路，每一部分自己都认真的设计思考，选用最适合的元器件，参考网络上的内容，然后总结分析画各个电路模块流程图，整个过程中自己很开心很有成功感。当然在写的时候遇到很多的困难，然而当我通过自己的努力，查找各种有关资料内容、和同学讨论解决并向指导老师请教指导后，我遇到的困难也就慢慢的解决。因为在毕业设计过程中自己的准备时间不是很充足加上自己专业知识的不足，所以本次设计课题方案中有很多部分功能的缺陷，也就导致在实际应用的过程中有部分功能无法实现。
参考文献
[1] 楼然苗，李光飞.单片机课程设计指导[M].北京：北京航空航天大学出版社，2012.
[2] 高卫东，辛友顺，韩彦征.51单片机原理与实践[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2008.
[3] 倪晓军，章韵.单片机原理与接口技术教程[M].北京：清华大学出版社，2009,9.
[4] 陈祝明，李晓宁.电子系统专题设计与制作[M].成都：电子科技大学出版社，2011，4.
[5]田民波，叶峰.TFT 液晶显示原理与技术[M].北京：北京科学出版社，2010
[6] 王静霞，杨宏丽，刘俐.单片机应用技术（C语言版）[M].北京：电子工业出版社，2009.5.
[7] 徐寿芳.BMP图像的文件格式及显示方法探究[J].湖州职业技术学院学报，2005.
[8]胡学海.单片机原理及应用系统设计（M）.北京：电子工业出版社