一、項目概述
　　1.1 引言
　　該系統(tǒng)基于EVK1105平臺和UC/OS操作系統(tǒng)進行制作和開發(fā)，以太陽能和振動能量作為系統(tǒng)主要的能量來源，并通過低功耗的電路實現(xiàn)節(jié)約能源、保護環(huán)境的理念。系統(tǒng)所有電源提供的電能用來提供給一個音樂播放器（MP3），該播放器以無線雙向通信方式與耳機連接，并且支持多用戶同時利用該播放器聽不同的內(nèi)容，實現(xiàn)多用戶的播放功能。
　　1.2 項目背景
　　1.2.1 新能源技術(shù)
　　隨著世界能源危機的不斷發(fā)展，以及科學(xué)進步的不斷進步，石油、煤和天然氣等這些礦物資源不再是人類唯一的能量來源。人類意識到礦產(chǎn)資源的有限性以及地球本身的巨大能源潛力。環(huán)境保護、節(jié)約能源、開發(fā)新能源日益成為全球科技工作者共同關(guān)注的問題，同時這一目標(biāo)和思想也深入到了所有人的意識當(dāng)中。
　　在面對能源危機最初的階段中，人們試圖通過減少人類活動中的能量消耗（即低功耗）的方法來解決能源，于是產(chǎn)生了一系列方案，例如：對工廠、作業(yè)現(xiàn)場能源管理的各種條例進行了整合；在運輸領(lǐng)域引進節(jié)能方案；強化對建筑物的節(jié)能管理；生產(chǎn)節(jié)能冰箱、汽車等日用產(chǎn)品。
　　但是一味地減少能源消耗的方法是不足的，因此人類開始開發(fā)新能源以彌補礦產(chǎn)能源不足所帶來的能源危機，其中，這些能源包括：核能、太陽能、水力、風(fēng)能、廢棄物發(fā)電、海洋熱能、生物發(fā)電、綠色能源汽車、燃料電池等。這些新能源的開發(fā)在一定程度上緩解了對礦產(chǎn)能源的消耗。之后，隨著科技的不斷發(fā)展，又產(chǎn)生了人工光合作用固定二氧化碳、利用化學(xué)物質(zhì)的生物分解技術(shù)、再生能源技術(shù)、化石燃料應(yīng)用技術(shù)、能源輸送與儲存技術(shù)、系統(tǒng)化技術(shù)、基礎(chǔ)性節(jié)能技術(shù)、高效與革新性能源技術(shù)、環(huán)境技術(shù)等一系列專門的技術(shù)。
　　由此可見，節(jié)約能源成為當(dāng)今能源使用的一大主題，并且與之相關(guān)的各種科學(xué)技術(shù)也越來越受廣泛關(guān)注。
　　1.2.2 太陽能采集技術(shù)
　　太陽能作為一種重要的新型能源，在目前的新能源開發(fā)進程中有著廣泛的應(yīng)用和很好的利用價值。太陽能是可再生能源，取之不盡，用之不竭，既可免費使用，又無需運輸，對環(huán)境無任何污染。通過測量和計算，地球獲得的太陽發(fā)出的能量可達173000TW。在海平面上的標(biāo)準(zhǔn)峰值強度為1kw/㎡，地球表面某一點24h的年平均輻射強度為0.20kw/㎡，相當(dāng)于有102000TW 的能量。
　　同時，太陽能在能源技術(shù)中也有著廣泛的應(yīng)用。除了太陽能熱水器、光生物利用、光化學(xué)分解等用途之外，太陽能也大范圍地被運用到發(fā)電之中。目前太陽能發(fā)電的應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，已獲得應(yīng)用的主要有以下兩種。
　　1、光—熱—電轉(zhuǎn)換。即利用太陽輻射所產(chǎn)生的熱能發(fā)電。一般是用太陽能集熱器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換為工質(zhì)的蒸汽，然后由蒸汽驅(qū)動氣輪機帶動發(fā)電機發(fā)電。前一過程為光—熱轉(zhuǎn)換，后一過程為熱—電轉(zhuǎn)換。
　　2、光—電轉(zhuǎn)換。其基本原理是利用“光生伏打”效應(yīng)將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能，它的基本裝置是太陽能電池。
　　太陽能電池的基本原理是由半導(dǎo)體硅材料構(gòu)成P-N結(jié)，并制作成太陽能電池。當(dāng)光線照射太陽電池表面時，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量傳遞給了硅原子，使電子發(fā)生了躍遷，成為自由電子在P-N結(jié)兩側(cè)集聚形成了電位差，當(dāng)外部接通電路時，在該電壓的作用下，將會有電流流過外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個過程的的實質(zhì)是：光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過程。
　　因此，利用發(fā)展較為成熟的太陽能技術(shù)成為該項目的一個重要部分。
　　1.2.3 振動能量采集技術(shù)
　　振動能量采集技術(shù)作為一種新型的能量采集方式，現(xiàn)在正越來越受到廣泛關(guān)注，并且逐漸得到應(yīng)用。在熱電、光電和振動等多種新型能源中，振動的能量轉(zhuǎn)換效率最高，而現(xiàn)在的微處理器和傳感器的低功耗化，也使振動能量更加有用武之地。
　　目前，將振動能量轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)逐漸趨于成熟，主要的方式有以下幾種：
　　1、最傳統(tǒng)的做法：和大型發(fā)電廠的發(fā)電機組相似，利用電磁感應(yīng)原理，將磁鐵懸掛在線圈中，系統(tǒng)振動時則會產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，從而產(chǎn)生電能。
　　2、壓電轉(zhuǎn)換方式。使用壓電元件，施加壓力后會產(chǎn)生相應(yīng)電壓，從而將振動能變成電能。該元件雖然作為檢測壓力的傳感器已得到廣泛使用，但是隨著能量采集技術(shù)的發(fā)展，壓電元件被賦予了全新的用途。
　　1.2.4 音樂播放器技術(shù)
　　MP3既指一種數(shù)字音樂，也指一種音頻壓縮技術(shù)，即將原來的音頻壓縮成很小的音樂文件，正是這種小型文件形式的誕生，使得人們的日常生活發(fā)生了一次革命性的變化。
　　從第一款硬盤式的MP3開始（可以支持MP3、WMA和MAV三種格式），一直到如今的中文觸摸式MP3以及拍照MP3的誕生，MP3作為一種音樂播放器，其音質(zhì)和可以支持的音樂文件格式以及存儲空間的大小都有了很大程度的發(fā)展。
　　因此，日漸成熟的MP3技術(shù)也成為項目組提出該方案的一個重要背景。
　　二、需求分析
　　2.1 功能要求
　　該系統(tǒng)為一個可以通過太陽能和振動采集能量的多用戶播放器，即通過太陽能和振動采集能量，并同時有進行多用戶通道的音樂播放功能。圍繞這樣的總體系統(tǒng)功能，該系統(tǒng)具有以下各個功能：
　　2.1.1 能量采集
　　1、太陽能采集
　　系統(tǒng)自帶的太陽能板可在有光的情況下不斷為系統(tǒng)提供電能。在播放的同時可以將播放器放在太陽下進行充電，在不使用的時候也可以在陽光下進行充電，并將電能儲存在電池中，以便以后使用。
　　2、振動能量采集
　　利用振動能量轉(zhuǎn)換裝置，當(dāng)用戶帶著播放器走路或者跑步的時候，可將振動能量轉(zhuǎn)換成電能，給播放器供電或儲存在電池中，方便以后使用。
　　2.1.2 播放器功能
　　1、多用戶播放
　　該系統(tǒng)中加入多用戶播放功能，即同一臺播放器可以同時滿足不同用戶的需要。通過多個通道，播放器可以為多個不同的用戶播放他們各自所選擇的歌曲。這一功能打破了音樂播放器只能進行單首歌曲播放的限制，使得多個用戶可以同時分享同一臺音樂播放器。
　　2、無線雙向通信
　　該系統(tǒng)中加入了無線的雙向通信功能，主要用于播放器與用戶使用的耳機之間的通信。這樣用戶可以在室內(nèi)活動的時候，可以將播放器的主體部分放到陽臺、院子這種可以充分接收到陽關(guān)的地方以獲得更多的能量，而只把小巧輕便的耳機帶在身上。考慮到用戶可能需要隨時對播放器的播放狀態(tài)進行調(diào)整，因此該系統(tǒng)的無線雙向通信是必須的，因為在雙向通信的前提下，用戶可以不用借助播放器，而只在耳機上就可以完成換歌、調(diào)節(jié)音量等工作。
　　3、低功耗，節(jié)電
　　除了高效的能量采集裝置，對于系統(tǒng)本身還設(shè)計了較強的低功耗的節(jié)電功能。
　　在硬件方面，除了采用的EVK1105平臺的低功耗特點，在外設(shè)的選用，如用戶耳機，遙控器等器件，均采用CMOS器件以減少整體的功率消耗。
　　在軟件方面，加入系統(tǒng)睡眠功能。因為系統(tǒng)不需要不停的運作，當(dāng)系統(tǒng)處于等待用戶觸發(fā)的時間里自動進入睡眠狀態(tài)。當(dāng)用戶需要使用播放器時，對系統(tǒng)的人為控制就會引起軟件上的中斷觸發(fā)，使得系統(tǒng)進入工作狀態(tài)，以此來降低系統(tǒng)功耗。
　　4、液晶顯示
　　該系統(tǒng)吸收了傳統(tǒng)的音樂播放器的優(yōu)點：利用液晶顯示器將播放器的播放狀態(tài)，如歌曲、音量和歌詞等信息顯示出來，讓用戶可以實時了解到系統(tǒng)的狀態(tài)，以便根據(jù)自己的喜好和需要對系統(tǒng)狀態(tài)進行調(diào)整。
　　5、輔助尋找
　　該系統(tǒng)針對人們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常遇到的不便設(shè)計了相關(guān)的人性化功能。人們在生活中經(jīng)常會遇到找不到手機，手表等這種便攜式產(chǎn)品。因此，當(dāng)用戶只帶著耳機而把播放器放到某個地方充電的時候，就可能會出現(xiàn)難以找到播放器的情況，為了防止這種情況的出現(xiàn)，該系統(tǒng)加入了輔助尋找功能，用戶只需按下耳機上的尋找按鈕，播放器就會發(fā)出聲音應(yīng)答，方便尋找。反過來，如果用戶找不到耳機的時候，就可以按下播放器上的尋找按鈕來找尋耳機。