多媒體播放器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　任務(wù)書I</b></p><p><b>　　開題報(bào)告II</b></p><p>　　指導(dǎo)教師審查意見III</p&

2、gt;<p><b>　　評閱教師評語IV</b></p><p>　　答辯記錄及成績評定V</p><p><b>　　中文摘要VI</b></p><p><b>　　英文摘要VII</b></p><p><b>　　前言VIII<

3、/b></p><p><b>　　1 選題背景1</b></p><p>　　1.1 研究目的1</p><p>　　1.2 研究意義1</p><p>　　1.3 國內(nèi)外現(xiàn)狀3</p><p>　　1.4 單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)3</p><p>　　1.

4、5 研究技術(shù)路線5</p><p><b>　　2方案論證6</b></p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)6</p><p>　　2.2方案設(shè)計(jì)與比較7</p><p><b>　　3 硬件設(shè)計(jì)9</b></p><p>　　3.1 MP3播放器工作原理9&l

5、t;/p><p>　　3.2主電路設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.3 整體電路的實(shí)現(xiàn)20</p><p><b>　　4 軟件設(shè)計(jì)21</b></p><p>　　4.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)21</p><p>　　4.2 功能定義22</p><p><b>

6、　　5 總結(jié)34</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)35</b></p><p><b>　　致謝36</b></p><p>　　附錄1 程序代碼37</p><p>　　附錄2 完整電路圖43</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書&l

7、t;/p><p>　　1．畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：多媒體播放器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)</p><p>　　2．畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)起止時(shí)間：2013年9月10日～2014年6月1日</p><p>　　3．畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)所需資料及原始數(shù)據(jù)（指導(dǎo)教師選定部分）</p><p>　　[1] 徐愛鈞. 單片機(jī)原理與應(yīng)用-基于Proteus虛擬仿真技術(shù) [M].北京：

8、機(jī)械工業(yè)出版社，2010.</p><p>　　[2] 馬忠梅.單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.</p><p>　　[3] 嚴(yán)蕓．基于C51單片機(jī)的MP3播放器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，6(3)：34-36.</p><p>　　[4] 何立民.單片機(jī)高級教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出

9、版社, 2007.</p><p>　　[5] 袁衛(wèi)，黨紀(jì)源. 基于單片機(jī)的MP3播放器設(shè)計(jì)[J]. 現(xiàn)代電子技術(shù)，2011,34(4)：122-124.</p><p>　　[6] 李寧,熊剛,徐良平.基于Cortex-M3的MP3播放器設(shè)計(jì)[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,2009(2):48-60.</p><p><b>　　[7]設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)<

10、;/b></p><p>　　4．畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)應(yīng)完成的主要任務(wù)</p><p>　?。?）查閱文獻(xiàn)，提出研究方案，2013年11月25日前完成開題報(bào)告。</p><p>　　（2）2014年5月1日前完成英文翻譯工作，內(nèi)容在2萬個英文印刷字符以上。</p><p>　?。?）完成多媒體播放器的硬件與軟件設(shè)計(jì)。</p>

11、<p>　?。?）制作多媒體播放器實(shí)物。</p><p>　?。?）2014年5月25日前提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）初稿，要求排版格式規(guī)范，字?jǐn)?shù)在15000字左右。</p><p>　　5．任務(wù)書下達(dá)日期 2013 年 10 月 18 日 指導(dǎo)教師(簽字) </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告</p>&l

12、t;p>　　多媒體播放器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)</p><p><b>　　一、題目來源</b></p><p>　　本題目來源于社會實(shí)踐。</p><p>　　二、研究（設(shè)計(jì)）目的和意義</p><p>　　由于多媒體技術(shù)使計(jì)算機(jī)具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力,它以形象豐富的聲、文、圖等信息和方便的交互性,極

13、大地改善了人機(jī)界面,改變了使用計(jì)算機(jī)的方式,從而為計(jì)算機(jī)進(jìn)入人類生活和生產(chǎn)的各個領(lǐng)域打開了大門。同時(shí),多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)是信息高速公路架構(gòu)的重要組成部分,是我國國民經(jīng)濟(jì)信息化的核心技術(shù);多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)還是解決高清晰度電視(HDTV)、常規(guī)電視數(shù)字化、交互式電視(ITV-Interactive TV)、點(diǎn)播電視(VOD-Video On Demand)等問題的最佳方案;也是改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),特別是出版、印刷、廣告、娛樂等產(chǎn)業(yè)的先進(jìn)技術(shù)。如我國

14、的印刷產(chǎn)業(yè),1993年產(chǎn)值5000億元,可以利用多媒體技術(shù)實(shí)現(xiàn)電子化,其中包括電子排版系統(tǒng),電子出版物等將會有極大市場。因此,發(fā)展多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)必將對我國國民經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)和文化教育方面產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。</p><p>　　由于多媒體系統(tǒng)需要將不同的媒體數(shù)據(jù)表示成統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)碼流，然后對其進(jìn)行變換、重組和分析處理，以進(jìn)行進(jìn)一步的存儲、傳送、輸出和交互控制。所以，多媒體的傳統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)主要集中在以下四類中：數(shù)據(jù)壓縮技

15、術(shù)、大規(guī)模集成電路（VLSI）制造技術(shù)、大容量的光盤存儲器（CD-ROM）、實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)。因?yàn)檫@些技術(shù)取得了突破性的進(jìn)展，多媒體技術(shù)才得以迅速的發(fā)展，而成為像今天這樣具有強(qiáng)大的處理聲音、文字、圖像等媒體信息的能力的高科技技術(shù)。</p><p>　　三、閱讀的主要參考文獻(xiàn)</p><p>　　[1] 龔進(jìn)明,戴紅芳. 多媒體資源播放器的設(shè)計(jì)與開發(fā). 常熟高專學(xué)報(bào),2003. </

16、p><p>　　[2] 王永樂,徐書欣. 媒體播放器的制作技術(shù). 北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2006. </p><p>　　[3] 劉雅琴,夏玉杰. 基于MFC的多媒體播放器的實(shí)現(xiàn). 信息技術(shù),2009.</p><p>　　[4] 孫維偉,葉明. 嵌入式多媒體播放器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn). 電子技術(shù),2006 . </p><p>　　[5] 呂游佳,唐亮,

17、胡大可. 便攜式多媒體播放器設(shè)計(jì).電子技術(shù),2006.</p><p>　　[6] 徐愛鈞.單片機(jī)原理與應(yīng)用-基于Proteus虛擬仿真技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社,2010.</p><p>　　[7] 王宇炎,李明偉基于C51單片機(jī)的MP3播放器設(shè)計(jì)北京.電子工業(yè)出版社,2009.</p><p>　　[8] 黃勇堅(jiān)，王亞麗智能MP3播放控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)電子技術(shù)應(yīng)用雜志,

18、2006.</p><p>　　[9] ]李軍.51系列單片機(jī)高級實(shí)例開發(fā)指南北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2004.</p><p>　　[10] 嚴(yán)蕓基于C51單片機(jī)的MP3播放器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)湖南：長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)報(bào)，</p><p><b>　　2006.</b></p><p>　　[11] 楊力波.Flash

19、存儲器的編程模式與兼容性研究國外電子元器件,2003.</p><p>　　[12] 馬馳，崔向，唐建.MP3播放器解碼功能的實(shí)現(xiàn)沈陽：沈陽工業(yè)學(xué)院,2003. </p><p>　　[13] 祁宇翔.MP3工作原理及應(yīng)用承德：承德民族職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2004.</p><p>　　[14] 馬忠梅.單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，

20、2007.</p><p>　　[15] 何立民.單片機(jī)高級教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社, 2007.</p><p>　　[16] 袁衛(wèi)，黨紀(jì)源. 基于單片機(jī)的MP3播放器設(shè)計(jì)[J]. 現(xiàn)代電子技術(shù)，2011,</p><p>　　[17] 李寧,熊剛,徐良平.基于Cortex-M3的MP3播放器設(shè)計(jì)[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,2009</p

21、><p>　　四、國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢</p><p>　　在當(dāng)今信息社會，以多媒體為代表的信息技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和應(yīng)用對人類社會產(chǎn)生的影響和作用愈來愈明顯，愈來愈重要。多媒體的發(fā)展和應(yīng)用，極大地推動了諸多工業(yè)的相互滲透和飛速發(fā)展，逐步改變了整個人類社會的工作結(jié)構(gòu)和生活方式?？珊敛豢鋸埖卣f，多媒體產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展，將不僅引起計(jì)算機(jī)工業(yè)的一次革命，也將影響人類社會發(fā)生一場巨大的變革。</

22、p><p>　　在世界許多發(fā)達(dá)和發(fā)展中國家，對多媒體技術(shù)的研究和應(yīng)用以及多媒體產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展十分重視，投入了大量的人力、物力和財(cái)力，試圖擁有先進(jìn)的多媒體信息技術(shù)和龐大的多媒體產(chǎn)業(yè)市場盡快推動本民族工業(yè)、經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展。如近年來信息高速公路、計(jì)算機(jī)數(shù)字通信和大眾媒體傳播等領(lǐng)域的迅猛發(fā)展和統(tǒng)一對于促</p><p>　　進(jìn)了一個國家，乃至整個人類社會的發(fā)展已起到了里程碑的作用。<

23、/p><p>　　多媒體為什么好似一夜之間流行全球，最重要的原因有二：一是多媒體是人類可以直接接受的最為全面和最為豐富的信息資源，對于推動當(dāng)今高度發(fā)達(dá)和文明社會的飛速發(fā)展起著重要的主導(dǎo)地位，因而社會需求多媒體。二是隨著計(jì)算機(jī)和影視工業(yè)以及通訊、數(shù)據(jù)處理等技術(shù)的成熟，為多媒體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并伴隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、影視工業(yè)和娛樂行業(yè)的相互滲透和走向大同，多媒體的發(fā)展也就成為了現(xiàn)代科技發(fā)展的必然產(chǎn)物。</p

24、><p>　　多媒體技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢。技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展將使諸如服務(wù)器、路由器、轉(zhuǎn)換器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的性能越來越高，包括用戶端CPU、內(nèi)存、圖形卡等在內(nèi)的硬件能力空前擴(kuò)展，人們將受益于無限的計(jì)算和充裕的帶寬，它使網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用者改變以往被動地接受處理信息的狀態(tài)，并以更加積極主動的姿態(tài)去參與眼前的網(wǎng)絡(luò)虛擬世界。從目前的發(fā)展趨勢看可以把這種芯片分成兩類：一類是以多媒體和通訊功能為主。融合CPU芯片原有的計(jì)算功能，它的設(shè)計(jì)目標(biāo)是用

25、在多媒體專用設(shè)備，家電及寬帶通訊設(shè)備， 可以取代這些設(shè)備中的CPU及大量ASIC和其它芯片。另一類是以通用CPU計(jì)算功能為主，融合多媒體和通信功能，它們的設(shè)計(jì)目標(biāo)是與現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)系列兼容，同時(shí)具有多媒體和通信功能，主要用在多媒體計(jì)算機(jī)中。 </p><p>　　五、主要研究（設(shè)計(jì)）內(nèi)容、關(guān)鍵問題及解決思路</p><p>　　5.1 主要研究內(nèi)容</p><p>

26、;　　本設(shè)計(jì)主要研究內(nèi)容是基于單片機(jī)的音樂播放器MP3，其設(shè)計(jì)是以單片機(jī)AT89C51SND1C作為硬件核心控制部件，鍵盤輸入電路，解碼芯片，功率放大器，LCD顯示電路，存儲電路，USB通訊電路，以及其他外圍設(shè)備電路組成音樂播放系統(tǒng)。根據(jù)音樂演奏控制所需實(shí)現(xiàn)的顯示與選曲及音樂產(chǎn)生的功能原理，系統(tǒng)包括揚(yáng)聲器、選曲、播放和顯示等幾部分。MCU控制USB接口芯片與計(jì)算機(jī)通訊，將從計(jì)算機(jī)上下載的文件存儲于Flash存儲器。播放時(shí)，MCU控制從F

27、lash存儲器讀取文件并傳送給解碼芯片，通過總線控制其解碼，解碼后的數(shù)字音頻信號在MCU的控制下通過D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬音頻信號，放大，輸出到揚(yáng)聲器。演奏時(shí)，MCU掃描判斷摁鍵工作情況，并產(chǎn)生相應(yīng)頻率方波，轉(zhuǎn)換，放大，輸出。</p><p>　　具體功能模塊如圖1所示：</p><p><b>　　圖1 功能模塊圖</b></p><p>

28、<b>　　5.2 關(guān)鍵問題</b></p><p>　　設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的基本功能是音頻文件的播放,關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)控制功能其包括播放、暫停、聲音的大小控制、關(guān)閉、停止等。</p><p><b>　　5.3 解決思路</b></p><p>　　通過USB接口把Flash存儲器上的MP3或者WMA等格式的數(shù)字音樂文件，送到主芯片

29、內(nèi)部集成的解碼芯片進(jìn)行解碼，這些音樂文件經(jīng)過解碼后解碼為數(shù)字信號，然后通過A/D轉(zhuǎn)換將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號，再通過功率放大器進(jìn)行音頻放大，最后通過耳機(jī)輸出、本系統(tǒng)的一般工作過程如下:</p><p>　　圖2 工作原理流程圖</p><p>　　當(dāng)用戶求播放MP3音樂時(shí)，如果在該系統(tǒng)Flash存儲器里沒有歌曲，可以通過USB接口連接PC機(jī)來下載音樂文件到存儲芯片中；若該系統(tǒng)中己存有

30、MP3歌曲，用戶可根據(jù)顯示屏上的文件名選擇或者順序選擇MP3文件，選擇文件后主芯片將所選的音頻文件從Flash閃存中讀到主芯片集成的MP3解碼器解碼后變成數(shù)字信號，該信號按照用戶設(shè)定的外部D/A轉(zhuǎn)換器格式通過音頻接口輸出的外部A/D轉(zhuǎn)換器，外部A/D轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為人耳可接受的模擬信號并且通過功率放大器放大后送到耳機(jī)。在播放過程中可以進(jìn)行音量的增減等的選擇和控制。</p><p><b>　　系統(tǒng)

31、流程圖：</b></p><p><b>　　N </b></p><p><b>　　y</b></p><p>　　圖3 播放器數(shù)據(jù)流圖</p><p>　　六、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）所必須具備的工作條件</p><p>　　完成本課題需要閱讀單片機(jī)原理和相關(guān)

32、應(yīng)用方面的書籍以及LCD顯示技術(shù)方面的書籍、資料。</p><p>　　利用proteus, keil等電腦仿真軟件進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)。</p><p>　　所需條件:計(jì)算機(jī)一臺，上機(jī)學(xué)時(shí)若干。</p><p>　　七、預(yù)期成果（達(dá)到目標(biāo)）</p><p>　　音頻文件的讀取、打開、播放、音量大小的調(diào)節(jié)、暫停播放、停止以曲信息的簡單顯示基本

33、實(shí)現(xiàn)?；旧犀F(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上流行的MP3格式都可以打開播放。 </p><p>　　八、工作的主要階段、進(jìn)度與時(shí)間安排</p><p>　　第一階段：2013年10月11日－2013年11月20日，查閱文獻(xiàn)資料，完成開題報(bào)告；</p><p>　　第二階段：2013年11月20日－2014年1月15日，完成概要設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)；</p><p>　　

34、第三階段：2014年2月20日－2014年3月1日，編制軟件；</p><p>　　第四階段：2014年3月20日－2014年4月20日，測試各功能模塊以及系統(tǒng)測試；</p><p>　　第五階段：2014年5月21日－2014年6月1日，撰寫論文。</p><p>　　九、指導(dǎo)老師審查意見</p><p>　　多媒體播放器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)<

35、;/p><p>　　[摘要]本文主要是設(shè)計(jì)了一款簡單的基于51單片機(jī)的MP3音樂播放器。該軟、硬件系統(tǒng)具有很好的通用性，很高的實(shí)際使用價(jià)值，為廣大的單片機(jī)和音樂愛好者提供了很好的借鑒。根據(jù)一般音樂播放器所要實(shí)現(xiàn)的顯示與選曲及音樂產(chǎn)生功能的原理，系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)包括演奏揚(yáng)聲器、選曲、播放和顯示幾部分。設(shè)計(jì)以AT89C51SND1C芯片的電路為基礎(chǔ)，外部加上放音設(shè)備，以此來實(shí)現(xiàn)音樂演奏控制器的硬件電路，通過軟件程序來控制單片機(jī)

36、內(nèi)部的定時(shí)器使其演奏出優(yōu)美動聽的音樂。其中，AGAIN按鍵具有開啟播放曲子和重復(fù)播放當(dāng)前曲子的功能，F(xiàn)ORM按鍵具有播放前一曲的工能，NEXT按鍵具有播放后一曲的功能，RES鍵具有播放前一曲的功能。所設(shè)計(jì)音樂播放器MP3可以播放多首音樂，曲目選擇可以由鍵盤控制，并通過顯示器使其顯示歌曲序號。</p><p>　　[關(guān)鍵詞]單片機(jī)；MP3音樂播放器；AT89C51；</p><p>　　Th

37、e Design and Implementation of Multimedia Player</p><p>　　[Abstract]This article is designed based on a simple microcontroller 51 MP3 music player.The software and hardware system has good versatility, high

38、practical value for the majority of microcontroller and music lovers to provide a good reference. Generating function according to the general principles of the music player to be achieved with a selection of music and m

39、usic display , the system performance to be achieved,including speaker selections, play and display several parts. AT89C51SND1C ch</p><p>　　[Keyword]microcontroller ；MP3 music player；AT89C51；</p><

40、;p><b>　　前言</b></p><p>　　在當(dāng)今信息社會，以多媒體為代表的信息技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和應(yīng)用對人類社會產(chǎn)生的影響和作用愈來愈明顯，愈來愈重要。多媒體的發(fā)展和應(yīng)用，極大地推動了諸多工業(yè)的相互滲透和飛速發(fā)展，逐步改變了整個人類社會的工作結(jié)構(gòu)和生活方式。可毫不夸張地說，多媒體產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展，將不僅引起計(jì)算機(jī)工業(yè)的一次革命，也將影響人類社會發(fā)生一場巨大的變革。</

41、p><p>　　在世界許多發(fā)達(dá)和發(fā)展中國家，對多媒體技術(shù)的研究和應(yīng)用以及多媒體產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展十分重視，投入了大量的人力、物力和財(cái)力，試圖擁有先進(jìn)的多媒體信息技術(shù)和龐大的多媒體產(chǎn)業(yè)市場盡快推動本民族工業(yè)、經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展。如近年來信息高速公路、計(jì)算機(jī)數(shù)字通信和大眾媒體傳播等領(lǐng)域的迅猛發(fā)展和統(tǒng)一對于促進(jìn)了一個國家，乃至整個人類社會的發(fā)展已起到了里程碑的作用。</p><p>　　多媒體為

42、什么好似一夜之間流行全球，最重要的原因有二：一是多媒體是人類可以直接接受的最為全面和最為豐富的信息資源，對于推動當(dāng)今高度發(fā)達(dá)和文明社會的飛速發(fā)展起著重要的主導(dǎo)地位，因而社會需求多媒體。二是隨著計(jì)算機(jī)和影視工業(yè)以及通訊、數(shù)據(jù)處理等技術(shù)的成熟，為多媒體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并伴隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、影視工業(yè)和娛樂行業(yè)的相互滲透和走向大同，多媒體的發(fā)展也就成為了現(xiàn)代科技發(fā)展的必然產(chǎn)物。多媒體技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢。技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展將使諸如服務(wù)器

43、、路由器、轉(zhuǎn)換器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的性能越來越高，包括用戶端CPU、內(nèi)存、圖形卡等在內(nèi)的硬件能力空前擴(kuò)展，人們將受益于無限的計(jì)算和充裕的帶寬，它使網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用者改變以往被動地接受處理信息的狀態(tài)，并以更加積極主動的姿態(tài)去參與眼前的網(wǎng)絡(luò)虛擬世界。從目前的發(fā)展趨勢看可以把這種芯片分成兩類：一類是以多媒體和通訊功能為主。融合CPU芯片原有的計(jì)算功能，它的設(shè)計(jì)目標(biāo)是用在多媒體專用設(shè)備，家電及寬帶通訊設(shè)備,可以取代這些設(shè)備中的CPU及大量ASIC和其它芯片。另

44、一類是以通用CPU計(jì)算功能為主，融合多媒體和通信功能，它們的設(shè)計(jì)目標(biāo)是與現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)系列兼容，同時(shí)具有多媒體和通</p><p>　　多媒體播放器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)</p><p><b>　　1 選題背景</b></p><p><b>　　1.1 研究目的</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)，要求學(xué)

45、生更多的完成軟硬件結(jié)合的動手實(shí)踐方案，解決目前學(xué)生課程設(shè)計(jì)過程中普遍存在的缺乏動手能力的現(xiàn)象。而單片機(jī)設(shè)計(jì)的目的與任務(wù)是訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用已學(xué)課程“單片機(jī)工程項(xiàng)目應(yīng)用技術(shù)”的基本知識，獨(dú)立進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)和開發(fā)工作，掌握單片機(jī)程序設(shè)計(jì)和應(yīng)用電路設(shè)計(jì)、分析及調(diào)試檢測。在多媒體信息技術(shù)不斷發(fā)展的推動下，互聯(lián)網(wǎng)上多媒體播放器的數(shù)目也在直線上升，這不僅僅是子量上的提升，更是有質(zhì)的飛躍。隨著多媒體信息的編碼解碼能力的提升，人們可以欣賞到畫面更清晰

46、的視頻文件、音質(zhì)更加逼真的音樂，這些都讓多媒體與人們的日常生活走得更近。由此可以看出，多媒體播放器的發(fā)展在人們的工作和生活中有著舉足輕重的的作用；隨著音頻解碼技術(shù)、存儲器技術(shù)、MP3高質(zhì)量壓縮技術(shù)等相關(guān)技術(shù)不斷的發(fā)展以及人們對消費(fèi)電子產(chǎn)品需求的增加,MP3新產(chǎn)品層出不窮,成為時(shí)尚潮流前沿的一個最佳載體。人們可以用它休閑娛樂 ,也可以用它工作和學(xué)習(xí)。設(shè)計(jì)一款性價(jià)比優(yōu)良的MP3 播放器具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值【1】。開發(fā)一個多功能，使用便捷的播放

47、器符合市場的發(fā)展需求，具有很大的內(nèi)在發(fā)展?jié)摿?。此外對多媒體播放器的研究和實(shí)現(xiàn)，也是對所學(xué)知識的一次提升和</p><p><b>　　1.2 研究意義</b></p><p>　　多媒體技術(shù)是從20 世紀(jì)80 年代中后期開始逐漸發(fā)展起來的，已是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中一個被廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)領(lǐng)域。它與通信、網(wǎng)絡(luò)及傳媒等相結(jié)合，對人類的學(xué)習(xí)、生活、工作產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。多媒體技術(shù)是使用

48、計(jì)算機(jī)交互式綜合技術(shù)和數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)處理多種媒體信息———文本、圖形、圖像、視頻和聲音，使多種信息建立邏輯連接，集成為一個系統(tǒng)并具有交互性的技術(shù)。多媒體具有多樣性、交互性、集成性、協(xié)同性、實(shí)時(shí)性等特性。它把機(jī)器處理的信息多維化，通過信息的捕獲處理與展現(xiàn)，使之在交互過程中具有更加廣闊和自由的空間，滿足人類感官空間全方位的多媒體信息需求。多媒體播放器是多媒體技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際生活的必然產(chǎn)物，它與傳統(tǒng)多媒體載體，如電視、收錄機(jī)相比，具有靈活、可

49、操作性強(qiáng)、用戶界面友好等特點(diǎn)，它極大的豐富了人們的文化生活。多媒體播放器的發(fā)展速度快、種類多，有專門播放音頻的，還有播放網(wǎng)絡(luò)流媒體的，更有支持多種音頻、視頻格式的通用播放器。 本文在研究現(xiàn)有的多種流行多媒體播放器的基礎(chǔ)上，將多媒體用戶最常使用的功能整合起來，利用VC.NET開發(fā)了這款多媒體播放軟件。本文所設(shè)計(jì)的多媒體播放器Mini Player用MCI接口實(shí)現(xiàn)的音頻與</p><p>　　隨著人們物質(zhì)生活水平的提

50、高，人們越來越注熏精神生活的滿足，熱衷于在消費(fèi)中尋求快樂和娛樂體驗(yàn)。音樂作為人類娛樂生活的重要組成元素，一直以來都備受關(guān)注。而人類進(jìn)入工業(yè)社會以來，將音樂播放與工業(yè)產(chǎn)品結(jié)合發(fā)展出了一系列的音樂播放產(chǎn)品，并隨著技術(shù)的革新和消費(fèi)者需求的變化而不斷更新，為人類的娛樂生活提供了時(shí)尚便利的道具。前兩年造型時(shí)尚、小巧便攜、可免費(fèi)下載歌曲的MP3播放器的流行更是使音樂播放產(chǎn)品空前繁榮。但是在繁榮過后，主流音樂播放產(chǎn)品MP3播放器在造型和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上似

51、乎走進(jìn)了一個瓶頸，新產(chǎn)品和舊產(chǎn)品比起來只是固件上的更新和硬件的更迭，而沒有內(nèi)容和實(shí)質(zhì)的跳躍，因此在同樣具有便攜性特點(diǎn)和音樂播放功能的音樂手機(jī)出現(xiàn)的時(shí)候，MP3原有的功毹優(yōu)勢不再，市場繼而被迅速擠壓，地位收到空前的威脅?？v觀音樂播放產(chǎn)品的發(fā)展史，每一次音樂播放產(chǎn)品的革新都是概念的突破或理念的創(chuàng)新的結(jié)果。如從收音機(jī)到唱片機(jī)實(shí)現(xiàn)了收聽方式從。被動收聽”到“自主選擇”的變革，從唱片機(jī)到Walkman實(shí)現(xiàn)了固定到便攜的飛躍。因此，如何在理念上、概

52、念上進(jìn)行創(chuàng)新和突破，找到音樂播放產(chǎn)品的新發(fā)展方向，適應(yīng)消費(fèi)者的新需求，是目前產(chǎn)品設(shè)計(jì)師急需解決的</p><p>　　AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)的一個音樂播放器通過單片機(jī)音樂播放器系統(tǒng)設(shè)計(jì)和研究，對于切實(shí)掌握單片機(jī)相關(guān)知識具有熏要的理論和實(shí)際意義。這次課程設(shè)計(jì)的音樂播放器是軟件和硬件的結(jié)合，不同音符表現(xiàn)形式就是不同頻率地聲音。通AT89C51過單片機(jī)產(chǎn)生不同的頻率的脈沖信號，通過放大電路，由蜂鳴器放出，兢產(chǎn)生了美妙

53、和諧優(yōu)美動聽的樂曲。根據(jù)節(jié)拍給出該音階持續(xù)的時(shí)間，最終實(shí)現(xiàn)播放簡單歌曲的功能。為人們生活的改善提供了可靠，方面，廉價(jià)的方法。</p><p><b>　　1.3 國內(nèi)外現(xiàn)狀</b></p><p>　　在國內(nèi)外，這種基于單片機(jī)的音樂播放器都非常流行。據(jù)網(wǎng)絡(luò)調(diào)查公司Jupiter Media Metrix的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：使用基于單片機(jī)的音樂播放器（無論是離線播放器還是網(wǎng)

54、絡(luò)播放器）的家庭用戶從2011年1月的33200萬猛增到2012年的41700萬。在工作使用這種音樂播放器的專業(yè)用戶也較去年同期上升34.9%，從2011年1月的11600萬增漲到2012年的15700萬。以單片機(jī)為基礎(chǔ)的音樂播放器設(shè)計(jì)成本低、音質(zhì)效果好，值得推廣。而如車載音樂播放器等也是這種播放器要深入的領(lǐng)域。擴(kuò)展功能強(qiáng)大的音樂播放器是未來音樂播放器的發(fā)展趨勢，體積小，攜帶方便但又功能強(qiáng)大，這也是現(xiàn)在所有電子產(chǎn)品的未來。在擴(kuò)展功能上，

55、這次設(shè)計(jì)本來還想加上收音機(jī)的功能，能使人們能夠接受實(shí)時(shí)資訊，但是由于技術(shù)有限沒能夠完成，不過在以后的不久一定會有這種更多功能的音樂播放器問世的。</p><p>　　1.4 單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)</p><p>　　自單片機(jī)出現(xiàn)至今，單片機(jī)技術(shù)已走過了近20年的發(fā)展路程。縱觀20年來單片機(jī)發(fā)展里程可以看出，單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展以微處理器（MPU，Microprocessor Unit）技術(shù)及超

56、大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展為先導(dǎo)，以廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域拉動，表現(xiàn)出比微處理器更具個性的發(fā)展趨勢。 ⑴單片機(jī)壽命長 一般說來，單片機(jī)開發(fā)的產(chǎn)品可以穩(wěn)定可靠地工作10年、20年；另外，與微處理器相比，單片機(jī)的長壽命表現(xiàn)在它不會像386、486、586等MPU一樣，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，更新?lián)Q代的速度越來越快，很短的時(shí)間內(nèi)就被淘汰出局。傳統(tǒng)的單片機(jī)如68HC05、8051等年齡已有十幾年的歷史，但產(chǎn)量仍是上升的，這是因?yàn)樗鼈冊谄?/p>

57、對相應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域的適應(yīng)性強(qiáng)，并且與之兼容的I/O功能模塊的擴(kuò)展接口技術(shù)也層出不窮。 ⑵8位、16位與32位單片機(jī)共同發(fā)展 這是單片機(jī)技術(shù)發(fā)展的另一個動向。長期以來，單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展是以8位機(jī)為主的。隨著移動通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)等高科技產(chǎn)品進(jìn)入家庭，32位單片機(jī)應(yīng)用得到了長足的發(fā)展，而16位單片機(jī)的發(fā)展無論從品種和產(chǎn)量方面，近年來也有較大幅度的增長。 ⑶單</p><p>　?、蔕TP與

58、掩膜 OTP是一次性寫入的單片機(jī)。過去認(rèn)為一個單片機(jī)產(chǎn)品的成熟是以投產(chǎn)掩膜型單片機(jī)為標(biāo)志的。由于掩膜需要一定的生產(chǎn)周期，而OTP型單片機(jī)價(jià)格不斷下降，使得近年來直接使用OTP完成最終產(chǎn)品制造更為流行。它較之掩膜具有生產(chǎn)周期短、風(fēng)險(xiǎn)小的特點(diǎn)。近年來，OTP型單片機(jī)需量大幅度上揚(yáng)，為適應(yīng)這種需求許多單片機(jī)都采用了在片編程技術(shù)（In system Programming）。未編程的OTP芯片可采用裸片Bonding技術(shù)或表面貼裝技術(shù)，

59、先焊在印刷板上，然后通過單片機(jī)上的編程線、串行數(shù)據(jù)、時(shí)鐘線等對單片機(jī)編程，解決了批量寫OTP芯片時(shí)容易出現(xiàn)的芯片與寫入器接觸不好的問題，使OTP的裸片得以廣泛應(yīng)用，降低了產(chǎn)品的成本。編程線與I/O線共用，不增加單片機(jī)的額外引腳。而一些生產(chǎn)廠商推出的單片機(jī)不再有掩膜型，全部為有ISP功能的OTP。 ⑺MTP向OTP挑戰(zhàn) MTP是可多次編程的意思。一些單片機(jī)廠商以MTP的性能、OTP的價(jià)位推出他們的單片機(jī)，如ATMEL AV

60、R單片機(jī)，片內(nèi)采用FLASH，可多次編程。華幫公司生產(chǎn)的8051兼容的單片機(jī)也采用了MTP性能，OTP的價(jià)位。</p><p>　　1.5 研究技術(shù)路線</p><p>　　以AT89C51SND1C為核心的音樂播放器系統(tǒng)通過單片機(jī)控制外圍電路各個硬件的工作來實(shí)現(xiàn)音樂的播放。在音樂播放模式中，單片機(jī)控制各芯片協(xié)同工作，由揚(yáng)聲器放出音樂；在電子琴模式中，單片機(jī)電子琴演奏音樂基本都是單音頻率，

61、它不包含相應(yīng)幅度的諧波頻率，因此單片機(jī)奏樂只需弄清楚每個樂音的音調(diào)，即相應(yīng)的發(fā)聲頻率。在電子琴模式中，有矩形鍵盤輸入高低不同的脈沖信號通過AT89C51SND1C來控制蜂鳴器發(fā)音。要想產(chǎn)生音頻脈沖信號，需要算出某一音頻的周期(1/頻率)，然后將此周期除以2，即為半周期的時(shí)間。利用單片機(jī)定時(shí)器計(jì)時(shí)這個半個周期時(shí)間，每當(dāng)計(jì)時(shí)到后就將輸出脈沖的I/O口反相，然后重復(fù)計(jì)時(shí)此半周期時(shí)間再對I/O口反相，這樣就能在此I/O口上得到此頻率的脈沖。在錄

62、音模式中，聲源由MIC接收，經(jīng)過解碼轉(zhuǎn)換存儲在Flash存儲器里面。</p><p>　　本系統(tǒng)以單片機(jī)AT89C51SND1C 的核心，主要負(fù)責(zé)控制各個部分協(xié)調(diào)工作。在其外圍接上：電源、通信電路、復(fù)位電路、控制電路、存儲電路、顯示電路、音頻處理電路及外放電路。各部分核心元件分別為：USB控制芯片、晶振、鍵盤、Flash存儲器、液晶顯示、解碼芯片、小功率集成功放、D/A 轉(zhuǎn)換芯片、揚(yáng)聲器。其整個工作過程為：AT8

63、9C51芯片控制USB接口芯片與計(jì)算機(jī)通訊交換數(shù)據(jù)和充電使用，將從計(jì)算機(jī)上下載的音頻文件存儲在Flash存儲器。播放時(shí)，AT89C51控制從Flash存儲器中讀取音頻文件并送給解碼芯片，通過總線控制其解碼，解碼后的數(shù)字音頻信號在AT89C51芯片的控制下通過D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬音頻信號，有放大器放大，并輸送到揚(yáng)聲器。</p><p><b>　　2方案論證</b></p>&

64、lt;p>　　2.1 設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)</p><p>　　基于單片機(jī)的音樂播放器設(shè)計(jì)是以單片機(jī)AT89C51SND1C作為硬件核心控制部件，鍵盤輸入電路，解碼芯片，功率放大器，LCD顯示電路，存儲電路，USB通訊電路，以及其他外圍設(shè)備電路組成音樂播放系統(tǒng)。根據(jù)音樂演奏控制所需實(shí)現(xiàn)的顯示與選曲及音樂產(chǎn)生的功能原理，系統(tǒng)包括揚(yáng)聲器、選曲、播放和顯示等幾部分。MCU控制USB接口芯片與計(jì)算機(jī)通訊，將從計(jì)算機(jī)上下載的

65、文件存儲于Flash存儲器。播放時(shí)，MCU控制從Flash存儲器讀取文件并傳送給解碼芯片，通過總線控制其解碼，解碼后的數(shù)字音頻信號在MCU的控制下通過D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬音頻信號，放大，輸出到揚(yáng)聲器。演奏時(shí)，MCU掃描判斷摁鍵工作情況，并產(chǎn)生相應(yīng)頻率方波，轉(zhuǎn)換，放大，輸出。</p><p><b>　　2.3設(shè)計(jì)理論分析</b></p><p>　　MP3 文件是由

66、幀(frame)構(gòu)成的，幀是 MP3文件最小的組成單位。MP3的全稱應(yīng)為 MPEG1 Layer-3音頻文件，MPEG(Moving Picture Experts Group)在漢語中譯為活動圖像專家組，特指活動影音壓縮標(biāo)準(zhǔn)，MPEG 音頻文件是 MPEG1標(biāo)準(zhǔn)中的聲音部分，也叫 MPEG音頻層，它根據(jù)壓縮質(zhì)量和編碼復(fù)雜程度劃分為三層，即 Layer-1、Layer2、Layer3，且分別對應(yīng)MP1、MP2、MP3這三種聲音文件，并根

67、據(jù)不同的用途，使用不同層次的編碼。MPEG音頻編碼的層次越高，編碼器越復(fù)雜，壓縮率也越高，MP1和 MP2的壓縮率分別為4：1 和 6：1-8：1，而 MP3的壓縮率則高達(dá)10：1-12：1，也就是說，一分鐘 CD音質(zhì)的音樂，未經(jīng)壓縮需要 10MB的存儲空間，而經(jīng)過 MP3壓縮編碼后只有 1MB左右。</p><p>　　MP3文件大體分為三部分：TAG_V2(ID3V2)，F(xiàn)rame, TAG_V1(ID3V1

68、)。ID3是一個標(biāo)記MPEG的標(biāo)準(zhǔn)，具體的講，這些標(biāo)記是用來指明歌曲的作者、演唱者，年月、所屬專輯等信息，這樣，播放器在播放時(shí)可以讀出并顯示這些信息。</p><p>　　每個 FRAME都有一個幀頭FRAMEHEADER，長度是4BYTE（32bit）,幀頭后面可能有兩個字節(jié)的CRC校驗(yàn)，這兩個字節(jié)的是否存在決定于 FRAMEHEADER信息的第 16bit，為0則幀頭后面無校驗(yàn)，為 1則有校驗(yàn), 校驗(yàn)值長度為

69、 2個字節(jié)，緊跟在 FRAMEHEADER后面，接著就是幀的實(shí)體數(shù)據(jù)了，格式如下：</p><p>　　表1 FRAME格式</p><p>　　2.2方案設(shè)計(jì)與比較</p><p>　　基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的音樂播放器方案有很多，為能夠達(dá)到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目的選取一個好的方案很有必要，通過查取資料達(dá)成目的的有以下幾個方案：</p><p>　　方案一

70、：從數(shù)據(jù)存儲模塊考慮基于C8051F350 單片機(jī)和AT45DB642D 存儲器的音頻播放器采用AT45DB642D 存儲器很容易解決數(shù)據(jù)存儲的問題，采用功能強(qiáng)大的C8051F350 單片機(jī)作為控制核心，減少了系統(tǒng)的外圍系統(tǒng)器件，使硬件設(shè)計(jì)簡化了，但是增添了許多軟件模塊，實(shí)現(xiàn)起來要將各模塊逐一添加程序，因此整體還是不夠簡化。</p><p>　　方案二：從更好的達(dá)到播放效果方面考慮，基于SPCE061A 16位單

71、片機(jī)的音樂播放器使用常用的音頻壓縮算法，波形編碼：sub-band即SACM-A2000，其特點(diǎn)是高質(zhì)量、高碼率，適于高保真語音/音樂。聲音播放模塊絕對存儲在語音芯片中的驅(qū)鳥聲音的調(diào)用方式，并調(diào)用定時(shí)模塊進(jìn)行間隔播放和隨機(jī)播放。高速率和高精度保證了轉(zhuǎn)換后的信號的質(zhì)量和平滑性。此方案不僅簡化而且播放效果好，但它的存儲容量小而且音頻解碼繁瑣，播放的音樂的選擇有局限。</p><p>　　方案三：采用C51 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)

72、音樂播放器，它抗干擾性較強(qiáng)且集成度高、功能強(qiáng)、指令豐富等，而且單片機(jī)已經(jīng)深入到工業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)以及人們的生活的各層次中。實(shí)現(xiàn)MP3音樂播放器采用集成的AT89C51SND1C單片機(jī),它集成解碼模塊和USB控制器，簡化了整體電路的設(shè)計(jì)。</p><p>　　從技術(shù)角度上說，MP3播放器有多種實(shí)現(xiàn)方案，其中分類方法也較多，這里僅從 MP3解碼方式和硬件類型方面進(jìn)行分類，大體可分為：（1）分離芯片的 MP3播放器；（

73、2）集成 MP3功能單片機(jī)的 MP3播放器；（3）定制 ASIC電路的 MP3播放器；（4）采用 FPGA實(shí)現(xiàn)MP3播放器；（5）混合 MCU/DSP器件播放器。</p><p>　　經(jīng)過各種資料的搜索和比較，最后總結(jié)出三種有代表性的 MP3方案。如表 1所示： </p><p>　　表2 MP3方案</p><p><b>　　表3 方案評價(jià)

74、</b></p><p>　　由上表的分析結(jié)果及本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況,最后選定了方案1,方案內(nèi)容如下: AT89C51SND1C:CPU+解碼器+USB控制器；CS4330A：D/A轉(zhuǎn)換；任意雙路運(yùn)算放大芯片： 音頻放大；K9F5608：32M Flash存儲器；最后選定集成 MP3解碼器的 MP3播放器方案，選擇 AT89C51SND1C作為主控制器。</p><p><b

75、>　　3 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 MP3播放器工作原理</p><p>　　MP3播放器的基木工作原理如圖1所示。通過USB接口把Flash存儲器上的MP3或者WMA等格式的數(shù)字音樂文件，送到主芯片內(nèi)部集成的解碼芯片進(jìn)行解碼，這些音樂文件經(jīng)過解碼后解碼為數(shù)字信號，然后通過A/D轉(zhuǎn)換將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號，再通過功率放大器進(jìn)行音頻放大，最后通過耳

76、機(jī)輸出、本系統(tǒng)的一般工作過程如下:</p><p>　　圖1 工作原理流程圖</p><p>　　當(dāng)用戶求播放MP3音樂時(shí)，如果在該系統(tǒng)Flash存儲器里沒有歌曲，可以通過USB接口連接PC機(jī)來下載音樂文件到存儲芯片中；若該系統(tǒng)中己存有MP3歌曲，用戶可根據(jù)顯示屏上的文件名選擇或者順序選擇MP3文件，選擇文件后主芯片將所選的音頻文件從Flash閃存中讀到主芯片集成的MP3解碼器解碼后變成

77、數(shù)字信號，該信號按照用戶設(shè)定的外部D/A轉(zhuǎn)換器格式通過音頻接口輸出的外部A/D轉(zhuǎn)換器，外部A/D轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為人耳可接受的模擬信號并且通過功率放大器放大后送到耳機(jī)。在播放過程中可以進(jìn)行音量的增減等的選擇和控制。</p><p>　　該設(shè)計(jì)方案可以方便地將外部的MP3格式的音樂文件傳輸?shù)侥鞠到y(tǒng)的存儲器Flash中。由圖2硬件連接框圖可以看出木系統(tǒng)的具體硬件設(shè)計(jì)主要包括:（1)主芯片AT89C51SND1C和

78、存儲器K9F1208之間的連接設(shè)計(jì)，包括片選信號，讀寫信號以及AD信號的連接。（2)主芯片和USB接口的連接設(shè)計(jì)，此部分主要用于MP3文件的傳輸和固件下載。（3)主芯片和按鍵以及LCD之間的設(shè)計(jì)連接，用戶通過顯示屏幕獲取播放器的進(jìn)程信息，通過按鍵來對音樂進(jìn)行選擇和控制。（4)主芯片和D/A轉(zhuǎn)換器之間，這一系統(tǒng)將該系統(tǒng)解碼后的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為人耳能識別的模擬信號，這一部分主要包括時(shí)鐘信號、數(shù)據(jù)信號以及反饋信號的連接。（5)電源轉(zhuǎn)換部分，本系

79、統(tǒng)內(nèi)部使用的電源一般為3.3 V，而USB接口以及電池的電源都需要DC-DC部分來進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而為系統(tǒng)提供所需的3.3 V電源。（6)播放系統(tǒng)和存儲系統(tǒng)的切換電路設(shè)計(jì)。</p><p>　　圖2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　3.2主電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　系統(tǒng)的主芯片采用美國ATMEL公司的AT89C51SND1C

80、,該芯片是一個2.5-3.3 V低電壓、80 mW低功耗、運(yùn)算速度高、功能完善、高度集成并且低成本的單芯片數(shù)字(MPEGl ，2，2.5&3)音頻解碼器、其特點(diǎn)如下：（1）基于8位C51MCU核(最大時(shí)鐘頻率20 MHz) ；（2）內(nèi)部集成了單獨(dú)的MP3解碼器，而且支持48，44.1，32，24，22.05，16 kHz采樣頻率，支持左右聲道獨(dú)立的音量控制(軟件使用31級)、重低音、中音、高音均衡控制(31級)、重低環(huán)繞聲效果、

81、輔助數(shù)據(jù)輸出、“CRC錯誤”和“MPEG幀同步”指示；（3）有44通用I/0口的嵌入式C51 Nand Flash , SSFDC ，I2S ，SPI和IDE多種擴(kuò)展功能接口容易適應(yīng)多種應(yīng)用場合Flash/CD/HDD播放器等；（4）具有適應(yīng)市場上不同的D/A轉(zhuǎn)換器的可編程的音頻輸出接口，兼容PC M格式和I2S格式；（5）內(nèi)置2304 B RAM；（6)64KB Flash程序空間和4 KB引導(dǎo)閃存(AT89C51SND1C)，在系統(tǒng)

82、編程:通過USB ，DART接口進(jìn)行在系統(tǒng)編程；（7）USB1.1控</p><p>　　AT89C51SND1C內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡化后實(shí)際就是64K80C51+MP3解碼器+USB，使用該芯片設(shè)計(jì)MP3播放系統(tǒng)具有很多優(yōu)點(diǎn)，如支持在系統(tǒng)編程不需要昂貴的仿真器，系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本降低;內(nèi)置2304 B的RAM，方便用戶增加復(fù)雜的功能【2】。此外，由于該芯片內(nèi)部集成了大量的接口，所以只需要很少的外圍器件如DC-DC，音頻D/A轉(zhuǎn)

83、換器和存儲器就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的要求，這樣可以做到系統(tǒng)空間很小，這一點(diǎn)正好適應(yīng)現(xiàn)代系統(tǒng)設(shè)計(jì)的纖小而功能全面的要求。</p><p>　　圖3 AT89C51SND1C 單片機(jī)</p><p>　　基于單片機(jī)的MP3播放器設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)該芯片共80引腳，封裝為TQFP80，就是四邊各20引腳的貼片封裝。圖4為AT89C51SND1的引腳定義。對于功能復(fù)用的引腳要慎重考慮。本設(shè)計(jì)并沒有使用單片機(jī)

84、的全部功能，部分沒有占用的IO端口和MMC等專用借口都用擴(kuò)展槽引出了，可以用來擴(kuò)展其他電路。</p><p><b>　　管腳說明：</b></p><p><b>　　·IO端口</b></p><p>　　P1-P3和8051功能相同。</p><p>　　P1端口第二功能有KIN3：

85、0 SCL SDA </p><p>　　P4具有8-bit內(nèi)部上拉IO。第二功能MISO MOSI SCK SS </p><p>　　P5具有4-bit內(nèi)部上拉IO.。</p><p><b>　　時(shí)鐘信號管腳</b></p><p><b>　　·X1 I </b></p>

86、;<p>　　輸入芯片上反向振蕩放大器使用內(nèi)部振蕩器，晶振/諧振器電路連接到該管腳。如果使用一個外部振蕩器，其輸出被連接到該管腳。</p><p>　　X1是內(nèi)部的時(shí)間的時(shí)鐘脈沖源。</p><p>　　·X2 O輸出片上振蕩器反相放大器使用內(nèi)部振蕩器，晶振/諧振器電路連接到該管腳。如果外部振蕩器使用，給X2的懸空。</p><p><

87、b>　　·FILT I </b></p><p>　　PLL的低通濾波器輸入</p><p>　　FILT員工接收PLL的低通濾波器的RC網(wǎng)絡(luò)。</p><p><b>　　定時(shí)器信號說明：</b></p><p>　　·INT0 I（P3.2）</p><p&g

88、t;　　Timer 0 Gate Input</p><p>　　INT0的服務(wù)為定時(shí)器0，當(dāng)選定TCON中的位寄存器由GATE0外部運(yùn)行控制。External Interrupt 0</p><p>　　INT0的輸入控制TCON寄存器里的IE0位。If（IT0=1）位IE0被INT0低電平.If（IT0=0）位IE0被INT0低電平觸發(fā)。</p><p>　　&

89、#183;INT1 I（P3.3）</p><p>　　Timer 1 Gate Input</p><p>　　INT1的作為定時(shí)器1，當(dāng)由GATE1 TCON寄存器中的位選擇外部運(yùn)行控制。External Interrupt 1</p><p>　　INT1的輸入控制TCON寄存器里的IE1位.If（IT1=1）位IE1被INT1低電平。If（IT1=0）位IE

90、1被INT1低電平觸發(fā)。</p><p>　　·T0 I P3.4</p><p>　　Timer 0 External Clock Input</p><p>　　當(dāng)定時(shí)器0作為一個計(jì)數(shù)器運(yùn)行，對T0代引腳下降沿遞增計(jì)數(shù)。</p><p>　　·T1 I P3.5</p><p>　　Timer

91、1 External Clock Input</p><p>　　當(dāng)定時(shí)器1作為一個計(jì)數(shù)器，T1引腳上的下降沿遞增計(jì)數(shù)操作。</p><p>　　圖4 AT89C51SND1 引腳圖</p><p>　　3.2.1 存儲部分</p><p>　　采用三星公司的Nand Flash K9F1208作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲器，用來存儲本系統(tǒng)所需播放的

92、音樂文件。該存儲器的工作電壓為2.7～3.6V，內(nèi)部存儲結(jié)構(gòu)為528字節(jié)×32頁×4096塊，頁大小為528字節(jié)，塊大小為(16KB+512字節(jié));可實(shí)現(xiàn)程序自動擦寫、頁程序、塊擦除、智能的讀/寫和擦除操作，一次可以讀/寫或者擦除4頁或者塊的內(nèi)容，內(nèi)部有命令寄存器。如圖2所示，該器件按功能可以劃分為：存儲陣列、輸入/輸出緩沖、命令寄存器、地址譯碼寄存器和控制邏輯產(chǎn)生。其中，命令寄存器用來確定外部設(shè)備對存儲器進(jìn)行操作的

93、類型;地址譯碼寄存器用于保存被訪問的地址并產(chǎn)生相應(yīng)的譯碼選通信號。主設(shè)備通過8位I/O端口分時(shí)復(fù)用訪問器件命令、地址和數(shù)據(jù)寄存器，完成對芯片內(nèi)存儲器的訪問。主芯片AT89CS1SNDIC和Flash間的通信跟讀取一般的存儲器RAM,EEPROM等基木上是一致，不同的就是多了CLE和ALE這2個引腳，這是由Flash木身的特點(diǎn)所決定的。主芯片通過讀取R/B這個引腳來判斷Flash讀寫是否完成，如果正在讀寫那么這個引腳就為低電平表示正忙，如

94、果讀寫完成，該引腳電平變高，處于READY（</p><p>　　圖5 K9F1208 功能結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　3.2.2 接口部分</p><p>　　AT89C51SNDIC內(nèi)嵌了USB1.1控制器，這樣便于與外部PC機(jī)的連接。AT89CS1SNDIC有特定的引腳來檢驗(yàn)USB接口是否接入U(xiǎn)SB主機(jī)設(shè)備，當(dāng)電平由低變高，表示己接入U(xiǎn)SB主機(jī)，系統(tǒng)進(jìn)入U(xiǎn)

95、盤功能。該控制器支持全速數(shù)據(jù)傳輸，所需的48 MHz的參考時(shí)鐘是由PLL鎖相環(huán)提供給控制器的?？刂破鲀?nèi)部通過數(shù)字鎖相環(huán)DPLL生成控制器內(nèi)部所需的12 MHz的時(shí)鐘。如圖3所示，USB接口電路中除了根據(jù)USB協(xié)議的要求，要在D+,D一上串聯(lián)20 Ω電阻，并在D+上接一個1.5 K Ω的上拉電阻，還增加了一個USB插入的檢測電路以及USB工作指示燈。USB插入檢測電路由一個電阻分壓組成。當(dāng)USB插入PC上的USB接口時(shí)，USB_ Inse

96、rt信號會輸出高電平到P3.4，此引腳檢測到此信號后，便會執(zhí)行U盤功能；否則，程序運(yùn)行時(shí)會執(zhí)行MP3功能。P3.5輸入低電平時(shí)，VD1會點(diǎn)亮，這個二極管用于表示USB的數(shù)據(jù)交換狀態(tài)當(dāng)USB的端點(diǎn)有數(shù)據(jù)交換時(shí)此燈會閃爍。圖6是電源控制電路：</p><p><b>　　圖6 電源電路</b></p><p>　　3.2.3 D/A轉(zhuǎn)換部分</p>&l

97、t;p>　　當(dāng)MP3或者WMA等格式的音樂文件經(jīng)過主芯片內(nèi)部解碼后為數(shù)字信號，而人耳所能識別的信號卻為模擬信號，系統(tǒng)利用CS4330進(jìn)行轉(zhuǎn)換。AT89C51SND1C從Flash中讀取數(shù)據(jù)之后，將MP3格式的音樂在其內(nèi)部進(jìn)行硬件解碼為二進(jìn)制數(shù)據(jù)，之后通過D/A轉(zhuǎn)換器CS4330來對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成人耳可以接受的音樂。主芯片AT89C51SND1C內(nèi)部有一個音頻輸出接口，支持不同格式的音頻數(shù)據(jù)流格式，如PC M格式和I2

98、S格式，該接口可以跟幾乎所有的通用音頻D/A轉(zhuǎn)換器相連。CS4330在改善音頻質(zhì)量，降低信噪比等方面都很好。同時(shí)AT89C51SND1C內(nèi)部集成了MP3硬件解碼器，系統(tǒng)不需要外接額外的解碼器。解碼后的數(shù)字信號經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換后還原為模擬音頻信號。圖7為D/A轉(zhuǎn)換電路圖</p><p>　　圖7 D/A轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　3.2.4 控制部分</p><p&g

99、t;　　播控系統(tǒng)的設(shè)置通過按鍵來選擇，AT89C51SND1C提供4個按鍵輸入口，連接USB前，短接了DFU跳線，運(yùn)行BootLoader，進(jìn)入到固件卜載；接到USB前，按下了FORMAT，則格式化U盤；連接到USB，不按任何鍵，則進(jìn)入U(xiǎn)盤功能。使</p><p>　　用電池供電時(shí)，不按任何鍵，則進(jìn)入MP3模式。MP3鍵盤由4個鍵組成，分別為Play/Pause鍵、Preview鍵、Next鍵和 Func鍵：Fu

100、nc，功能切換；Next，向后；Previous， 向前；Play/Pause，播放/暫停。用戶在使用播放器時(shí)可以方便地根據(jù)自己的喜好來選擇歌曲播放或暫停。操作狀態(tài)和設(shè)置信息通過LCD 1602來顯示、LCD采用液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形、液晶顯示具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)，正好適應(yīng)MP3播放器的需求。圖8和圖9分別為鍵盤控制電路和LCD顯示電路。</p><p>　　

101、圖8 鍵盤控制電路</p><p>　　圖9 LCD顯示電路</p><p>　　3.2.5 單片機(jī)復(fù)位電路</p><p>　　復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，其作用是使CPU中的各個部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。當(dāng)單片機(jī)的ALE及兩腳輸出高電平，RST引腳高點(diǎn)平時(shí)，單片機(jī)復(fù)位。 </p><p>　　單片機(jī)的復(fù)位電

102、路上有上電復(fù)位和手動按鈕復(fù)位兩種形式，RST/VPD端的高電平直接由上電瞬間產(chǎn)生高電平則為上電復(fù)位；若通過按鈕產(chǎn)生高電平復(fù)位信號成為手動按鈕復(fù)位。圖10為兼有上電復(fù)位與按鈕復(fù)位的電路。圖中，上電瞬間RST端的電位與Vcc相同，隨著電容充電電流的減小，+5V立即加到了RST/VPD端，該高電平使單片機(jī)復(fù)位。若運(yùn)行過程中，需要程序從頭開始執(zhí)行，這只需按圖中的按鈕即可。按下按鈕則直接把+5V加到了RST/VPD端從而復(fù)位，這稱為手動復(fù)位。在實(shí)

103、際應(yīng)用系統(tǒng)中，有些外圍芯片也需要復(fù)位，如果這些復(fù)位端的復(fù)位點(diǎn)評要求與單片機(jī)的要求一致，則可以與之相連。</p><p><b>　　圖10 復(fù)位電路</b></p><p>　　3.3 整體電路的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　圖11 整體電路仿真截圖</p><p><b>　　4 軟件設(shè)計(jì)</b>

104、</p><p>　　4.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　系統(tǒng)流程圖：</b></p><p><b>　　N </b></p><p><b>　　y</b></p><p><b>　　圖12 系統(tǒng)流程</b>&

105、lt;/p><p>　　MP3播放器的軟件由2大部分組成:MP3播放功能模塊和USB通信功能模塊【4】3.2.1 MP3播放程序設(shè)計(jì)MP3播放程序設(shè)計(jì)要與鍵盤配合起來使用。在主程序中，如果己經(jīng)處于播放狀態(tài)，則調(diào)用Play MP3程序播放歌曲，直至播放到最后一首。在Play MP3程序里面，MP3解碼器一旦開始工作以后，就會一直向CPU請求數(shù)據(jù)，直至歌曲結(jié)束。如果用戶想切換歌曲，則可直接按暫停鍵，這樣此程序函數(shù)將會提

106、前結(jié)束進(jìn)入下一首歌曲的播放。其播放流程如圖13所示。</p><p>　　圖13 播放器程序流程圖</p><p><b>　　4.2 功能定義</b></p><p>　　利用 Flash存儲器技術(shù)、MP3音頻解碼技術(shù)、USB接口技術(shù)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)如下的幾大主要功能：（一）、讀取 MP3音頻文件；（二）、解碼 MP3音頻文件

107、；（三）、播放解碼后的 MP3歌曲文件；（四）、實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互接口。(五)、U盤的讀寫。</p><p>　　4.2.1 MP3解碼系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)</p><p>　　Laver III采用了比較復(fù)雜的比特流結(jié)構(gòu)，其編碼方法前已述及，解碼軟件流程如圖14所示。首先獲得每一幀的同步字，取得頭信息，獲得各相應(yīng)參數(shù)，根據(jù)對頭信息的解析進(jìn)而獲得實(shí)際的一幀音頻數(shù)據(jù)。讀取主數(shù)據(jù)獲得縮放因子數(shù)據(jù)和霍夫曼碼字

108、，接著根據(jù)邊信息中霍夫曼碼本的選擇信息進(jìn)行霍夫曼解碼，然后進(jìn)行反量化，根據(jù)幀頭的立體聲信息(單、雙聲道，聯(lián)合立體聲、強(qiáng)度立體聲)，對反量化結(jié)果進(jìn)行立體聲處理。最后通過混疊處理、MDCT和合成濾波器重建數(shù)字音頻信號。</p><p><b>　　標(biāo)準(zhǔn)比特流輸入</b></p><p>　　重建數(shù)字音頻信號（PCM)</p><p>　　圖14

109、解碼流程圖</p><p>　　由于M P3為了獲得更高的數(shù)據(jù)壓縮比采用較為復(fù)雜的比特流結(jié)構(gòu)，當(dāng)處理幀的主數(shù)據(jù)(包含縮放因子和霍夫曼碼字)起始位置一般不在該幀邊信息后，而是根據(jù)邊信息中參數(shù)main- data- begin的值決定主數(shù)據(jù)起始位置的前移字節(jié)數(shù)。由于main- data- begin為9 bit；其最大值可達(dá)511,由于幀內(nèi)比特?cái)?shù)=幀的大小*位率/采樣率，而對于L aver III每幀有1152個采樣