【正文】 畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 題 目 基于 51 單片機(jī)的音樂存儲播放器 學(xué)生姓名 學(xué) 號 院 系 專 業(yè) 指導(dǎo)教師 二Ｏ一二 年 五 月 二十四 日 目 錄 摘要 ......................................................... 1 第 1 章 緒論 .................................................. 1 課題背景 ............................................... 1 課題研究的目的與意義 .................................... 2 第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計 ........................................... 2 方案的選擇 .............................................. 2 系統(tǒng)研究的內(nèi)容 .......................................... 3 總系統(tǒng)流程框架圖 ........................................ 3 第 3 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 ......................................... 4 硬件 電路設(shè)計總流程圖 .................................... 4 STC89C52RC 與 STC12C5A60S2 單片機(jī)最小系統(tǒng)硬件介紹 .......... 4 電源電路介紹 ............................................ 6 紅外發(fā)射 /接收電路介紹 ................................... 7 VS1003 音頻解碼電路介紹 .................................. 9 SD 卡模塊電路介紹 ...................................... 11 TEA5767 與 TDA2822 組成的 收音功能電路 .................... 12 DS1302 時鐘芯片 與 DS18B20 溫度傳感器 組成的日常時溫功能電路 . 13 硬件設(shè)計小結(jié) .......................................... 14 第 4 章 軟件系統(tǒng)設(shè)計 ......................................... 15 Keil 軟件介紹 .......................................... 15 MP3 音樂播放軟件設(shè)計總流程 ................ 錯誤 !未定義書簽。 TEA5767 收音功能 軟件設(shè)計 總流程 ............ 錯誤 !未定義書簽。 軟件設(shè)計小結(jié) .......................................... 24 第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試與分析 ....................... 錯誤 !未定義書簽。 硬件調(diào)試 .............................................. 24 軟件調(diào)試 .............................................. 25 系統(tǒng)調(diào)試小結(jié) .......................................... 26 參考文獻(xiàn) .................................................... 26 1 基于單片機(jī)的音樂 存儲播放器 宋繼曄 南京信息工程大學(xué) 電子科學(xué)與技術(shù)系， 南京 210044 摘要： 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，帶數(shù)字語 音功能的數(shù)碼終端類產(chǎn)品在日常生活中得到了廣泛的使用。這也促進(jìn)了與該功能相關(guān)的數(shù)字音頻壓縮技術(shù)的發(fā)展，在數(shù)字音頻壓縮技術(shù)中， MP3 技術(shù)以其優(yōu)異的性能得到了廣泛的使用。 本次設(shè)計主要針對市場上 MP3 的容量及播放格式有限等問題加以設(shè)計，可方便進(jìn)行 SD 或 MMC 卡等微型存儲器的容量擴(kuò)展，并且播放 MP WMA、 WAV、 MIDI 等格式文件。使用者只需要將 MP3 等格式文件放到存儲卡中，便可以播放這些音樂。本設(shè)計的 MP3 還具有收音功能，采用 TEA5767 芯片能收聽多個 FM 頻率的電臺。本設(shè)計支持重低音、環(huán)繞音音效。本設(shè)計可以 作為車載音響，也可以用于家用播放、辦公場合或便攜設(shè)備等。 關(guān)鍵詞： MP3 播放器 ； SD卡； TEA5767 芯片 第 1 章 緒論 課題背景 從 1998 年，韓國世韓 (SEAHAN)公司推出了世界上第一臺 MP3 播放器到現(xiàn)在， MP3 播放器逐步成為電子市場上的熱銷產(chǎn)品，受到廣大音樂愛好者的歡迎。 MP3（ MPEG Audio Layer 3）是采用國際標(biāo)準(zhǔn) MPEG（ Moving Pictures Experts Group，動態(tài)圖象專家組）中的第三層音頻壓縮模式，對聲音信號進(jìn)行壓縮的一種格式。 MPEG 聲音壓縮算法是一種通用的聲音編碼技術(shù)，它對音源的性質(zhì)沒有作任何假設(shè)，而是利用人耳的聽覺特性對聲音進(jìn)行壓縮。 MPEG音頻層根據(jù)壓縮質(zhì)量和編碼復(fù)雜程度劃分為三層，即 Layer Layer Layer3，且分別對應(yīng) MP MPMP3 這三種聲音文件，并根據(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： 18： 1，而 MP3 的壓縮率則高達(dá) 10： 112：1。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。 隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在信息家電和行業(yè)應(yīng)用手持信息設(shè)備等信息終端類產(chǎn)品中，具備 MP3 功能已成為此類產(chǎn)品的發(fā)展趨勢之一。如我們常見的智能手機(jī)、電子詞典、 PDA 一般都具有 MP3 的功能實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)數(shù)字音樂的風(fēng)潮是由 MP3 所引起的，它是 MPEGLayer3 的縮寫，狹隘的講就是以 MPEG Layer 3 標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼的一種音頻文件格式。 MP3 本身是一種壓縮與解壓縮的計算方式，用來處理高壓縮比的聲音信息。而且在低碼率條件下基本能達(dá)到 CD 的音效效果，使人耳聽起來，感受到的音樂效 果卻沒有什么不同，而文件大小卻只有其十二分之一。因此原本一張光盤只能存儲約 1220 首的 CD 格式音樂，若存成MP3 格式，則約克儲存將近 100 首。自韓國世韓（ Seahan）公司 1998 年推出世界上第一臺 MP3 隨身聽 2 以來， MP3 播放器以其小巧的外形、不錯的近乎于 CD 的音質(zhì)、前衛(wèi)的功能，越來越受到消費(fèi)者的青睞，也成為業(yè)界甚至大眾媒體關(guān)注的一個熱門話題。由于 MP3 是數(shù)字化的音樂， MP3 隨身的聽不僅可以上傳下載 MP3 格式的文件，也可以是其他任何格式的電腦文件。這樣的 MP3 隨身聽還可以當(dāng)作一個小的移動存儲設(shè)備來使用。在 市場消費(fèi)刺激下，各大公司紛紛推出了自己的 MP3 產(chǎn)品， IC 供應(yīng)商提供了眾多 MP3解碼芯片及其解決方案。除了 MIC 方案（ MAS3507+DAC3550）、 TI 軟解壓單芯片方案（ TMS320C5409），還有臺灣創(chuàng)品方案（ T33510， T33520）、美國 SigmaTel 方案（ STMP3400）和 TI 的 DA250 解決方案。這使得 MP3 播放器的研制與生產(chǎn)變得更加容易，成本也大大降低，市場更加廣闊?？傊蛿?shù)據(jù)量和高播放品質(zhì)，支持多種功能，體積小、重量輕、連續(xù)播放時間長、音質(zhì)好是 MP3 播放器的發(fā)展趨勢。 [1] 課題研究的目的與意義 本設(shè)計主要研究基于 C51 單片機(jī)的 MP3 播放器，實(shí)現(xiàn)音樂存儲播放和收聽 FM 多波段收音功能。系統(tǒng)主要是由單片機(jī) STC12C5A60S STC89C52RC、 VS1003 音頻解碼模塊、 SD 卡模塊、 TEA5767 芯片和TDA2822 功放組成。單片機(jī)通過接受紅外遙控器發(fā)出的指令，選擇本設(shè)計兩大功能中的音樂播放功能或者 FM 收音功能之其一。本設(shè)計的 MP3 播放器與市面上銷售的 MP3 功能基本一致，但價格卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于市場上出售的 MP3 播放器。 本次論文主要是為了開發(fā)出一套低成本、可擴(kuò)展容量的 MP3。 現(xiàn)在 一般個人隨身攜帶使用 MP3存在容量固定，性價比較低的情況。此次論文便是根據(jù)這些情況而設(shè)計。 此次設(shè)計的突出優(yōu)勢是： 突破了存儲容量限制。本系統(tǒng)提供了 SD卡接口，可以方便地訪問外部的移動存儲介質(zhì)，這樣就不會有特定的容量限制。當(dāng)前，個人多媒體娛樂市場的需求快速增長，各種多媒體的應(yīng)用也日趨豐富，對存儲容量的要求必然越來越高，因此本系統(tǒng)采用的方案可以說是應(yīng)勢而生。 低成本。由于 MP3 編碼算法的 CPU 的性能要求非常，因此目前大部分的 MP3實(shí)時編碼都是采用專用的 DSP 芯片來實(shí)現(xiàn)，這些芯片大部分價格較高 [8]。本系統(tǒng)采用通用 單片機(jī) 處理，對 MP3算法做了硬件方式的實(shí)時編碼滿足音質(zhì)要求。設(shè)計中又將漢字存儲芯片移除，大大降低了系統(tǒng)的成本。 功能多樣。單純音樂播放顯得 MP3的功能有些單調(diào)，但是本設(shè)計不單只加入了收音功能，還有時鐘功能、測量室溫功能、定時功能和選擇按鍵發(fā)聲功能等，令到 MP3功能更加豐富多樣，使用可靠，方便每一位使用者。 第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計 方案的選擇 方案一 :系統(tǒng)采用 CH375型號的 USB模塊，此模塊能通用 U盤 /移動硬盤 。方便使用者對本系統(tǒng)的存儲工具 的攜帶，但是 CH375 外圍電路比較復(fù)雜，價格較昂貴且驅(qū)動 CH375 模塊 3 時涉及 USB 枚舉等系列問題。 方案二 :存儲工具采用 SD 卡模塊，此模塊與 CH375 功能大致相當(dāng)，外圍電路簡單，價格便宜，但是SD 卡模塊的主要核心 SD/MMC 卡體積較細(xì)，故容易弄掉，用戶使用攜帶時多加留意。 還有 SD 卡對電源輸出電流 的要求比較高 。 綜合考慮，在功能大致相同的情況下本設(shè)計主要考慮的是使用難度， 靈 活性更強(qiáng)、性價比更高 ， 所以本設(shè)計采用方案二。 系統(tǒng)研究的內(nèi)容 FAT 磁盤文件格式。 由于此次論文要求對 SD 卡數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫，而 現(xiàn)在大多數(shù) SD 卡的數(shù)據(jù)格式幾乎都是 FAT 或 FAT16格式。其內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲方式及引導(dǎo)區(qū)大小等情況顯得尤其重要。如果忽略此環(huán)節(jié)，勢必在讀取數(shù)據(jù)時造成錯誤，對結(jié)果造成重大影響。 mp3 解碼方法。 在使用 MP3 解碼芯片解碼時，必然會用到解碼相關(guān)知識。而且，在將數(shù)據(jù)送到 MP3 解碼芯片前，對數(shù)據(jù)做必要的處理也可以提高 MP3 解碼芯片處理效率，增加設(shè)計的可實(shí)現(xiàn)性。如果對 MP3 解碼不夠了解，