【正文】 濾波電路下面介紹USB供電電路。但是由于電池電壓會(huì)隨著電能的消耗而降低，且AT89C51SND1C 。 圖34 Flash閃存電路原理圖167。 Flash存儲(chǔ)系統(tǒng)隨著大容量存儲(chǔ)MP3歌曲的播放器的出現(xiàn)，F(xiàn)lash閃存容量也在逐步增加。為此我們采用USB轉(zhuǎn)串口專用芯片F(xiàn)T232BL進(jìn)行調(diào)試。ISP一般是通過(guò)單片機(jī)專用的串行編程接口對(duì)單片機(jī)內(nèi)部的Flash存儲(chǔ)器進(jìn)行編程，而IAP技術(shù)是從結(jié)構(gòu)上將Flash存儲(chǔ)器映射為兩個(gè)存儲(chǔ)體，當(dāng)運(yùn)行一個(gè)存儲(chǔ)體上的用戶程序時(shí)，可對(duì)另一個(gè)存儲(chǔ)體重新編程，之后將控制從一個(gè)存儲(chǔ)體轉(zhuǎn)向另一個(gè)。保持按鈕彈起狀態(tài)時(shí)MP3工作在工作模式，插在電腦的USB口上即可在電腦與MP3播放器進(jìn)行MP3的歌曲存儲(chǔ)、修改工作；而持續(xù)按下按鈕同時(shí)將USB接頭插入PC終端并配合ATMEL FLIP軟件使用可以使MP3工作在固件下載模式，進(jìn)行軟件調(diào)試和修改等工作。13管腳上接的是PLL鎖相環(huán)電路，它構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，使PLL的輸出與參考信號(hào)保持固定的相位關(guān)系。AT89C51SND1C具有如下外設(shè)的集成，大大簡(jiǎn)化了電路的設(shè)計(jì)：?MP3硬件解碼器?可編程音頻輸出接口DAC?8位MCU C51??內(nèi)建鎖相環(huán)PLL?多媒體卡接口適配器?SPI接口適配器?IDE/ATAPI接口?兩路10位ADC，8KHz?44個(gè)通用I/O?兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器?硬件看門狗定時(shí)器?標(biāo)準(zhǔn)全工UART?兩線主被動(dòng)模式控制器?SPI主被動(dòng)模式控制器?電源管理模塊具備ISP（在系統(tǒng)編程）和IAP（在應(yīng)用編程）功能，便于系統(tǒng)升級(jí)。資源方面考慮的重要指標(biāo)有:處理能力(MIPS)、功耗、存儲(chǔ)容量以及抗干擾能力等，另外軟件開(kāi)發(fā)的簡(jiǎn)易性也是要考慮的重要因素。整個(gè)系統(tǒng)的硬件框圖如下。(6) 單片機(jī)外接電路較多時(shí)，設(shè)計(jì)外圍電路時(shí)必須考慮這樣的驅(qū)動(dòng)電流是否合適。但必須注意，由軟件實(shí)現(xiàn)的硬件功能，其響應(yīng)時(shí)間要比直接用硬件實(shí)現(xiàn)來(lái)得長(zhǎng)，而且占用CPU時(shí)間。系統(tǒng)的配置和擴(kuò)展設(shè)計(jì)遵循下列原則：(1) 盡可能選擇典型電路，并符合單片機(jī)的常規(guī)用法，為硬件的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化打下良好的基礎(chǔ)。 MP3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的原則一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)包含有兩部分內(nèi)容：一、系統(tǒng)配置，即按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，如鍵盤、顯示器、打印機(jī)、A/D、D/A轉(zhuǎn)換器等，要設(shè)計(jì)合適的接口電路。另外，在進(jìn)行調(diào)試程序時(shí)，需要用到USB轉(zhuǎn)串口電平轉(zhuǎn)換芯片F(xiàn)T232BL，；當(dāng)連接USB接口（USB總線上電源為5V）時(shí)。表22 影響方案綜合評(píng)價(jià)的主要因素方案因素和方案種類開(kāi)發(fā)難度可靠性主要芯片數(shù)量是否可購(gòu)價(jià)格綜合評(píng)價(jià)方案1集成度高，開(kāi)發(fā)容易集成芯片，可靠性高3可適中1方案2較難一般5可高2方案3較難一般5可低3由表22的分析結(jié)果，選定方案1，方案內(nèi)容如下：(1) 選用AT89C51SND1C，它集成了CPU＋解碼器＋USB控制器。表21 帶有U盤功能的MP3可選方案方案內(nèi)容和方案種類CPUUSB Device接口芯片MP3解碼芯片D/A轉(zhuǎn)換與音頻放大芯片F(xiàn)lash存儲(chǔ)器方案1AT89C51SND1CCS4330＋雙路功放K9K8G08方案2PIC16C64PDIUSBD12MAS3507DDAC3550方案3AVR8515PDIUSBD12STA013CS4330＋雙路功放167。(2) 對(duì)于MP3，一般也分成幾個(gè)部分：CPU、MP3硬件解碼芯片、D/A轉(zhuǎn)換與音頻放大芯片、存儲(chǔ)器。下圖11和圖12為此次MP3播放器設(shè)計(jì)的成品圖。167。ARM具有比較強(qiáng)的事務(wù)管理功能，可以用來(lái)跑界面以及應(yīng)用程序等，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在控制方面，而FPGA可以用VHDL或verilogHDL來(lái)編程，靈活性強(qiáng)，由于能夠進(jìn)行編程、除錯(cuò)、再編程和重復(fù)操作，因此可以充分地進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證。因此，F(xiàn)PGA的使用非常靈活。掉電后，F(xiàn)PGA恢復(fù)成白片，內(nèi)部邏輯關(guān)系消失，因此，F(xiàn)PGA能夠反復(fù)使用[6]。使用FPGA來(lái)開(kāi)發(fā)數(shù)字電路，可以大大縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，減少PCB面積，提高系統(tǒng)的可靠性。可以毫不夸張的講，F(xiàn)PGA能完成任何數(shù)字器件的功能，上至高性能CPU,下至簡(jiǎn)單的74電路，都可以用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)[5]。FPGA采用了邏輯單元陣列LCA（Logic Cell Array）這樣一個(gè) 新概念，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB（Configurable Logic Block）、輸出輸入模塊IOB （Input Output Block）和內(nèi)部連線（Interconnect）三個(gè)部分。由于它運(yùn)算能力很強(qiáng)，速度很快，體積很小，而且采用軟件編程具有高度的靈活性，因此為從事各種復(fù)雜的應(yīng)用提供了一條有效途徑。另外還允許在程序空間和數(shù)據(jù)空間之間進(jìn)行傳輸，因?yàn)樵黾恿似骷撵`活性。DSP（digital signal processor）是一種獨(dú)特的微處理器，有自己的完整指令系統(tǒng)，是以數(shù)字信號(hào)來(lái)處理大量信息的器件。ARM（Advanced RISC Machines）是微處理器行業(yè)的一家知名企業(yè)，設(shè)計(jì)了大量高性能、廉價(jià)、耗能低的RISC處理器、相關(guān)技術(shù)及軟件。人們不僅可以使用計(jì)算機(jī)軟件, 還可以通過(guò)數(shù)字隨身聽(tīng)來(lái)欣賞音樂(lè)[2]。如果對(duì)于一段聲音不進(jìn)行壓縮的話，這是個(gè)十分大的開(kāi)銷。便攜式MP3播放器作為一種集音頻播放、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為一身的數(shù)碼產(chǎn)品，其功能結(jié)構(gòu)為電子設(shè)計(jì)人員所津津樂(lè)道。第1章 緒論167。通過(guò)運(yùn)用MPEG音頻標(biāo)準(zhǔn)的壓縮技術(shù)，我們可以把存儲(chǔ)空間壓縮到原來(lái)的十二分之一而不會(huì)降低聲音的音質(zhì)。MP3是MPEG1音頻層Ⅲ（LayerⅢ）的簡(jiǎn)稱。 17167。 10167。 5第2章 設(shè)計(jì)方案選擇 7167。實(shí)驗(yàn)表明，該系統(tǒng)工作達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，為后續(xù)的嵌入式系統(tǒng)研發(fā)打下了基礎(chǔ)，具有一定的實(shí)用價(jià)值?，F(xiàn)在，具備MP3功能已成為嵌入式終端類產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)之一。本文介紹了一種基于51單片機(jī)的MP3播放器設(shè)計(jì)方案。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，MP3，AT89C51SND1C，USB，F(xiàn)AT MP3 PLAYER DESIGN BASED ON 51 SINGLECHIPABSTRACTAlong with the development of science and technology, the embedded terminal products with digital audio function is widely used in our daily life, and the associated digital audio pression technologies are also highly developed, MP3 is the most popular one in various digital audio pression technologies according it’s excellent performance. Now, with MP3 function have became the trends of the embedded terminal products.This paper introduce a MP3 player design based on uses AT89C51SND1C chip,which ATMEL pany produce for MP3 design detailed discuss the MP3 player hardware and software design process,use Protel99se software to draw MP3 schematic, make printed circuit boards, through Keil programming software design MP3 software,such as file decoding procedures, key control procedures, USB munication and control procedures,and FAT file management procedures and programming procedures, use the puter39。 7167。 13167。 MP3的原理圖和PCB圖 18第4章 MP3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 22第5章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 25結(jié)　論 26參考文獻(xiàn) 27致　謝 28附　錄 29外文資料譯文 59前　言嵌入式技術(shù)作為在信息、網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)等支撐發(fā)展中最重要的實(shí)用技術(shù)之一，已經(jīng)開(kāi)始廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通信、消費(fèi)電子、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)控制和軍事國(guó)防等社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域。MPEG1音頻(IOS/IEC111723) 是目前普遍應(yīng)用的音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn), 其中音頻層Ⅲ的算法最為復(fù)雜, 但壓縮比最大, 效果也最好, 在低碼率的條件下基本能達(dá)到CD的音質(zhì)效果。即使使用二十四分之一的壓縮因子，仍然比單純降低采樣率的音質(zhì)要好。在過(guò)去的歷史進(jìn)程中，鋼鐵、石化等是支撐物質(zhì)社會(huì)發(fā)展的重要資源；在未來(lái)社會(huì)進(jìn)程中，計(jì)算機(jī)芯片、軟件將成為支撐知識(shí)社會(huì)發(fā)展的另一種重要資源。MP3是MPEG1音頻層Ⅲ（LayerⅢ）的簡(jiǎn)稱。通過(guò)運(yùn)用MPEG音頻標(biāo)準(zhǔn)的壓縮技術(shù)，我們可以把存儲(chǔ)空間壓縮到原來(lái)的十二分之一而不會(huì)降低聲音的音質(zhì)。嵌入式系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在，有如下幾個(gè)應(yīng)用方向：采用單片機(jī)、ARM、DSP和FPGA這四種工具進(jìn)行開(kāi)發(fā)。ARM架構(gòu)是面向低預(yù)算市場(chǎng)設(shè)計(jì)的第一款RISC微處理器，基本是32位單片機(jī)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它提供一系列內(nèi)核、體系擴(kuò)展、微處理器和系統(tǒng)芯片方案，四個(gè)功能模塊可供生產(chǎn)廠商根據(jù)不同用戶的要求來(lái)配置生產(chǎn)。一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器在一塊不大的芯片內(nèi)包括有控制單元、運(yùn)算單元、各種寄存器以及一定數(shù)量的存儲(chǔ)單元等等，在其外圍還可以連接若干存儲(chǔ)器，并可以與一定數(shù)量的外部設(shè)備互相通信，有軟、硬件的全面功能，本身就是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)。其工作原理是接收模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)換為0或1的數(shù)字信號(hào)，再對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行修改、刪除、強(qiáng)化，并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特點(diǎn)：(1) 在一個(gè)指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法； (2) 程序和數(shù)據(jù)空間分開(kāi)，可以同時(shí)訪問(wèn)指令和數(shù)據(jù)；(3) 片內(nèi)具有快速RAM，通?？赏ㄟ^(guò)獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時(shí)訪問(wèn)； (4) 具有低開(kāi)銷或無(wú)開(kāi)銷循環(huán)及跳轉(zhuǎn)的硬件支持；(5) 快速的中斷處理和硬件I/O支持；(6) 具有在單周期內(nèi)操作的多個(gè)硬件地址產(chǎn)生器； (7) 可以并行執(zhí)行多個(gè)操作；(8) 支持流水線操作，使取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行。用戶可對(duì)FPGA內(nèi)部的邏輯模塊和I/O模塊重新配置，以實(shí)現(xiàn)用戶的邏輯。FPGA如同一張白紙或是一堆積木，工程師可以通過(guò)傳統(tǒng)的原理圖輸入法，或是硬件描述語(yǔ)言自由的設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)。FPGA是由存放在片內(nèi)RAM中的程序來(lái)設(shè)置其工作狀態(tài)的，因此工作時(shí)需要對(duì)片內(nèi)的RAM進(jìn)行編程。FPGA的編程無(wú)須專用的FPGA 編程器，只須用通用的EPROM、PROM編程器即可?？梢哉f(shuō)，F(xiàn)PGA芯片是小批量系統(tǒng)提高系統(tǒng)集成度、可靠性的最佳選擇之一。當(dāng)電路有少量改動(dòng)時(shí)，更能顯示出FPGA的優(yōu)勢(shì)，其現(xiàn)場(chǎng)編程能力可以延長(zhǎng)產(chǎn)品在市場(chǎng)上的壽命，而這種能力可以用來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)或除錯(cuò)[7]。本文介紹了MP3播放器設(shè)計(jì)制作的方案確定和設(shè)計(jì)流程，詳細(xì)闡述了MP3播放器硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和調(diào)試過(guò)程。圖11 MP3播放器外形圖（A面）圖12 MP3播放器外形圖（B面） 第2章 設(shè)計(jì)方案選擇167。其中，有不同的集成解決方案，可以將第一、第二部分集成在一起，即帶MP3硬件解碼器的CPU；或?qū)⒌诙?、第三部分集成在一起，即將硬件解碼、D/A轉(zhuǎn)換及音頻輸入集成在一起。芯片方案組合情況確定后，下來(lái)就是確定最終設(shè)計(jì)方案。(2) D/A音頻轉(zhuǎn)換采用Cirrus Logic公司的CS4330芯片。除此以外，AT89C51SND1芯片具有MMC和ATA接口，很容易將其擴(kuò)展成帶有MMC接口和連接硬件，使其具有移動(dòng)硬盤的功能。按系統(tǒng)功能需求，需要配置固定鍵盤、LED、 LCD顯示、EEPROM存儲(chǔ)器等。(2) 系統(tǒng)的擴(kuò)展與外圍設(shè)備配置的水平應(yīng)充分滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功能要求，并留有適當(dāng)?shù)挠嗟?，以便二次開(kāi)發(fā)。因此，選用軟件方案時(shí)要考慮這些因素。當(dāng)驅(qū)動(dòng)能力不足時(shí)，系統(tǒng)工作不可靠，就必須增加驅(qū)動(dòng)能力，增設(shè)驅(qū)動(dòng)器或者減少芯片功耗，降低總線負(fù)載[10]。圖31 MP3硬件組成框圖167?；谝陨峡紤]和充分的比較，選用了Atmel公司的AT89C51SND1C單片機(jī)[11]。AT89C51SND1C芯片內(nèi)具有2KB RAM，64KB Flash程序存儲(chǔ)器，支持通過(guò)USB接口在線下載固件。63管腳上外接一個(gè)發(fā)光二極管通過(guò)光線的閃爍來(lái)提示CPU正在工作。S5通過(guò)導(dǎo)線接在CPU的2號(hào)管腳。在這里我們采用ISP編程。在MP3播放器制作好的電路板上中沒(méi)有顯示，特此說(shuō)明。為此我們選用三星公司出品的1GB Flash閃存K9K8G08U0A。便攜式MP3的體積小,可以使用兩節(jié)5號(hào)電池（即3VDC）供電，同時(shí)也可以通過(guò)USB接口取電，因此采用低電壓以及進(jìn)行有效的功率管理是非常必要的。圖37 USB供電電路根據(jù)USB接口定義，我們知道USB接口電壓為5V DC， DC。USB供電和電池供電模式通過(guò)D1和D3兩個(gè)發(fā)光二極管顯示區(qū)別。AT89C51SND1C芯片的44446管腳負(fù)責(zé)音頻的數(shù)字信號(hào)輸出，這4個(gè)管腳的音頻數(shù)字信號(hào)通過(guò)CS4330轉(zhuǎn)變?yōu)橐纛l模擬信號(hào)。因?yàn)橐纛l功率放大電路即TDA7050要求輸入音頻信號(hào)電壓低，而CS4330的輸出音頻信號(hào)電壓過(guò)高，因此需要分壓電路進(jìn)行電壓匹配，使兩部分電