【文章內(nèi)容簡介】 第 4章 主要介紹了系統(tǒng)軟件設(shè)計 7 第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計 MP3 原理概述及框圖 本系統(tǒng)采用的控制核心是 STC 公司生產(chǎn)的 STC12C5A60S2 單片機，通過所編程序讀取 SD 卡中存儲的數(shù)據(jù)到單片機，然后單片機再將數(shù)據(jù)傳送到VS1003 解碼芯片進行解碼，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器將解碼出來的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，將模擬信號進行音頻放大，再經(jīng)過低通濾波到耳機輸出口，我們就可以聽到音樂了。圖 11所示為 MP3 播放器系統(tǒng)原理框圖。 S T C 1 2 C 5 A 6 0 S 2 按 鍵 S D 卡 M P 3 數(shù) 據(jù) L E D 液 晶 顯 示 屏 D / A 轉(zhuǎn) 換 M P 3 解 碼 音 頻 放 大 聲 音 輸 出 本系統(tǒng)可分為存儲模塊， STC12C5A60S2 單片機控制模塊，和 VS1003 解碼模塊，本系統(tǒng)詞用的單片機是 STC12C5A60S2 ，該列單片機是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘 /機器周期（ 1T）的單片機，是高速低功耗 超強抗干擾的新一代 8051型單片機。通常使用 STCISP 軟件，該單片機可實現(xiàn)串口在線編程，無需編程器，無需仿真器。 MP3 播放器設(shè)計所需的主要芯片 STC12C5A60S2單片機簡介 STC12C5A60S2 單片機指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051，但速度快 812倍；內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路、 2路 PWM、 8 路高速 10位 A/D 轉(zhuǎn)換（ 250K/S）。 STC12C5A60S2 系列單片機的主要特點如下： 8051 CPU， 1T，單時鐘 /機器周期，指令代碼完全兼容傳 統(tǒng) 8051 ： STC12C5A60S2 系列工作電壓： （ 5V 單片機）STC12LE5A60S2 系列工作電壓： （ 3V 單片機） ： 0 35MHz，相當于普通 8051 的 0～ 420MHz 8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K字節(jié) ...... 1280 字節(jié) RAM I/O 口（ 36/40/44 個），復(fù)位后為：準雙向口 /弱上拉（普通 8051 傳統(tǒng) I/O 口） 可設(shè)置成四種模式：準雙向口 /弱上拉，推挽 /強上拉，僅為輸 9 入 /高阻，開漏 每個 I/O 口驅(qū)動能力均可達到 20mA，但整個芯片最大不要超過 55mA 7. ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器 可通過串口（ ）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片 EEPROM功能 (STC12C5A62S2/AD/PWM無內(nèi)部 EEPROM)9. 看門狗 集成 MAX810 專用復(fù)位電路（外部晶體 12M 以下時，復(fù)位腳可直接 1K 電阻到地） 電路 :在 口有一個低壓門檻比較器 5V 單片機為，誤差為 +/5%, 單片機為 ，誤差為 +/3% ：外部高精度晶體 /時鐘，內(nèi)部 R/C 振蕩器 (溫漂為 +/5%到 +/10%以內(nèi) ) 1 用戶在下載用戶程序時，可選擇是使用內(nèi)部 R/C 振蕩器還是外部晶體 /時鐘 ； 常溫下內(nèi)部 R/C 振蕩器頻率為： 單片機為： 11MHz～ 單片機為： 8MHz～ 12MHz； 精度要求不高時，可選擇使用內(nèi)部時鐘，但因為有制造誤差和溫漂，以實際測試為準 4個 16 位定時器 兩個與傳統(tǒng) 8051 兼容的定時器 /計數(shù)器 ,16 位定時器 T0 和 T1，沒有定時器 2，但有獨立波特率發(fā)生器 做串行通訊的波特率發(fā)生器 再加上 2 路 PCA 模塊可再實現(xiàn) 2個 16 位定時器 14. 2 個時鐘輸出口，可由 T0 的溢出在 ，可由 T1 的溢出在 I/O 口 7 路 ,傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷 ,并新增支持上升沿中斷的 PCA 模塊， Power Down 模式可由外部中斷喚醒， INT0/, INT1/, T0/, T1/, RxD/, CCP0/(也可通過寄存器設(shè)置到 ), CCP1/ (也可通過寄存器設(shè)置到 ) 16. PWM(2 路） /PCA（可編程計數(shù)器陣列 ,2 路） 也可用來當 2路 D/A使用 也可用來再實現(xiàn) 2個定時器 也可用來再實現(xiàn) 2個外部中斷 (上升沿中斷 /下降沿中斷均可分別或同時支持 ) , 10 位精度 ADC，共 8路，轉(zhuǎn)換速度可達 250K/S(每秒鐘 25 萬次 ) (UART)，由于 STC12 系列是高速的 8051，可再用定時器或 PCA 軟件實現(xiàn)多串口 19. STC12C5A60S2 系列有雙串口，后綴有 S2 標志的才有雙串口，RxD2/(可通過寄存器設(shè)置到 )， TxD2/(可通過寄存器設(shè)置到) ： 40 +85℃ (工業(yè)級 ) / 0 75℃ (商業(yè)級 )：PDIP40,LQFP44,LQFP48 I/O 口不夠時，可用 2 到 3 根普通 I/O 口線外接 74HC164/165/595（均可級聯(lián)）來擴展 I/O 口 , 還可 用 A/D 做按鍵掃描來節(jié)省 I/O 口，或用雙 CPU,三線通信，還多了串口。 VS1003 解碼芯片簡介 VS1003是由荷蘭 VLSI公司出品的一款單芯片 MP3/WMA/MIDI音頻解碼和 ADPCM 解碼芯片，其擁有一個高性能低功耗的 DSP 處理器核 VSDSP， 5k的指令 RAM， 的數(shù)據(jù) RAM，串行的控制和數(shù)據(jù)輸入接口， 4個通用 I/O口，一個 UART 口，同時片內(nèi)還帶有一個可變采樣率的 ADC、一個立體聲 DAC以及音頻耳機放大器。 VS1003 通過一個串行接口來接 =接收輸入的比特流，它可以作為一個系統(tǒng)的 從機。輸入的比特流被解碼，然后通過一個數(shù)字控制器到達一個 18位過采樣多位 DAC。通過串行總線控制解碼器。除了基本的解碼，在用戶 RAM 中他還可以做其他特殊應(yīng)用，例如 DSP 音效處理，該芯片的主要特點如下 : 11 解碼 MP3（ MPEG 1amp。2 音頻層 III）（ CBR + VBR + ABR）， WMA 的所有配置文件（ 5384kbit / s 的）， WAV（ PCM + IMA ADPCM） 。 MIDI / SPMIDI文件 對話筒輸入或線路輸入的音頻信號進行 IMA ADPCM 編碼 從麥克風(fēng)或 線路輸入編碼 IMA ADPCM 流媒體支持 低音和高音控制 使用一個 12 13 MHz 的時鐘 內(nèi)部 PLL 時鐘倍頻器 低功耗運行 內(nèi)含高性能片上立體聲數(shù)模轉(zhuǎn)換器，兩聲道間無相位差 高品質(zhì)的片上立體聲 DAC，沒有通道之間的相位誤差 立體聲耳機驅(qū)動器能夠驅(qū)動 30 歐姆負載 獨立的工作電壓為模擬，數(shù)字和 I / O KiB 加入用戶代碼 /數(shù)據(jù)的片上 RAM 串行控制和數(shù)據(jù)接口 可以用來作為一個從屬協(xié)處理器 針對特殊應(yīng)用的 SPI 閃存啟動 特殊應(yīng)用的 SPI Flash 引導(dǎo) UART 用于調(diào)試目的 新的功能可被添加與軟 件和 4的 GPIO 引腳 SD 卡存儲芯片簡介 SD 卡是一種大容量、性價比高、體積小、訪問接口簡單的存儲卡。 SD卡大量應(yīng)用于數(shù)碼相機、 MP手機、大容量存儲設(shè)備，作為這些便攜式存儲設(shè)備的存儲載體， 他還具有低功耗、非易失性、保存數(shù)據(jù)無需消耗能量等特點。 SD 卡接口向下兼容 MMC 卡，訪問 SD 卡的 SPI 協(xié)議及部分命令也適用于 MMC 卡。 SD 存儲卡（ Secure Digital Memory Card）中文翻譯為安全數(shù)碼卡，是一種基于半導(dǎo)體快閃記憶器的新一代記憶設(shè)備。 SD 存儲卡由日本松下、東芝及美國 SanDisk 公司于 1999 年 8 月共同開發(fā)研制。大小猶如一張有票的SD 記憶卡，重量只有 2 克，但卻擁有高記憶容量、快速數(shù)據(jù)傳輸率、極大的移動靈活性以及很好的安全性。 SD 存儲卡在 24mm*32mm* 的體積內(nèi)結(jié)合了（ SanDisk）快速記憶卡控制與 MLC（ Multilevel Cell）技術(shù)和 Toshiba（東芝） 及 的 NAND 技術(shù)，痛過 9 針的接口界面與專門的驅(qū)動器相連接，不需要額外的電源來保持其記憶的信息。而且它是一體化國體介質(zhì)，沒有任何移動部分，所以不用擔(dān)心機械運動的損壞。 SD 存儲卡（ Secure Digital Memory Card） 是一種基于半導(dǎo)體閃存工藝的存儲卡， 1999 年，由日本松下、東芝及美國 SanDisk 公司于 1999 年 8 月共同開發(fā)研制完成。 2020 年，這幾家公司發(fā)起成立了 SD 協(xié)會（ Secure Digital Association 簡稱 SDA），陣容強大，吸引了大量廠商參加。其中包括 IBM、Microsoft、 Motorola、 NEC、 Samsung 等。在這些領(lǐng)導(dǎo)廠商的推動下， SD存儲卡已成為目前電子數(shù)碼產(chǎn)品中應(yīng)用最廣泛的存儲卡。 SD 存儲卡多用于 MP3 隨身聽、數(shù)碼攝像機、 數(shù)碼相機等，也有用于筆記本電腦上。其投影面積與 MMC 卡相同，只是略微厚一點，為 。但 13 是 SD 卡的存儲容量要大的多，且讀寫速度比 MMC 卡快 4 倍。目前 SD卡在數(shù)碼相機中的應(yīng)用正在快速發(fā)展并且 SD 卡在容量、性價比等方面與 CF卡的差距越來越小，大有成為主流之勢。 SD 卡的迅速成長絕非是偶然的。最重要的一點就是 MMC 卡與 SD卡相兼容，這也正是 SD存儲卡迅速發(fā)展的原因之一。現(xiàn)在的 SD 卡容量從 8MB 到 128GB 不等。 LCD1602 顯示屏簡介 在日常生活中，液晶顯示器并不陌生。液晶顯示模塊已經(jīng)作為很多電 子產(chǎn)品的通用器件，在計算器、萬用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都 可以看到。在單片機的人機交流界面中，一般的輸出方式有：發(fā)光管、 LED 數(shù)碼管、液晶顯示器。其中，字符型液晶顯示器是用于顯示數(shù)字、圖形符 號及少量自定義符號的顯示器。 LCD1602 字符型液晶的結(jié)構(gòu)及指令系統(tǒng) LCDl602 可分為 2 行共顯示 32 個字符，每行顯示 16 個字符；其可 與 8 位或 4 位微處理器連接；內(nèi)藏式字符發(fā)生器 ROM，可提供 160 種工 業(yè)標準字符，包括全部大小寫字母、阿拉伯數(shù)字及日文片假名，以及 32 個 特殊字符或符號的顯示； 內(nèi)藏 RAM 可根據(jù)用戶的需要，由用戶自定義字 符或符號； +5V 單電源供電；低功耗 (10mW)。 LCD1602 采用標準的 16 腳 接口，其各個管腳的定義如下： 第 1腳： VSS 為電源地。 第 2腳： VDD 接 5V 正電源。 第 3腳： V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接 地示器，是用于顯示數(shù)字、圖形符號及少量自定義符號的顯示器。 LCDl602 可分為 2 行共顯示 32 個字符，每行顯示 16 個字符。 第 4腳： RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇 指令寄存器。 第 5腳： R/W 為讀寫信號線 ，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫 操作。當 RS和 R/W 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS 為 低電平 R/W 為高電平時可以讀忙信號，當 RS 為高電平 R/W 為低電平時 可以寫入數(shù)據(jù)。 第 6 腳： E端為使能端，當 E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊 執(zhí)行命令。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 第 15～ 16腳：背光。 LCD1602 內(nèi)部結(jié)構(gòu)由 DDRAM、 CGROM、 IR、 DR、 BF、 AC 等大 規(guī)模集成電路組成，其各部分的功能如下： (1) DDRAM 為數(shù)據(jù)顯示用的 RAM(DataDisplayRAM，簡稱 DDRAM)。 用以存放要顯示的數(shù)據(jù)，只要將標準 ASCII 碼放入 DDRAM，內(nèi)部控制線 路就會自動將數(shù)據(jù)傳送到顯示器上，并顯示出該 ASCII 碼對應(yīng)的字符。 (2)CGRAM 為字符產(chǎn)生 RAM(CharacterGeneratorRAM，簡稱 CGRAM)， 可供使用者存儲特殊造型的造型碼， CGRAM 最多可存儲 8個造型。 (3) IR 為指令寄存器 (InstructionRegister，簡稱 IR)，負責(zé)存儲 MCU 要 寫給 LCD 的指令碼。當 RS 及 R/W 引腳信號為 0 且 E 引 腳信號由 1 變 為 0 時， D0～ D7 引腳上的數(shù)據(jù)便會存入到 IR 寄存器中。 (4) DR 為數(shù)據(jù)寄存器 (DataRegister，簡 稱 DR)，它們負責(zé)存儲單片機要 寫到 CGRAM 或 DDRAM 的數(shù)據(jù)。因此可將 DR 視為一個數(shù)據(jù)緩沖區(qū)， 當 RS 及