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基于51單片機的音樂播放器的軟件設(shè)計_畢業(yè)設(shè)計論文-在線瀏覽

2024-10-31 20:01本頁面
  

【正文】 ..... 6 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 .................................................... 7 軟件總體分析 ................................................ 7 CH375 軟件系統(tǒng)設(shè)計 ......................................... 10 CH375 模塊的 U盤數(shù)據(jù)讀取程序設(shè)計 ........................... 11 VS1003 模塊的 MP3 文件播放程序設(shè)計 .......................... 12 系統(tǒng)流程圖 ....................................................... 14 4 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果及分析 ..................................................... 15 結(jié)束語 ................................................................... 17 參考文獻 ................................................................. 18 附錄 ..................................................................... 19 致謝 ..................................................................... 20 基于 51單片機的音樂播放器的軟件設(shè)計 1 1 引言 設(shè)計 背景 隨著電子技術(shù)的發(fā)展 ,MP3 播放器向大容量、高音質(zhì)、小巧便攜不斷發(fā)展。雖然播放器與存儲器的一體化設(shè)計 , 使 MP3 播放器便于攜帶 ,但與此同時他也帶來了很多新的問題 ,比如存儲容量固定 。另一方面 ,一體化又限制了 MP3播放器在其他領(lǐng)域的應(yīng)用 ,比如車載 MP3等不方便移動的播放器。 本設(shè)計以單片機為核心控制器,設(shè)計一個音樂播放器,主要完成 U 盤存儲的音頻文件數(shù)據(jù)提取及播放任務(wù)。通過自定義鍵盤設(shè)定,當有鍵按下時,能控制歌曲的播放或音量,并通過 LCD 來顯示播放音樂的歌曲名 ,同時 USBHOST 的開發(fā)也為實時數(shù)據(jù)采集的移動存儲提供了價格低廉的解決方案。 設(shè)計意義 基于單片機的音樂播放器可應(yīng)用于 MP3, MP4,擴音器等很多方面,并可作為很多系統(tǒng)的輔助功能,傳統(tǒng)的音樂播放器是利用定時器可以產(chǎn)生各種固定頻率的方波信號,可以產(chǎn)生包括 “ Do” 、 “ Re” 、 “ Me” 等音階在內(nèi)的各種頻率聲音?;谶@個思想本文設(shè)計了一款特殊的 “ 音樂播放器 ” , 該 播放器可實現(xiàn) MP3 文件的完整播放,可以選擇音量調(diào)節(jié),曲目的切換等功能。本設(shè) 計以 STC12C5A60S2 芯片作為主控制器,芬蘭 VLSI 公司的 VS1003 作為音頻解碼芯片,南京沁恒公司的 CH375 作為 USB 設(shè)備接口芯片,以 U盤作為媒體存儲介質(zhì), LCD12864 液晶屏作為顯示屏,來完成音樂播放器的功能。 理論分析與方案論證 理論分析 針對本 MP3 音樂 播放系統(tǒng) ,要選擇合適的控制芯片及外部芯片來實現(xiàn) ,下面 介 紹一下芯片的 選用 。 MP3 解碼芯片常見的有 VS100X 系列和 STA01X 系列, VS 系列自帶DAC 輸出功能,而且能解碼的音頻格式也比較多;而 STA系列需要外加 DAC,使用起來多有不便,而且只能解碼 MP3 一種格式的音樂文件。因此,選用此芯片作為解碼芯片。在本地端, CH375 具有 8位數(shù)據(jù)總線和讀、寫、片選控制線以及中斷輸出,可以方便地掛接到單片機 /DSP/MCU 等控制器的系統(tǒng)總線上。 CH375 的 USB 主機方 式支持各種常用的 USB 全速設(shè)備,外部單片機 /DSP/MCU 可以通過 CH375 按照相應(yīng)的 USB 協(xié)議與 USB設(shè)備通信。該液晶屏本身帶有字庫功能所以,系統(tǒng)不需要有外部字庫文件 , 可實現(xiàn)曲目的漢字顯示。如果選用 Flash, 則整個系統(tǒng)要求較多的 I/O 端 口來讀取,更重要的一點是,這樣做的后果就是整個系統(tǒng) 的容量就被固定了,擴容存在困難。 設(shè)計 方案論證 通過以上的理論分析,對本設(shè)計的所有的主要芯片有了初步的了解。存儲器里的媒體文件首先被讀取到 MCU 的 RAM 中,然后又被送 到解碼芯片中,解碼后的音頻數(shù)據(jù)被還原成模擬音頻 ,再 由揚聲器傳出。其它芯片是通過普通 I/O 端 口連接的。內(nèi)部集成 MAX810專用復(fù)位電路 , 2 路 PWM,有 8路高速 10 位的 A/D轉(zhuǎn)換 (250K/S), STC12C5A60S2 引腳序列如圖 1所示。通過對按鈕的控制來實現(xiàn)對單片機要求播放的音樂,并通過放大電路和音頻設(shè)備輸出聲音。 必要時可調(diào)節(jié)音量的大小。 基于 51單片機的音樂播放器的軟件設(shè)計 4 U S B H O S TC H 3 7 5U S B存 儲 設(shè) 備M C US T C 1 2 C 5 A 6 0 S 2按 鍵 串 口L C D 1 2 8 6 4液 晶 顯 示 屏V S 1 0 0 3音 頻 解 碼 圖 2硬件系統(tǒng)總體方框圖 USB 總線的通用接口芯片 CH375 電路 CH375 芯片 是一個支持 USBHOST 主機方式和 USBDEVICE/SLAVE 設(shè)備方式 的 USB總線通用接口芯片。在 USB 主機方式下,CH375 還提供了串行通訊方式,通過串行輸入、串行輸出和中斷輸出與單片機/DSP/MCU/MPU 等相連接。 CS27VCC28INTINT 1RSTI2WRWR 3TXD5NC7A0A0 8V39UD+10GND12XIXI 13D015 D0GND23ACT24RST25RDRD 4RXD6UD11XOXO 14D116 D1D217 D2D318 D3D419 D4D520 D5D621 D6D722 D7RST26U1CH375C1VCC +5v1KR11uFC2R2R3D+DC5VCC +5VCSR4LED1VCC +5V1K1 23 45 67 89 1011 1213 1415 16JP18X2D0D2D1D3D4D6D5D7GNDGNDAOCSWRRDINT+5V12Y112MHZ20pFC320pFC4XIXOVCC +5VGND4D2VCC1D+3DD+USBUSB1 圖 3 USB總線 的通用接口芯片 CH375電路 接線圖 CH375的 USB主機方式支持常用的 USB全速設(shè)備 ,外部單片機可以通過 CH375按照相應(yīng) USB 協(xié)議與 USB 設(shè)備通訊。主機端點輸入和輸出緩沖區(qū)各 64 字節(jié),支持 12Mbps全速 USB 設(shè)備和 低速設(shè)備 。 通過 U 盤文件級子程序庫實現(xiàn) 單片機讀寫 USB 存儲設(shè)備中的文件。 LCD12864 顯示電路 顯示電路主要是 LCD12864電路,它與 1602顯示屏接線一樣 , 唯一的區(qū)別 在于 1602顯示屏是字符型,只能顯示數(shù)字與字符 ,不可以顯示漢字。其接線圖如圖 4 所示。當按鍵按下時接口接低電平,從而實現(xiàn)對音樂 曲目的選擇 控制。 圖 5 按鍵控制電路接線圖 音頻解碼芯片 VS1003 電路 VS1003 芯片是一個 MP3/WMA/MIDI 音頻解碼器和 ADPCM 編碼器。 4 個常規(guī)用途 的 I/O 端 口,一個 UART,一個高品質(zhì)可變采樣率的 ADC 和立體聲 DAC,還有一個耳機放大器和地線緩沖器。輸入的比特流被解碼,然后通過一個數(shù)字音量控制器到達一個 18 位過采樣多位 ε ΔDAC 。 VS1003 電路接線如圖 6 所示。 Keil提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器在內(nèi)的完整開發(fā)方案,通過一個集成開發(fā)環(huán)境( uVision)將這些功能組合在一起。本 設(shè)計 使用的是 uVision2 版本。uVision2 集成了 C 語言編譯器 、 宏編譯 、 鏈接 /定位 、 以及 HEX 文件產(chǎn)生器 [1]。 基于 51單片機的音樂播放器的軟件設(shè)計 7 圖 7 Keil uVision2開發(fā)環(huán)境 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 本系統(tǒng)采用模塊化的編程思想,把整個軟件系統(tǒng)化為多個功能模塊,主程序通過調(diào)用各個子程序來完成各個功能的實現(xiàn)。 軟件總體分析 從整體上看,該系統(tǒng)軟件分為三個大的部分: ( 1) VS1003 解碼。主要完成數(shù)字信號的采集、信號濾波 等 功能 。通過調(diào)用各個子程序來完成系統(tǒng)的功能。只要正確寫 SPI 相關(guān)寄存器就能輕松 實現(xiàn) 控制。設(shè)置寄存器 “ SM_SDINEW 為 1” 使 VSl003 處于新模式,此時設(shè)置 SM_SDISHARE 為 0,控制信號和數(shù)據(jù)信號的傳送將分別采用 XCS和 XDCS 作為同步信號。 ( 2) USB 總線的通用接口芯片 CH375。本設(shè)計中 CH375 工作在USBHOST 模式下,將 8位并行數(shù)據(jù)線 D0~ D7 與 STC12C5A60S2 的 P0 口相連 , 實現(xiàn)數(shù)據(jù)基于 51單片機的音樂播放器的軟件設(shè)計 8
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