帶U盤功能的MP3播放器設(shè)計(jì)方案

隨著人們對(duì)MP3產(chǎn)品進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)和更高層次的需求，MP3發(fā)生了一系列的變化，其更加小巧精致，更人機(jī)化和情趣化，個(gè)性區(qū)分也越來(lái)越強(qiáng)。MP3播放器正朝著功能強(qiáng)大、外觀豐富、價(jià)格便宜的方向發(fā)展。這里提出一種基于AT89C51SND1C的MP3播放器設(shè)計(jì)方案。當(dāng)MP3播放器上的USB設(shè)備插入PC機(jī)上的USB接口進(jìn)行文件下載時(shí)執(zhí)行U盤功能，否則程序運(yùn)行執(zhí)行MP3功能。

　　1 MP3播放器簡(jiǎn)介

　　MP3播放器是一種新興的數(shù)字音樂(lè)播放器，播放MP3、WMA等格式的文件。通過(guò)用MPEG-1 Layer 3編碼技術(shù)，可以得到大約12：1壓縮的有損音樂(lè)信號(hào)。盡管MP3音樂(lè)是有損的，它在壓縮過(guò)程中對(duì)功率譜較弱的信號(hào)有所丟失，但它同CD原聲區(qū)別不大，不影響一般音樂(lè)愛好者對(duì)音樂(lè)的欣賞。MP3大大縮小了聲音文件的長(zhǎng)度，使音樂(lè)的存儲(chǔ)和傳輸更方便。

　　1.1 結(jié)構(gòu)

　　MP3播放器一般分成3個(gè)部分：CPU、MP3硬件解碼器存儲(chǔ)器。其中可以將前兩部分集成在一起，即帶MP3硬件解碼器的CPU;或?qū)⒑髢刹糠旨稍谝黄?，即集成硬件解碼、D/A轉(zhuǎn)換及音頻輸入。存儲(chǔ)器可以是Flash存儲(chǔ)器或硬盤。綜合考慮元器件性價(jià)比等各方面的因素，選定方案為：1)CPU+MP3解碼器+USB控制器：AT89C51SND1C;2)D/A轉(zhuǎn)換器：CS4330;3)音頻放大器：任意雙路運(yùn)算放大器即可;4)存儲(chǔ)器：K9F120 8;5)串口調(diào)試選用串口電平轉(zhuǎn)換器：MAX3232;6)MP3屏幕顯示器：LCD1602。

　　1.2 功能

　　在該硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用美國(guó)Atmel公司生產(chǎn)的AT89C51SND1C作為主控MCU，可以實(shí)現(xiàn)如下功能：1)能對(duì)MP3或WMA格式的文件進(jìn)行解碼播放;2)可以進(jìn)行模擬音量，音效調(diào)節(jié)，聲道選擇，音量的范圍：+18～+75 dB，最小為靜音;3)可對(duì)歌曲進(jìn)行選擇，具有進(jìn)、退、快進(jìn)、快退功能及指定播放第幾首歌曲的功能;4)通過(guò)USB接口，可直接從PC機(jī)上高速下載音樂(lè)，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)音編碼格式壓縮和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

　　2 MP3播放器工作原理

　　MP3播放器的基本工作原理如圖1所示。通過(guò)USB接口把Flash存儲(chǔ)器上的MP3或者WMA等格式的數(shù)字音樂(lè)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(lè)文件經(jīng)過(guò)解碼后解碼為數(shù)字信號(hào)，然后通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號(hào)，再通過(guò)功率放大器進(jìn)行音頻放大，最后通過(guò)耳機(jī)輸出。本系統(tǒng)的一般工作過(guò)程如下：當(dāng)用戶要求播放MP3音樂(lè)時(shí)，如果在該系統(tǒng)Flash存儲(chǔ)器里沒(méi)有歌曲，可以通過(guò)USB接口連接PC機(jī)來(lái)下載音樂(lè)文件到存儲(chǔ)芯片中;若該系統(tǒng)中已存有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解碼器解碼后變成數(shù)字信號(hào)，該信號(hào)按照用戶設(shè)定的外部D/A轉(zhuǎn)換器格式通過(guò)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(hào)轉(zhuǎn)換為人耳可接受的模擬信號(hào)并且通過(guò)功率放大器放大后送到耳機(jī)。在播放過(guò)程中可以進(jìn)行音量的增減等的選擇和控制。

　　3 MP3播放器的設(shè)計(jì)

　　3.1 硬件設(shè)計(jì)

　　該設(shè)計(jì)方案可以方便地將外部的MP3格式的音樂(lè)文件傳輸?shù)奖鞠到y(tǒng)的存儲(chǔ)器Flash中。由圖2硬件連接框圖可以看出本系統(tǒng)的具體硬件設(shè)計(jì)主要包括：1)主芯片AT89C51SND1C和存儲(chǔ)器K9F1208之間的連接設(shè)計(jì)，包括片選信號(hào)，讀寫信號(hào)以及AD信號(hào)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(guò)顯示屏幕獲取播放器的進(jìn)程信息，通過(guò)按鍵來(lái)對(duì)音樂(lè)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(hào)轉(zhuǎn)換為人耳能識(shí)別的模擬信號(hào)，這一部分主要包括時(shí)鐘信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)以及反饋信號(hào)的連接;5)電源轉(zhuǎn)換部分，本系統(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(lái)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(chǔ)系統(tǒng)的切換電路設(shè)計(jì)。

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