基于單片機(jī)的MP3播放器.doc

基于單片機(jī)的MP3播放器 張超馬宏興 （北方民族大學(xué)，寧夏銀川750021） 【摘要】以紅外線遙控技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)近距離按鍵操作，設(shè)計(jì)一種基于STC12C5A60S2單片機(jī)的MP3播放器。該設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心，以音頻解碼芯片VS1003、USB接口芯片CH375、液晶顯示器LCD12864等為載體，在軟件上使用FAT32文件系統(tǒng)對(duì)存儲(chǔ)文件進(jìn)行管理，并采用紅外線遙控收發(fā)模塊對(duì)MP3播放器進(jìn)行遠(yuǎn)距離遙控操作。 關(guān)鍵詞單片機(jī)；紅外遙控；ch375；vs1003 0引言 目前，電子產(chǎn)品正在高速發(fā)展，隨著檔次和功能的不斷提高，嵌入式技術(shù)越來越多的被應(yīng)用進(jìn)電子產(chǎn)品中，同時(shí)也給人們的生活帶來了巨大的變化。MP3作為典型的嵌入式音頻設(shè)備，憑借著超小的體積、優(yōu)異的音質(zhì)等特點(diǎn)而成為市場(chǎng)上流行的數(shù)字音樂播放設(shè)備之一。紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種遙控手段，現(xiàn)在紅外線遙控技術(shù)已應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，本文以單片機(jī)為核心，音頻解碼芯片VS1003、USB接口芯片CH375、液晶顯示器LCD12864、紅外線遙控模塊等為載體，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)對(duì)MP3播放器的遠(yuǎn)距離控制操作。 1設(shè)計(jì)原理 本次設(shè)計(jì)以單片機(jī)STC12C5A60S2為控制核心，通過控制CH375，從存儲(chǔ)設(shè)備讀取音頻文件發(fā)送至音頻解碼芯片VS1003解碼，然后通過耳機(jī)、音響設(shè)備便可聽到優(yōu)美的音樂?？刂迫坎捎眠b控，通過紅外遙控模塊對(duì)MP3播放器的播放功能進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制操作，實(shí)現(xiàn)播放、暫停、音量大小調(diào)節(jié)、歌曲切換等功能，并采用LCD12864液晶模塊對(duì)播放信息進(jìn)行顯示。 本設(shè)計(jì)主要由單片機(jī)STC12C5A60S2控制模塊、存儲(chǔ)設(shè)備讀取模塊CH375、音頻解碼模塊VS1003、液晶顯示模塊LCD12864、時(shí)鐘模塊、紅外線收發(fā)模塊六部分組成。設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于各個(gè)模塊間的合理配合，從而達(dá)到最好的效果，軟件方面主要在于文件系統(tǒng)的管理，在設(shè)計(jì)中采用FAT32文件系統(tǒng)。 2硬件設(shè)計(jì) 2.1音頻解碼芯片VS1003 本設(shè)計(jì)采用集成芯片VS1003進(jìn)行音頻數(shù)據(jù)解碼，VS1003是由VLSI公司出品的一款單芯片MP3/WMA/MIDI音頻解碼和ADPCM編碼芯片。它為用戶提供5KB的指令RAM和0.5KB的數(shù)據(jù)RAM，擁有4個(gè)常規(guī)用途的I/O口和一個(gè)UART接口，同時(shí)芯片內(nèi)部帶有一個(gè)高品質(zhì)可變采樣率的ADC、立體聲DAC以及音頻放大器，只要硬件電路合理，調(diào)試好軟件程序，插入耳機(jī)便可聽到優(yōu)美的音樂。 VS1003模擬電源和數(shù)字電源工作電壓分別為3.3V和2.5V，通過穩(wěn)壓芯片AMS1117為其提供合適穩(wěn)定的工作電壓。VS1003通過串行模式與單片機(jī)連接，當(dāng)片選XCS有效時(shí)，寫入的數(shù)據(jù)是寄存器的地址，當(dāng)數(shù)據(jù)片選XDCS有效時(shí)，是將數(shù)據(jù)寫入到相應(yīng)的寄存器；音頻數(shù)據(jù)經(jīng)解碼后由L、R兩個(gè)聲道輸出，地緩沖器GBUF可以做耳機(jī)的公共端，如不使用GBUF，左右聲道之間必須增加100UF隔離電容。 2.2USB接口芯片CH375 USB接口芯片采用由沁恒公司出品的CH375，CH375是一個(gè)USB總線的通用接口芯片，支持并口和串口兩種工作方式，內(nèi)置了處理Mass-Storage海量存儲(chǔ)設(shè)備的專用通訊協(xié)議的固件，通過單片機(jī)可以直接以扇區(qū)為基本單位讀寫USB存儲(chǔ)設(shè)備。本設(shè)計(jì)中采用并口工作方式。 2.3紅外控制模塊 紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成，通過編解碼集成芯片進(jìn)行控制，工作原理。紅外發(fā)射裝置使用普通的萬能遙控器，包括鍵盤矩陣、編碼器、紅外發(fā)送器；接收部分采用一體化紅外接收頭HX1838，不需要任何外接元件，它將光敏二極管、光電轉(zhuǎn)換放大器和解調(diào)器集成到一起，具有低功耗、高靈敏度以及優(yōu)良的抗干擾等特性，而體積與普通三極管一樣。 HX1838紅外接收頭1腳經(jīng)上拉電阻接至單片機(jī)外部中斷0，利用中斷檢測(cè)紅外信號(hào)，并通過定時(shí)器定時(shí)來區(qū)別32位二進(jìn)制碼中的“0”和“1”，然后經(jīng)過程序解碼將紅外信號(hào)中的數(shù)據(jù)碼和數(shù)據(jù)反碼提取出來，單片機(jī)根據(jù)接收的數(shù)據(jù)碼實(shí)現(xiàn)不同功能的操作。 3軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件程序采用C語言編寫，整個(gè)程序采用模塊化編程，其中核心部分為主程序模塊，主程序通過調(diào)用子程序?qū)崿F(xiàn)MP3的各個(gè)功能的控制，子程序主要包括FAT32文件管理程序、液晶顯示程序、數(shù)字時(shí)鐘程序、紅外遙控程序、CH375初始化以及VS1003初始化程序。由于單片機(jī)RAM和ROM的局限性，所以在編程方面必須考慮內(nèi)存的限制，爭(zhēng)取達(dá)到最優(yōu)化。 3.1主控程序 主程序首先對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行初始化，初始化完成后進(jìn)入時(shí)鐘萬年歷界面，顯示時(shí)間信息，當(dāng)遙控器發(fā)出命令后進(jìn)入主目錄界面，然后通過遙控器選擇某個(gè)功能目錄來實(shí)現(xiàn)不同功能的切換。 3.2FAT32文件系統(tǒng) FAT32文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架如圖4，根據(jù)底層驅(qū)動(dòng)對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行以扇區(qū)為單位讀取，通過對(duì)MBR扇區(qū)中的DPT磁盤分區(qū)表的讀取，找到引導(dǎo)記錄扇區(qū)DPR，從而對(duì)其中的BPB部分進(jìn)行數(shù)據(jù)提取處理，最終得到存儲(chǔ)設(shè)備的基本信息，比如根目錄所在簇、每簇扇區(qū)數(shù)、存儲(chǔ)設(shè)備的容量等等信息，為后續(xù)的打開目錄、文件讀取等操作做好準(zhǔn)備，即文件系統(tǒng)的初始化操作。 FAT32文件管理程序主要涉及文件的打開（支持文件名通配）、目錄的打開、文件位置的定位。其中文件的通配名打開可以對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備中同一性質(zhì)文件進(jìn)行訪問讀取，通過設(shè)置一個(gè)變量，只要變化變量數(shù)值就可以打開同一性質(zhì)的不同名稱的文件，大大提高了程序的效率。 3.3MP3播放程序設(shè)計(jì) 當(dāng)選擇進(jìn)入MP3目錄后，程序進(jìn)入MP3播放功能，首先進(jìn)行各個(gè)模塊的初始化，然后打開MP3文件不斷讀取音頻數(shù)據(jù)，進(jìn)行音頻解碼直到數(shù)據(jù)結(jié)尾。在播放過程中不斷檢測(cè)遙控按鍵，根據(jù)遙控器發(fā)來的不同命令可進(jìn)行歌曲的切換、音量的增減、播放模式的切換等操作。 4結(jié)語 以51單片機(jī)為控制核心的MP3播放器，采用CH375模塊進(jìn)行音頻數(shù)據(jù)的讀取并通過VS1003模塊進(jìn)行音頻解碼，可隨時(shí)更換內(nèi)存設(shè)備，解碼的音質(zhì)和性能也比較可靠，音樂播放流暢優(yōu)美。本系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)MP3的遠(yuǎn)距離紅外遙控操作以及時(shí)鐘定時(shí)等功能，操作簡(jiǎn)單方便，實(shí)用性較強(qiáng)。 參考文獻(xiàn) 郭天祥.新概念51單片機(jī)C語言教程M.北京:電子工業(yè)出版社,xx. 譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)M.4版.北京:清華大學(xué)出版社,xx. 張雅茹.基于單片