基于單片機的MP3播放器.doc

基于單片機的MP3播放器 張超馬宏興 （北方民族大學，寧夏銀川750021） 【摘要】以紅外線遙控技術代替?zhèn)鹘y(tǒng)近距離按鍵操作，設計一種基于STC12C5A60S2單片機的MP3播放器。該設計以單片機為核心，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)對存儲文件進行管理，并采用紅外線遙控收發(fā)模塊對MP3播放器進行遠距離遙控操作。 關鍵詞單片機；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，嵌入式技術越來越多的被應用進電子產(chǎn)品中，同時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備，憑借著超小的體積、優(yōu)異的音質(zhì)等特點而成為市場上流行的數(shù)字音樂播放設備之一。紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種遙控手段，現(xiàn)在紅外線遙控技術已應用到各個領域，本文以單片機為核心，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，設計并實現(xiàn)對MP3播放器的遠距離控制操作。 1設計原理 本次設計以單片機STC12C5A60S2為控制核心，通過控制CH375，從存儲設備讀取音頻文件發(fā)送至音頻解碼芯片VS1003解碼，然后通過耳機、音響設備便可聽到優(yōu)美的音樂。控制全部采用遙控，通過紅外遙控模塊對MP3播放器的播放功能進行遠距離控制操作，實現(xiàn)播放、暫停、音量大小調(diào)節(jié)、歌曲切換等功能，并采用LCD12864液晶模塊對播放信息進行顯示。 本設計主要由單片機STC12C5A60S2控制模塊、存儲設備讀取模塊CH375、音頻解碼模塊VS1003、液晶顯示模塊LCD12864、時鐘模塊、紅外線收發(fā)模塊六部分組成。設計的關鍵在于各個模塊間的合理配合，從而達到最好的效果，軟件方面主要在于文件系統(tǒng)的管理，在設計中采用FAT32文件系統(tǒng)。 2硬件設計 2.1音頻解碼芯片VS1003 本設計采用集成芯片VS1003進行音頻數(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個常規(guī)用途的I/O口和一個UART接口，同時芯片內(nèi)部帶有一個高品質(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連接，當片選XCS有效時，寫入的數(shù)據(jù)是寄存器的地址，當數(shù)據(jù)片選XDCS有效時，是將數(shù)據(jù)寫入到相應的寄存器；音頻數(shù)據(jù)經(jīng)解碼后由L、R兩個聲道輸出，地緩沖器GBUF可以做耳機的公共端，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海量存儲設備的專用通訊協(xié)議的固件，通過單片機可以直接以扇區(qū)為基本單位讀寫USB存儲設備。本設計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外部中斷0，利用中斷檢測紅外信號，并通過定時器定時來區(qū)別32位二進制碼中的“0”和“1”，然后經(jīng)過程序解碼將紅外信號中的數(shù)據(jù)碼和數(shù)據(jù)反碼提取出來，單片機根據(jù)接收的數(shù)據(jù)碼實現(xiàn)不同功能的操作。 3軟件設計 系統(tǒng)軟件程序采用C語言編寫，整個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，爭取達到最優(yōu)化。 3.1主控程序 主程序首先對各個模塊進行初始化，初始化完成后進入時鐘萬年歷界面，顯示時間信息，當遙控器發(fā)出命令后進入主目錄界面，然后通過遙控器選擇某個功能目錄來實現(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)動對存儲設備進行以扇區(qū)為單位讀取，通過對MBR扇區(qū)中的DPT磁盤分區(qū)表的讀取，找到引導記錄扇區(qū)DPR，從而對其中的BPB部分進行數(shù)據(jù)提取處理，最終得到存儲設備的基本信息，比如根目錄所在簇、每簇扇區(qū)數(shù)、存儲設備的容量等等信息，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存儲設備中同一性質(zhì)文件進行訪問讀取，通過設置一個變量，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播放程序設計 當選擇進入MP3目錄后，程序進入MP3播放功能，首先進行各個模塊的初始化，然后打開MP3文件不斷讀取音頻數(shù)據(jù)，進行音頻解碼直到數(shù)據(jù)結(jié)尾。在播放過程中不斷檢測遙控按鍵，根據(jù)遙控器發(fā)來的不同命令可進行歌曲的切換、音量的增減、播放模式的切換等操作。 4結(jié)語 以51單片機為控制核心的MP3播放器，采用CH375模塊進行音頻數(shù)據(jù)的讀取并通過VS1003模塊進行音頻解碼，可隨時更換內(nèi)存設備，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)還可以實現(xiàn)MP3的遠距離紅外遙控操作以及時鐘定時等功能，操作簡單方便，實用性較強。 參考文獻 郭天祥.新概念51單片機C語言教程M.北京:電子工業(yè)出版社,xx. 譚浩強.C程序設計M.4版.北京:清華大學出版社,xx. 張雅茹.基于單片