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单片机实现Mp3设计1.doc
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单片机实现Mp3设计1
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摘 要
随着计算机技术,微电子技术和数字信号处理技术的迅速发展,各种消费类电子产品
朝着集成化和小型化发展。特别是随着网络多媒体技术的普及、数字音视频技术的快速发
展,以MP3为代表的消费类电子产品广泛的应用在我们的生活中,数字音频技术得到了长
足的发展。
MP3全称是动态影像专家压缩标准音频层面3(Moving Picture Experts Group Audio
Layer III)。是当今较流行的一种数字音频编码和有损压缩格式,它设计用来大幅度地降
低音频数据量,而对于大多数用户来说重放的音质与最初的不压缩音频相比没有明显的下
降。它是在1991年由位于德国埃尔朗根的研究组织Fraunhofer-Gesellschaft的一组工程师发
明和标准化的。MP3就是一种音频压缩技术,由于这种压缩方式的全称叫MPEG Audio
Layer3,所以人们把它简称为MP3。MP3是利用 MPEG Audio Layer 3 的技术,将音乐以
1:10 甚至 1:12 的压缩率,压缩成容量较小的file。能够在音质丢失很小的情况下把文件压
缩到更小的程度。而且还非常好的保持了原来的音质。
本课题以基于单片机的MP3数字音频系统的软件设计与实现过程为主要内容,阐述了
其相关技术和具体实现流程,其中重点分析了FAT32文件系统在单片机上的移植。整个系
统利用STC公司的单片机12C5A60S2作为系统的中央处理器,采用VLSI公司的VS1003解
码芯片作为MP3解码芯片,SD卡作为系统的存储器,LPH7366显示屏作为系统的显示屏
经过实验测试证明,采用单片机实现的MP3播放系统切实可行,且具有很高的稳
定性、实用性和扩展性。
关键词:12C5A60S2 MP3 FAT32 VS1003 SD卡
目 录
1 前言..............................................................................................................................................................1
1.1 设计指标...................................................................................................................................................1
1.1.1 设计要求................................................................................................................................................1
2 文献综述......................................................................................................................................................1
2.1 软件介绍...................................................................................................................................................1
2.1.1 PROTUES仿真功能介绍.....................................................................................................................1
2.1.2 KEIL ΜVISION IDE仿真功能介绍...................................................................................................2
3 方案比较以及硬件介绍..............................................................................................................................2
3.2 .1 STC12C5A602S...................................................................................................................................5
3.2.2 VS1003-MP3/WMA 音频解码器.........................................................................................................5
3.2.3 LPH7366LCD模块...............................................................................................................................6
3.2.4 SD存储卡...........................................................................................................................................7
3.2.5 74LS245单元.....................................................................................................................................8
3.2.6 AMS1117单元....................................................................................................................................8
4 系统硬件设计..............................................................................................................................................8
4.1 系统总体硬件设计...................................................................................................................................8
4.2 各模块硬件设计.......................................................................................................................................9
4.2.1 显示模块硬件设计................................................................................................................................9
4.2.2 音频解码模块设计................................................................................................................................9
4.2.3 SD卡模块设计.....................................................................................................................................10
4.3 系统原理图.............................................................................................................................................11
5 系统设计....................................................................................................................................................12
5.1 模块介绍.................................................................................................................................................12
5.1.1 主程序模块..........................................................................................................................................12
5.1.2 显示程序..............................................................................................................................................12
5.1.3 SD卡程序.............................................................................................................................................14
5.1.4 音频解码程序......................................................................................................................................16
5.1.5 ZNFAT文件系统程序.........................................................................................................................17
5.2 程序流程图.............................................................................................................................................18
5.2.1 主程序流程图......................................................................................................................................18
参 考 文 献....................................................................................................................................................20
1 前言
MP3全称是动态影像专家压缩标准音频层面3(Moving Picture Experts Group Audio
Layer III)。是当今较流行的一种数字音频编码和有损压缩格式,它设计用来大幅度地降
低音频数据量,而对于大多数用户来说重放的音质与最初的不压缩音频相比没有明显的下
降。MP3是利用 MPEG Audio Layer 3 的技术,将音乐以1:10 甚至 1:12 的压缩率,压缩成
容量较小的文件,换句话说,能够在音质丢失很小的情况下把文件压缩到更小的程度,而
且还非常好的保持了原来的音质。网络上可以找到大量的MP3资源,不少手机,
VCDPlayer、DVDPlayer、PDA都可以播放MP3文件。
现在市场上普遍流行的MP3播放器主要以硬核处理器为核心,利用数字信号处理器
DSP来完成处理传输和解码MP3文件的任务。相对于用软核处理器,硬核处理器具有速度
快,价格便宜和开发难度低优点。在如今MP3播放器竞争如此激烈的市场,价格和开发时
间成为了影响产品竞争力的重要因素。本课题以单片机为控制单元,以最低的成本满足
MP3文件播放,控制和显示的功能。以SD卡作为存储器,最大支持2GB的SD卡,能存储
大约500首MP3,能满足大部分用户的要求。供电方面采用5V直流电源供电,相当的便捷
本课题的实现,为低端的MP3播放器系统设计提供参考,对于MP3播放器的设计有着积极
的意义。
1.1 设计指标
1.1.1 设计要求
(1)能播放指定目录的MP3歌曲;
(2)能上一曲下一曲;
(3)能显示英文歌曲名;
(4)能显示SD卡的信息;
(5)能在开发板上 进行串口的调试功能。
2 文献综述
2.1 软件介绍
2.1.1 Protues仿真功能介绍
Protues是目前最好的模拟单片机外围器件的工具,它可以仿真51系列AVR、PIC等常
用的MCU及其外围电路 如(LCD、RAM、ROM、键盘、电机、LED、AD/DA,部分SPI
器件,部分I
2
C器件。
1
当然,软件仿真精度是理想化的,而且不可能所有的器件都找得到相应的仿真模型,
并未考虑到实际存在的干扰,可是用其对程序进行仿真可靠性还是很高的,并能减少调试
时对单机的烧写,保证其复用次数。
Proteus与其它单片机仿真软件不同的是,它不仅能仿真单片机CPU的工作情况,也能
仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路的工作情况。因此在仿真和程序调试时
关心的不再是某些语句执行时单片机寄存器和存储器内容的改变,而是从工程的角度直接
看程序运行和电路工作的过程和结果。对于这样的仿真实验从某种意义上讲,是弥补了实
验和工程应用间脱节的矛盾和现象。
2.1.2 Keil μVision IDE仿真功能介绍
Keil μVision IDE是一个标准的Windows应用程序,集成了C51编译器、A51汇编器、
L51连接器、实时操作系统、项目管理器及调试器等,可以完成编辑、编译、链接、调试
及仿真等整个开发流程,可以用IDE编译C或汇编源文件。μVision采用dScope作调试器,
该调试器支持MON51及系统模拟两种方式,高度功能强大。dScope51是 一个源级调试器
和模拟器,它可以调试由C51编译器A51汇编器、PL/M-51编译器及ASM-51汇编器产生的
程序。
dScope51可以通过MON51接目标板,使用Keil c51 Mon51型仿真器进行硬件实时仿真
dScope51也可以进行软件模拟仿真,不需要购买其它的附件,并且其功能也很强大,可模
拟CPU及其外围器件,如内部串口、外部I/O及定时器等,能对嵌入式软件功能进行有效
测试。在软件模拟仿真过程涉及硬件响应时,Keil提供了两种办法解决。一种解决的方法
是,利用Kiel提供的调试函数实现。调试函数可以模拟外部设备产生的给CPU的模拟和脉
冲输入信号,还可以产生外部中断,周期性更新模拟输入,将串行数据送入片内串行口等
解决了外部信号的输入问题。另一种解决的方法是,利用Keil提供的接口AGSI(Advanced
Generic Simulator Interface),用VC++编写动态链接库(DLL),仿真单片机外围设备,从而
解决外部信号的输入问题及界面问题。Keil提供的SDK是相当于Keil μVision仿真环境的一
个插件,以DLL的形式提供在纯软件仿真模式下,仿真A/D芯片、仿真LCD显示板及键盘
等输入、输出功能,以窗口的形式体现外围设备和单片机之间的交互状态。
3 方案比较以及硬件介绍
3.1.1解码模块方案比较
2
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oligaga
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