精品基于MP3播放器的设计毕业设计Word文件下载.docx

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完成时间2015年5月

摘要

随着电子技术的发展,MP3播放器已是目前市场上最流行的消费类数码产品之一,因其具有大容量、高音质、小巧便携等特点而倍受广大消费者的青睐。

而对于单片机编写的MP3播放器具有执行效率高、频率输出稳定、易于修改、高可靠性、高性价比、低电压、低功耗等优点,使单片机近几年得到迅猛发展和大范围推广,广泛应用于工业控制系统、数据采集系统、智能化仪器仪表及通讯设备、日常消费类产品、玩具等领域。

本设计主要利用ATmega128作为系统的中央处理器，采用VS1003B解码芯片作为音乐播放器的解码芯片，SD卡作为系统的存储器，CH375芯片作为读取外部U盘数据的驱动芯片。

通过ATmega128读取SD卡或者读取经CH375芯片传送的音频数据，再送入VS1003B解码芯片实现特定格式的音频解码，并通过耳机或者有源音响输出。

关键词：

Atmega128；

MP3播放器；

SD卡；

CH375；

VS1003B；

BasedonthedesignofATmega128musicplayer

Abstract

Withthedevelopmentofelectronictechnology,MP3playersonthemarkettodayisoneofthemostpopularconsumerdigitalproducts,becauseofitslargecapacity,favorofconsumers.Forthepreparationofsingle-chipMP3playerwith,etc.,sothatthemicrocontrollerinrecentyearstherapiddevelopmentandlarge-scalepromotion,widelyusedinindustrialcontrolsystems,dataacquisitionsystems,inligentinstrumentationandcommunicationsequipment,everydayconsumerproducts,toys,andotherfields.

ThemainadvantageofthisdesignATmega128asthecentralprocessorsystem,usingVS1003Bdecoderchipasthemusicplayerdecoderchip,SDcardasamemorysystem,CH375chipasUdiskreadexternaldatadriverchip.ATmega128SDcardorbyreadingthroughtheCH375chipreadsaudiodatatransmission,andthenintoVS1003Baudiodecoderchipdecodeaspecificformat,andthroughMPmanF10诞生，重65克。

但是当时的MP3存在信噪比太低、并口数据传输速度慢等缺点。

2000年，由于受到突飞猛进的USB技术影响，MP3播放器开始使用了USB接口的设计。

2000年中，创新发布了世界上第一台2.5寸硬盘MP3播放器——NOMADJukebox，这款音乐播放器的外形就像一个标准大小的CD播放器。

USB接口可以提供连接速度高达12Mbps，这种速度与并口速度相比提高幅度在10倍以上，运用这种速度下歌曲文件传输时间可以缩减为3秒，若要进行64MB大小容量的文件传送也不需要1分钟。

USB2.0标准进一步将接口速度提升到480Mbps,是普通USB速度的20倍，更大幅度地降低了MP3音乐文件的传输时间[3]。

后来使用整合式USB接口使数据传输更加方便。

伴随着“无驱动”闪存盘的技术实现，在Windows2000以上的操作系统中免去了安装驱动程序的麻烦。

直接带USB接口的MP3操作起来更加方便，但此时的MP3外形不够美观。

为了解决外观不美观的问题，MP3采用了伸缩式USB接口，可以提供高速传输，还可以即插即用。

随后又发展成为无线的数据传输方式的MP3。

如今，技术仍在不断地发展，MP3技术已经相当的成熟，甚至发展成为MP4、MP5。

但是MP3的技术却仍在广泛被应用，MP3播放器已经占据广大市场。

现在的MP3播放器具有大容量、高音质、小巧便携等优点，深受广大消费者的青睐，广泛被应用于汽车、手机等领域，已在生活中占据重要地位。

第二章系统概述

2.1系统设计总方案选择

系统初步设计图如图2-1所示

图2-1系统初步设计图

2.2系统可行设计方案对比选择

根据设计要求，结合实际情况和成本要求，对系统主要部分电路方案叙述如下。

2.2.1MCU微控制器可供选择方案对比

方案一：

采用ATMEL公司生产的AT89SXX系列单片机。

如采用初学者广泛使用的AT89S52单片机，它内部具有低损耗、高性能的CMOS微处理器，片内也具有8K字节的储存空间、4个8位的并口、1个全双工的串行口、128字节的RAM、2个16位定时计数器，其寻址范围也有64K,这些特点能满足简单的设计需要，但如果用这款单片机来设计MP3那最好要外接一个储存芯片，否则对数据的缓冲、处理速度跟不上，容易造成卡机现象。

方案二：

采用ATMEL公司生产的AVR系列单片机，它相对与AT89SXX系列单片机在功能特点上得到更大的改进，除了在体积、集成度、可靠性，扩展性上具有优势，而且其处理数据速度和功能得到了提升，是一种RISC精简指令集高速8位的单片机。

特别是ATMEL32、ATMEL64、ATMEL128的片内储存空间均在8K以上，尽量满足了MP3不卡机的条件之一。

而且如今其市场价格与89SXX系列也相差不远，运行速度更快。

综上所述，为了能更好地处理数据，得到流畅的播放效果，应考虑MCU数据处理能力，选择方案二中ATMEL公司的Atmega128单片机作为微处理控制器，它远远能满足MP3的数据解码速度要求。

2.2.2MP3解码方案对比选择

方案一:

直接用软件解码。

虽在硬件方面降低了成本，但其软件方面比较复杂，编程难度较高，工作量极大，而且对控制器的处理速度和资源要求也较高。

直接用音频解码芯片解码。

使用高性能的VS1003MP3解码芯片，功能不仅强大而且价格也相当便宜，VS1003支持MP3、WAV、WMA、MIDI等诸多音频格式，音质可与市场上中档MP3播放器相媲美。

基于上述比较，故选择方案二；

2.2.3显示模块方案

采用LCD1602液晶，完成数据显示。

LCD1602液晶驱动电路相当简单，它可以显示简单的中英文字符、图案，并且功能和设计的成本都比较低。

采用LCD12864液晶,它不仅可以显示中英文字符，也可以显示图案。

但其图案分辨率很低，而且只能显示单色字符，在价格方面也不算很便宜。

方案三：

采用TFT液晶模块，它既可以显示彩色数字、中英文字符和图案，还可以加上触摸屏，实现GUI用户图形交互实时控制，但其模块价格较贵，并且设计要求并不需要使用触摸等功能。

方案四：

采用诺基亚5110液晶模块，它采用的是串行通信协议进行通信，传输速度快，耗能低，接口信号线数量少，能显示英文、数字还有图案，并且市场价格最便宜。

基于价格便宜，并且结合本系统设计需要，故选择方案四。

2.3系统设计硬件组成

本系统是基于Atmega128单片机所设计的MP3播放器，音频文件存储在SD卡上，通过文件系统的读取SD扇区或将音频存在U盘等USB外设储存器上，通过CH375驱动芯片读取外设储存器，由Atmega128单片机读取数据并送到VS1003B音频解码模块解码输出，同时还可以通过按键来选择实现歌曲切换，暂停播放和音量调整等功能。

本系统设计主要由以下模块组成：

单片机最小系统、诺基亚5110液晶显示、VS1003音频解码模块、SD卡读取模块、USB外设读取模块和电源模块以及功能按键。

系统框图如图2-2所示。

图2-2系统组成框图

2.4系统设计的功能介绍及操作说明

本系统设计的特点和可实现的功能及具体的操作说明如下：

本系统的特点是：

所用芯片少，设计简单，但是功能强大，与市场上的MP3播放器相比，本设计不仅具有其最基本的优点外，还在储存容量上得到了突破。

不仅能在SD卡上实现音频数据的读取还可以高速读取外部的USB储存设备，如U盘，硬盘等。

真正达到了成本低，音效好的特点。

对于功能的实现，本设计能实现对SD卡及U盘的高速读取，同时可在诺基亚5110液晶上显示歌曲进程、歌曲名及音频频谱。

需对SD卡数据存储结构及VS1003解码电路进行深入的了解。

在操作上，应用了简单的功能按键，控制音乐的播放、暂停、上下曲切换、音量调节等操作在显示液晶上清楚可见。

第三章硬件组成及设计

硬件设计包括整个系统的电路图，主要由单片机最小系统、VS1003解码模块、外部音频存储模块、诺基亚5110液晶显示模块、电源电路模块、MP3功能按键电路等组成，本章根据系统设计结构图来对每个部分的电路进行分析和说明，重点讲述MCU微控制器Atmega128、SD卡模块电路、VS1003B音频解码模块电路、CH375驱动外设模块电路、功能按键并且涉及到的一些芯片详细资料。

下面将整个音乐播放器的设计对各模块组成分别做个介绍。

3.1主控系统模块设计电路图

本模块设计包含了以下部分：

MCU微机处理器、复位电路、外围模块接口、程序下载口、功能按键等。

整个电路图设计相对而言比较简单，尽量地减少元器件，简化元器件布局，达到合理布局的目的。

对本模块各电路进行方案对比以及元器件价格比较，最终电源部分选用了AMS1117转换电压芯片，可将外部电压转换成MCU所需的电压，电路简单，效率高。

对于MCU的选择，考虑到效率问题，最终也选定了Atmega128作为主控芯片，它的外围电路简单，满足本设计的需要。

而显示部分也采用了诺基亚5110液晶模块，它具有既能显示英文和特殊符号还能显示中文，显示界面友好，控制简单，工作稳定，价格便宜，占用IO口少等优点，容易实现歌曲名的显示和歌曲进程的操作。

本模块设计电路图如3-1所示，系统使用内部8M晶振，下载熔丝位为E491FF不兼容103模式。

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图3-1主控系统模块设计电路图

以下将介绍本模块的主要电路及芯片。

3.1.1供电电源电路

本电路是直接利用外部电源适配器进行接电，这样得到的电流和电压都比较稳定，然后利用ASM1117线性稳压芯片，将电源电压转换成稳定的，少纹波的5V、3.3V电压，为了能控制整个电路的电源供电，在适当处添加了一个六角开关，目的是截取适配器供电。

当然本电路供电方式不唯一，在没有电源适配器的条件下也可以使用下载器供电，简单又实用。

供电电源电路如图3-2所示

图3-2供电电源电路

3.1.2MCU微控制器

Atmega128的引脚图如3-3图所示。

它为64脚的贴片式芯片，本设计利用它为核心控制元件，只有它能正常工作后才能使其他的元件进入正常工作状态。

因此，下面对该芯片进行必要的说明。

图3-3图Atmega128的引脚

Atmega128芯片是一种高性能、低功耗8位的AVR微处理器，片内具有128K字节的系统可编程Fl