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
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