mp3播放器设计制作.docx

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mp3播放器设计制作

电信学院

毕　业　论　文

题目MP3播放器的设计与制作

系别：

电信学院

专业：

电子信息工程技术

年级：

2011级

学号:

110921046

学生:

生城

指导教师：

孔翠香

电信学院

2014年　　5月

MP3播放器的设计与制作

学生：

生城指导老师：

孔翠香

学号：

110921046

摘要：

这些年，随着生活水平的提高，人们需要更多的娱乐活动和享受，因此简单，时尚的MP3炙手可热的宠儿。

MP3作为一种新的电子产品，他有很大的提升空间，我们可以根据自己的爱好制作自己喜欢的MP3，同时也可以促进芯片技术的创新，推进电子技术的发展。

二十一世纪是信息技术的时代，信息的交流量非常大，这就会使人们在计算机面前工作的时间大大增加，因而增加了人们的负担和压力。

再加上飞快的生活节奏，更会给人们带来身心的劳累，人们在这种身体状况下去工作，不但效率不高，而且还很容易犯错。

因此人们需要一些娱乐和消遣的软件来减轻压力，消除疲劳，让人们更好的去工作和生活。

本软件就是为了实现这个目标而编写的。

使用非常简便，简单的用户界面让一般的人一看就懂得使用，本软件所具有的功能就可以满足一般用户的要求。

根据个人的不同喜好，可以下载自己喜欢的MP3歌曲类型进行播放。

因为音乐能使人们的神经放松，消除疲累，使人们有更好的状态工作和生活。

随着科学技术的发展，带数字语音功能的嵌入式终端类产品在日常生活中得到了广泛的使用，这也促进了与该功能相关的数字音频压缩技术的发展，在数字音频压缩技术中，MP3的设计与实现以其优异的性能得到了广泛的使用。

现在，具备MP3功能已成为嵌入式终端类产品的发展趋势之一。

本文就如何在嵌入式终端上实现MP3功能做了相应的研究。

关键词：

电子技术芯片创新单片机MP3音乐播放器

MP3是我们生活中常见的电子产品，他给我们的学习和生活带来了许多便捷。

特别是近年来的电子技术的飞速发展，特别的芯片的简单易用，程序的灵活多变，让MP3有了一个很大的发展空间……

1.研究背景

从1998年，国世（SEAHAN）公司推出了世界上第一台MP3播放器到现在，MP3播放器逐步成为电子市场上的热销产品，受到广大音乐爱好者的欢迎。

MP3（MPEGAudioLayer3）是采用国际标准MPEG（MovingPicturesExpertsGroup，动态图象专家组）中的第三层音频压缩模式，对声音信号进行压缩的一种格式。

MPEG声音压缩算法是一种通用的声音编码技术，它对音源的性质没有作任何假设，而是利用人耳的听觉特性对声音进行压缩。

MPEG音频层根据压缩质量和编码复杂程度划分为三层，即Layer-1、Layer2、Layer3，且分别对应MP1、MP2、MP3这三种声音文件，并根据不同的用途，使用不同层次的编码。

MPEG音频编码的层次越高，编码器越复杂，压缩率也越高，MP1和MP2的压缩率分别为4：

1和6：

1-8：

1，而MP3的压缩率则高达10：

1-12：

1。

也就是说，一分钟CD音质的音乐，未经压缩需要10MB的存储空间，而经过MP3压缩编码后只有1MB左右。

随着社会经济的发展，在信息家电和行业应用手持信息设备等信息终端类产品中，具备MP3功能已成为此类产品的发展趋势之一。

如我们常见的智能手机、电子词典、PDA一般都具有MP3的功能实现。

2.课题的描述

本课题要设计的是一个多媒体MP3播放器，可以播放所有MP3格式的音频文件，还可以支持其他的音频格式。

界面非常简单，也非常易于操作，一般的用户都能无师自通。

可以实现一般播放器的功能如：

添加文件，删除文件，播放文件，播放下一首或前一首音频文件。

能够实现系统的托盘管理，还能到指定的网页上去。

只要用户点击不同的控件就能实现相对应的功能。

3.MP3的发展史

从1995年，MP3格式的数字音乐开始在网上传播，原先MP3音乐的播放主要是通过类似“WinAmp”的播放软件进行的，这种不可脱离PC机的音乐播放方式为人们欣赏音乐带来极大的不便，因而1998年8月美国Diamond公司和国的Saehan公司首先推出了MP3随身听，正式启动了MP3播放器市场。

经过两年的发展，MP3随身听逐渐被消费者所熟悉，目前在国外已经获得了较大的市场，但是由于当前国网络带宽的限制，国的市场销售量还只是国际上产品销售量的零头，但应该坚信，随着网络的发展和人们接受网络程度的增加，在不远的将来，必将迎来国MP3市场的繁荣。

早先推出的MP3，比如RIO300和F10等机型，只是实现了播放MP3音乐的简单功能，随着技术的发展，人们对MP3播放器的要求也越来越高，因而MP3播放器的生产厂商从各个方面提升MP3播放器的功能，扩大MP3播放器的适用领域，生产出了各种各样的MP3播放器。

下面我们从几个方面介绍一下两年来MP3产品的发展

最早推出的MP3播放器大多采用置（build-in）的闪存（Flash）作为存储介质，基于当时存储器生产工艺的限制，大多采用每片64Mbits或128Mbits的Flash，因而大大限制了MP3本身的置存储容量。

随着半导体生产工艺的进步，现在已有每片256Mbits甚至512Mbits的Flash面市，使用这些高容量的Flash一方面减小了MP3播放器的体积，另一方面也可以带来更佳的性能价格比。

4．mp3播放器的发展现状MP3全称是MPEGLayer3，狭义的讲就是以MPEGLayer3标准压缩编码的一种音频文件格式。

在INTERNET广泛普及的今天，MP3音乐以其较小数据量和近似完美的播放效果已经成为计算机上和INTERNET最流行的音乐格式了。

将CD格式的音乐数据压缩成MP3格式，音效相差无几（除非你有很好的音响和鉴赏力），文件大小至少可以压缩12倍（每首PCM格式的CD歌曲大约40~50MB数据量）。

自国世（Seahan）公司1998年推出世界上第一台MP3随身听以来，MP3播放器以其小巧的外形，不错的近乎于CD的音质，前卫的功能，越来越受到消费者的青睐，也就成为业界甚至大众媒体关注的一个热门话题。

它的记录媒介是芯片或卡，无需转动部件，彻底摆脱了磁带和光碟的束缚，因而，抗震和节电性能更好。

在市场消费刺激下，各大公司纷纷推出了自己的mp3播放器产品，IC供应商提供了众多的MP3解码芯片及其解决方案。

除了Micronas方案（MAS3507+DAC3550）、ST方案（ST92163+STA013/015）、Crystal软解压单芯片方案（EP7209，EP7212）、TI软解压单芯片方案（TMS320C5409），还有创品方案（T33510，T33520）、美国SigmaTel方案（STMP3400）和TI的DA-250解决方案。

这使mp3播放器的研制与生产变得更加容易，成本也大大降低，市场更加广阔。

电路中的基本元器件

1.电阻

电阻大多两端为银白色，中间为黑色在电路中用R表示电阻的种类很多，这里只介绍MP3里的固定电阻和保险电阻

电路图里的符号

标有数字的无标的用万用表电阻档可以量出阻值的，若坏了阻值则为零或没阻值，保险电阻除外因为它的阻值为零上面写有或0的还有颜色是白色的都是保险电阻000，用表电阻档量它的阻值为零。

保险电阻保险电阻在电路中主要起熔丝的作用，当电流超过最大电流时，电阻层会迅速熔断，切断电路起保护作用。

热敏电阻还有一种是热敏电阻有些说是电感，但它是电阻，比电容的颜色要深得多作用不一，不要搞混，这样的热敏电阻常用在充电电路中这种电阻的阻值是随外介温度变化的。

MP3常见的，如损坏会出现充电过热现象.还有一种是压敏电阻多用在按键扫描线对地压敏电阻，也就是一端接按键，一端接地压敏电阻的作用是保护部电路不被外界静电高压损坏，正常工作时他们没有实际的作用，取下不要也行但如进过水受潮后漏电引发各种按键故障

2.电容

电容的外观与电阻的有点相似但中间大都为灰色或黄色，用C表示。

电路图里的符号有一种是钽电容，有一点突出来的是+极，属于有极性的，其正负通常有明显的标志，更换时要注意极性，错误会导致元件损坏，在电路图中┼是正极是负极─。

耳机接口的钽电容符号电容具有通交流，隔直流，通高频信号，阻低频信号的作用。

在不同的电路起不同的作用，一端接地的大都是滤波电容.一般用在电源电路中，滤除直流中的交流成分，使输出的直流电更平稳。

如供电滤波电容漏电，会出现电池用得快，通电即有漏电流甚至短路现象。

供电滤波电容耦合电容主要起信号耦合的作用，允许高频交流信号通过，隔离直流信号常用在耳机电路。

3.电感

电感是将一根导线绕在铁芯或磁芯上或饶成一个空心。

电感在电路图中的符号电阻符号电感与电阻的符号千万不要搞混.　　　

磁芯电感空心电感在电路中见到的磁芯电感多是振荡电感，实际中我们可称之为升压电感，和升压够成升压电路IC，损坏会引起无背光主控的会引起用.

4.二极管

1）普通二极管先说普通二极管，它是利用二极管的单向导电性来工作的，有两个引脚，有黑色和红色，在其一端有竖条，表示该端为负极.黑色的，有一条竖条的是负极.

2）稳压二极管稳压二极管简称稳压管，利用二极管的反向击穿特性来工作的，常用在电源电路中

3）组合二极管还有一种是组合二极管，由几个二极共同构成一个二极管模块电路，如小贝贝的升压电路，是一个部集中了两个二极管共同构成一个模块结构，外型象三极管.组合二极管它跟三极管在板子上的区别是，它同在一边的两个脚是接在一起的。

在某些机子是用组合二极管U6（AIC1896）是升压。

电路中IC,与电感电容E12和续流二极管L4CD2组合成升压电路,把电池电压3.6V升到左右12V,电路流程是VBAT+从升压,电压IC六脚INV输入,从升压LXFB脚输出IC,二极管D2,电阻输出得到电压SHDN是控制脚R2012V,IC,由主控控制它的工作状态,电路中电感L4是升压电感,储存电能D2是两脚的也有用三脚。

此处4148，的组合二极管491D。

5.三极管

1）三极管的分类：

a）普通三极管三极管外型一般都有三个电极.在电路中NPN三极管的符号Q1是晶体三极管的种类很多，按功率分有小功率管、中功率管和大功率管；按工作结构分有低频管、高频管和超高频管，三极管有三个电极：

发射极基极和集电极.发射极和集电极好象一个串连的背靠背的二极管，因此或之间都好象是个二极管e.bb.c,同样具有单向导电性的性质，但由于它们具有一个共同做得很薄基区，因此与二极管就有差异，就够成了三极管的特殊本质中的三极管均为黑色片状。

普通三极管普通三极管有三个电极的，也有四个电极的.注意测量时不要让集电极和基极碰在一起，以免损坏晶体管）.

用数字万用表测量管子基极和发射极PN结的正向压降，硅管的正向压降一般0.5～0.8V，锗管正向压降一般为0.4V。

0.2～3）三极管的场效应管场效应管按其结构的不同可分为结型场效应管和绝缘栅型场效应管.

5.课题的描述本课题要设计的是一个多媒体MP3播放器，可以播放所有MP3格式的音频文件，还可以支持其他的音频格式。

界面非常简单，也非常易于操作，一般的用户都能无师自通。

可以实现一般播放器的功能如：

添加文件，删除文件，播放文件，播放下一首或前一首音频文件。

能够实现系统的托盘管理，还能到指定的网页上去。

只要用户点击不同的控件就能实现相对应的功能。

随着数字编解码及压缩技术的发展，语音文件也朝着高压缩比、高保真的方向发展，从MP1、MP2到目前的MP3格式。

本文设计了一种廉价基于DSP的MP3播放器，利用硬件存储语音文件，并能够从PC机下载，从而可以随时更新MP3音乐。

该MP3播放器同时附加了文本阅读的功能，可做到语音和文本的同步输出。

6.什么是MP3？

MP3的全称是MovingPictureExpertsGroupAudioLayerIII。

简单的说，MP3就是一种音频压缩技术，由于这种压缩方式的全称叫MPEGAudioLayer3，所以人们把MP3是利用MPEGAudioLayer3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，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。

正是因为MP3体积小，音质高的特点使得MP3格式几乎成为网上音乐的代名词。

每分钟音乐的MP3格式只有1MB左右大小，这样每首歌的大小只有3-4兆字节。

使用MP3播放器对MP3文件进行实时的解压缩（解码），这样，高品质的MP3音乐就播放出来了。

MPEG1和MPEG2（MPEG是动态图像专家组的缩写，它是一种压缩比较大的活动图像和声音的编码标准，现今已发展至MPEG－7）都是数字音、视频压缩标准，这两个标准的第三部分对音频压缩方法和编码格式进行了定义，它们均将音频压缩分成了三层，随着层数的增加，其压缩倍数越大（码速率越低），回放质量越差。

MP3即是MPEG第三层音频编码标准的简称，使用此技术除了可以获得较大的音乐数据压缩比，还可得到较高的音乐回放质量。

比如将CD格式的音乐数据压缩成MP3格式，音效相差无几（除非你有很好的音响和听力），文件大小至少可压缩12倍（每首PCM格式的CD歌曲大约40~50MB数据量）。

正是由于MP3音乐的较小数据量和近似完美的播放效果，使得以MP3为后缀的音乐文件在网络上传输得以实现。

7．MP3的结构是什么？

mp3部结构主要是lcd液晶屏、五维导航键以及flash闪存芯片。

接着把两侧的挡板和背板了，主机由两块电路板组成，上层主要是显示部分、主芯片、flash、闪存，下层主要是供电部分以及fm收音电路。

部分mp3如魅族me/mi、jncssf-800、iriver3xx系列还有经典的帝盟rio800等都是这种双电路模块设计，这样设计的好处是两部分功能分开独立，干扰更小，性能也更加稳定，当然设计也更加复杂，成本更一些。

一些中低端的mp3则是单电路模块设计，但干扰大、效果自然也不如前者好。

主电路板反面主要由三步分组成usb码主芯片及主晶振还有音频输出及录音。

码主芯片是mp3最重要的组成部分之一，就像电脑的cpu、显卡的gpu，直接影响mp3的功能、音质。

码主芯片有很多种，比较常见的有飞利浦的saa7750/7751、telechip的tcc730/tcc731、sigmatel的stmp34xx/35xx等。

码主芯片有两种，一种是单纯的码芯片，还要配合控制芯片能使用；另一种是单芯片集成的，码和控制功能集于一身。

这有点像主板中南北桥分开和南北桥单芯片集成的区别。

以魅族me采用的sigmatelstmp3520为例，它是一颗单芯片集成码芯片，支持mp3/wma/wav播放、mp3编码（linein）、led/lcd接口、el背光、速usb2.0接口、录音、fm调频、5号/7号及锂电等现在主流的mp3功能。

在主芯片旁边的一小块是me的主晶振。

mp3所采用的晶振有贴片晶振和桶式晶振之分，。

。

。

辅电路板反面则是一些按键和usb接口、linein接口，电路比较简单，整个电路板件也不是很多。

随着数字编解码及压缩技术的发展，语音文件也朝着高压缩比、高保真度的方向发展，从MP1、MP2到目前的MP3格式。

本课题介绍的是一款基于MP3格式的单片机音乐播放系统。

通过对现有的基于ARM、DSP和专用解码芯片等几种方案的比较，最终选择使用专用解码芯片AT89C51SND1的设计方案。

根据专用解码芯片的要求，设计了由芯片SP6641、SP6231的电源电路，负责把两节5号电池的3V电压升压至3.3V、把USB口5V电压降压至3.3V。

同时使用了K9F120

本文是在以Atmel公司的AT89C51SND1C为核心处理器的嵌入式终端上实现MP3功能。

此芯片是基于C51核，方便代码的编辑与调试，且片自带MP3硬件解码单元与USB控制单元等，这样降低了硬件设计难度。

整个系统用NANDFLASH来存储MP3文件，使用USB与USBHOST进行文件交互，用URAT与PC机进行通信。

文中比较详细的介绍了该系统硬﹑软件实现方法。

8.MP3播放器系统构成

MP3播放器系统结构由图1所示，根据MP3播放器特点要求选择了TI公司的TMS320VC5402芯片，该DSP芯片优越的性效价比既用程序是一个基于VisualC++6.0开发的一个多媒体软件，是建立在MCI（媒体控制接口）控制之上的软件。

该软件开发研究的目的主要是为了给人们娱乐和消遣用的；该软件实现的方法是通过调用MCI控制接口的相关函数，获取系统的控制信息，利用系统信息对MP3播放器的每一个动作进行控制。

该软件到现在为止可以实现的功能是：

该软件可以添加和播放多种音频文件格式，可以添加单个音频文件，也可以同时添加多个音频文件；对音频文件的操作有：

播放音频文件、暂停、停止，可以选择播放下一首歌或前一首歌；可以对已经添加进入播放列表的音频文件进行删除或者添加新的音频文件；可以调节系统的音量的大小；该软件还可以显示当前播放的进度；可以隐藏或展开播放列表；本软件可以进行系统托管，隐藏主界面后，在任务栏创建托管图标；单击托管图标后可以重新弹出控制界面，并取消托管图标。

在系统托管或自动播放的情况下，该软件在播放完一首歌后可以自动跳转到下一首歌，并播放此音频文件。

设计原理上，C5402芯片的信号处理部分和89C51的智能控制部分来分别完成电路设计，并相应制作两块PCB，可以明确设计思路，实物的大小也减半。

随着数字编解码及压缩技术的发展，语音文件也朝着高压缩比、高保真的方向发展，从MP1、MP2到目前的MP3格式。

本文设计了一种廉价基于DSP的MP3播放器，利用硬件存储语音文件，并能够从PC机下载，从而可以随时更新MP3音乐。

该MP3播放器同时附加了文本阅读的功能，可做到语音和文本的同步输出。

9.MP3播放器总体规划MP3播放器系统结构由图1所示，根据MP3播放器特点要求选择了TI公司的TMS320VC5402芯片，该DSP芯片优越的效价比既可充分胜任本设计的信号处理又能满足本设计要求的价廉目的。

而主机选用功能较强的AT89C51芯片。

设计原理上，C5402芯片的信号处理部分和89C51的智能控制部分来分别完成电路设计，并相应制作两块PCB，可以明确设计思路，实物的大小也减半。

由图1，MP3播放器系统选用大容量的FLASHMEMORY作为主存储器硬件存储语音文件，DSP程序也存储在FLASH中，运行时再引导到DSP的高速RAM，从而省去DSP芯片部分的程序存储空间。

利用串口通信电路可以实现由PC机下载语音文件功能，利用液晶显示屏LCD，还可以从PC机下载小说并在LCD上阅读。

10.DSP、MPU硬件设计MP3播放器中，DSP芯片的Bootloader采用了HPI口方式。

由于在硬件上HPI引脚与DSP的数据、地址总线引脚是相互独立的，同时HPI口部又有控制机制，所以外部主机通过HPI口访问DSP部RAM时不会影响DSP的正常运行。

HPI利用DSP芯片上1000H地址开始的一块具有共享存储器功能的2K字RAM，来实现主机与从机间的数据交换。

DSP扩展了一片64K字高速静态RAM（CY7C1021V33-10），作为DSP芯片的片外RAM，用以适应各种音频处理算法对存储器容量的要求。

DSP芯片处理后的信号由D/A输出到耳机，我们就可听到MP3音乐。

D/A变换由LM4545实现，它具有48K字转换速度，可直接和DSP芯片的输出相连。

而MPU主要完成三项功能，分别是LCD显示，控制DSP芯片的运行和文件的串口下载。

89C51与29F040B的连接电路如图2所示。

MPU用来访问FLASH的地址线由P0口和P2.0～P2.5组成。

这14根地址线既提供14位页地址又提供5位的页码地址，P0口同时与两片74LS373相连，分别以P3.5和ALE作为这两个芯片的片选信号；第一片74LS373A输出信号的低5位作为5位页码地址与29F040B的A14～A18连接，第6位作为片选信号连接29F040B的CS，后两位则留作以后扩展用；第二片74LS373B的8位输出连接29F040B的A0~A7；89C51的P2.0～P2.5直接连接29F040B的A8~A13，和74LS373B的8位输出共同构作14位的页地址。

相应的寻址过程（假设访问地址1FFFFH）是：

第一步，先将P3.5置1，打开74LS373A，再向P0口写入所要寻址的页码地址，1FFFFH的页码为7H；第二步，再将P3.5置0，关闭74LS373A，向P0口和P2口写入14位页地址，1FFFFH的页地址为3FFFH。

因为74LS373B由ALE片选，每次MPU访问外设时自动打开，所以这两步骤次序不能颠倒，否则访问的地址就出错。

11.软件设计

能够从PC机下载音乐是MP3播放器的特点，这一功能由MPU与PC机的串口通信来实现。

而且设计所需的下载软件要求能够下载书籍文本，要求能够中文字符的串口通信。

因此实现中文传输也是本设计的程序部分的关键。

图3是用VB实现MP3播放器的下载软件。

图3的文件下载软件，由Mscomm控件来实现。

Setting设置为"9600，N，8，1"，89C51的串口寄存器SCON和PCON也做对应的设置。

用Mscomm控件可以实现发送中文字符功能，具体方法如下：

（1）直接发送

　　直接发送即把中文字符等同于英文字符。

如：

MSComm1.output="这是一行中文数据！

"，但这种方法发送的中文数据不能太长，发送缓冲区和接收缓冲区的大小需设定为中文字符的两倍以上，否则会出现接收或发送缓冲区溢出之类的错误。

这种方法可用于一般要求不太高的场合。

（2）间接发送

在发送端将汉字或字符转换为机器码或区位码数据数组，然后将转换后的数据发送到串口，在接收端接收到数据后，按照相反的顺序将得到的数据转换为相应的汉字或字符，对于MPU这端要求能有较大容量的汉字表。

在转换过程中，我们采用位运算，在取得汉字的码后将高字节和低字节分开，求整数高、低字节的函数如下：

　　PublicFunctionHiByte（aAsInteger）

　　Dimb

　　b=aAnd&;HFF00

　　b=b/256

　　Ifb<0Thenb=b+256

　　HiByte=b

　　EndFunction

　　PublicFunctionLowByte（aAsInteger）

　　Dimb

　　b=aAnd&;HFF

　　LowByte=b

EndFunction

11.mp3音乐文件的播放

　　启动VB程序，在窗体上放置6个命令按钮，三个标签，一个公用对话框、一个进度条、一个状态栏和一个计时器.

　　按钮"OpenMP3File"是用来打开对话框选择MP3文件，其他5个按钮分别为Play（播放）、Pause（暂停）、Stopplay（停止播放）、Back（向后跳跃）、Prew（向前跳跃）。

Label1用来表示歌曲当前时间；label2放在时度条的最左边，Caption属性为"00：

00"；lable3放在时度条的右边，用来表示歌曲总长。

　　下面就可以编写代码了。

首先在窗体的"通用声明"部分声明函