基于單片機(jī)的MP3播放器設(shè)計(jì)

0 引言
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，MP3播放器是目前市場(chǎng)上流行的消費(fèi)類數(shù)碼產(chǎn)品之一，具有大容童、高音質(zhì)、小巧便攜等特點(diǎn)．而倍受廣大消費(fèi)者的青睞。本文采用ETC公司的微控制器STC89C58RD+，結(jié)合解碼芯片VS1003、USB接口芯片CH375、LCD等外圍設(shè)備設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了MP3播放器。主要功能有：播放VS1003支持的所有音頻文件，包括MP3，WMA，WAV文件，且音質(zhì)非常好，具有按鍵控制播放上一首／下一首、音量增減等，可通過(guò)LCD顯示歌曲名字和播放狀態(tài)信息等功能。

1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
系統(tǒng)工作原理框圖如圖1所示。系統(tǒng)啟動(dòng)后，單片機(jī)通過(guò)USB接口芯片CH375，從U盤(pán)中獲取MP3格式文件的數(shù)據(jù)，并存入片內(nèi)RAM進(jìn)行緩沖，然后單片機(jī)定時(shí)將數(shù)據(jù)從緩沖區(qū)送到MP3音頻解碼芯片VS1003，實(shí)現(xiàn)解碼并輸出音頻信號(hào)到耳機(jī)或者有源音響輸出。用戶可以通過(guò)鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)“啟動(dòng)”、“上一曲”、“下一曲”、“音量控制”及“停止”等功能，并將播放狀態(tài)信息通過(guò)LCD顯示。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

1．1 單片機(jī)讀取MP3數(shù)據(jù)模塊
數(shù)據(jù)讀取模塊包括單片機(jī)控制器，USB串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成8位并行數(shù)據(jù)CH375芯片和MP3格式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)U盤(pán)3部分。
1．1．1 單片機(jī)控制器
采用宏晶公司的STC89C58RD+單片機(jī)，該單片機(jī)最高可工作于33 MHz時(shí)鐘，具有32 KB的FLASH，1 KB的內(nèi)部RAM，引腳與指令系統(tǒng)均與51單片機(jī)兼容。本設(shè)計(jì)中，單片機(jī)工作在30 MHz的系統(tǒng)時(shí)鐘下，能滿足系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)帶寬的要求。
1．1．2 USB接口芯片CH375
CH375是一個(gè)USB總線通用接口電路，支持HOST主機(jī)方式和SLAVE設(shè)備方式。CH375內(nèi)部集成了PLL倍頻器、主從USB接口SIE、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)、被動(dòng)并行接口、異步串型接口、命令解釋器、控制傳輸?shù)膮f(xié)議處理器、通用的固件程序等。在本地端，CH375具有8位數(shù)據(jù)總線和讀、寫(xiě)、片選控制線及中斷輸出，可以方便地掛接到單片機(jī)、DSP等控制器的系統(tǒng)總線上，并內(nèi)置海量存儲(chǔ)固件。CH375的USB主機(jī)方式支持各種常用的USB全速設(shè)備，外部單片機(jī)、DSP、MCU可以通過(guò)CH375按照相應(yīng)的USB協(xié)議與USB設(shè)備通信，支持常用的12 Mb／s全速USB設(shè)備。
1．1．3 工作原理
利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)將U盤(pán)中的音頻數(shù)據(jù)經(jīng)CH375的USB轉(zhuǎn)串行接口傳送至單片機(jī)內(nèi)部RAM緩沖，以等待解碼。其中CH375是一款USB總線的通用接口芯片，可以方便地掛接到單片機(jī)的控制總線上，同時(shí)CH375的USB主機(jī)方式支持常用的USB全速設(shè)備，外部單片機(jī)可以通過(guò)CH375按照相應(yīng)的USB通信協(xié)議與USB設(shè)備通信。
由于CH375內(nèi)置了USB通信協(xié)議，省去了對(duì)USB通信協(xié)議的了解，單片機(jī)可以直接調(diào)用API庫(kù)讀寫(xiě)U盤(pán)中的文件數(shù)據(jù)，硬件上只需在51單片機(jī)系統(tǒng)中增加一個(gè)CH375芯片，綜合成本較低。CH375支持全速的USB-HOST主機(jī)接口，外圍元器件只需要少量晶體和電容，便可支持5 V電源電壓和3．3 V電源電壓，CH375芯片還支持低功耗模式，正常工作時(shí)，需要外部為它提供12 MHz的時(shí)鐘信號(hào)。電路原理如圖2所示。