基于單片機(jī)的電子導(dǎo)游MP3設(shè)計(jì)

引言

MP3播放器近年來(lái)發(fā)展很快，目前已有大量產(chǎn)品面世。旅游這個(gè)新興行業(yè)近年來(lái)得到了蓬勃發(fā)展，電子導(dǎo)游與人工導(dǎo)游相比，能避免由于導(dǎo)游個(gè)人因素帶來(lái)的服務(wù)質(zhì)量的不穩(wěn)定性，為游客提供更加全面客觀的服務(wù)。
電子導(dǎo)游系統(tǒng)是將專(zhuān)業(yè)導(dǎo)游對(duì)珍貴文物、旅游景點(diǎn)的介紹進(jìn)行錄音，并轉(zhuǎn)換為MP3格式文件，以減小數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)量，按景點(diǎn)分割成不同的文件，通過(guò)USB接口下載到MP3中，然后通過(guò)紅外自動(dòng)或人工手動(dòng)選擇播放、收聽(tīng)各個(gè)文物、景點(diǎn)的介紹。

電子導(dǎo)游系統(tǒng)包括微機(jī)、電子導(dǎo)游、選曲控制器三個(gè)部分。微機(jī)用于對(duì)旅游景點(diǎn)的資料錄入、存儲(chǔ)、編輯和格式轉(zhuǎn)換，為電子導(dǎo)游提供足夠的原始素材。
選曲控制器安裝在各個(gè)文物展臺(tái)、旅游景點(diǎn)，定時(shí)發(fā)射景點(diǎn)編碼信號(hào)。電子導(dǎo)游接收到景點(diǎn)編碼信號(hào)后，進(jìn)行解碼并選擇相應(yīng)的內(nèi)容進(jìn)行播放。
電子導(dǎo)游由游客攜帶，但之前需要通過(guò)USB接口從微機(jī)中下載景點(diǎn)資料。本文主要介紹電子導(dǎo)游的軟硬件設(shè)計(jì)。

電子導(dǎo)游硬件電路結(jié)構(gòu) 電子導(dǎo)游的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，主要包括用于主控的MSP430單片機(jī)，MP3解碼及D/A轉(zhuǎn)換芯片，存儲(chǔ)旅游景點(diǎn)介紹信息的FLASH存儲(chǔ)器以及景點(diǎn)選擇控制接口、人機(jī)交互接口、USB接口等。

MSP430單片機(jī)及外圍接口電路

TI公司的MSP430F133單片機(jī)具有16位RISC結(jié)構(gòu)，內(nèi)部有2個(gè)16位的定時(shí)器、1個(gè)12位高速A/D轉(zhuǎn)換器和串行接口。內(nèi)設(shè)JTAG模塊，具有在線調(diào)試和在線編程功能。具有低電壓和多種低功耗工作模式，待機(jī)模式電流僅1.3 A，關(guān)閉RAM時(shí)的待機(jī)電流低至0.15 A。數(shù)控振蕩器使得從低功耗模式喚醒僅需6 s，非常適合于便攜式應(yīng)用場(chǎng)合。

MSP430單片機(jī)的6個(gè)8位的IO端口與外圍芯片連接，其連接關(guān)系如表1所示。

按鍵電路采用行列掃描鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)，按鍵功能包括選曲控制、模式選擇、音量控制等。液晶顯示屏用于顯示曲目的序號(hào)和播放狀態(tài)，該接口包括數(shù)據(jù)、時(shí)鐘等6根接口信號(hào)線。

紅外管接收的信號(hào)經(jīng)過(guò)放大整形后，送入到MSP430單片機(jī)解碼，并由單片機(jī)根據(jù)解碼結(jié)果進(jìn)行選曲播放。

本系統(tǒng)采用NAND FLASH存儲(chǔ)器，該類(lèi)存儲(chǔ)器有8根數(shù)據(jù)信號(hào)和6根控制信號(hào)。信號(hào)線的數(shù)目與存儲(chǔ)器芯片的容量無(wú)關(guān)，便于存儲(chǔ)器容量升級(jí)。

解碼電路

MAS3507D是Micronas公司推出的單片MP3解碼芯片，能夠?qū)?KHz、11.025KHz、12KHz和24KHz、44.1KHz等多種采樣速率的音頻數(shù)據(jù)流解碼，具有I2C控制接口、異步MPEG位流輸入接口、I2S解碼數(shù)據(jù)流輸出接口。內(nèi)建DC/DC升壓模塊，適用于單節(jié)電池供電。電路圖連接如圖2所示。

DAC3550A是Micronas公司推出的與MAS3507D配套的音頻D/A轉(zhuǎn)換及放大芯片，如圖3所示。MSP430通過(guò)I2C總線能夠?qū)AC3550進(jìn)行音量控制、均衡控制等。該芯片不僅能接收來(lái)自I2S總線的音頻數(shù)據(jù)流，而且提供了多個(gè)模擬輸入接口。

軟件設(shè)計(jì)

軟件結(jié)構(gòu)

圖4為電子導(dǎo)游的軟件結(jié)構(gòu)，包括初始化、FLASH存儲(chǔ)器操作、USB接口驅(qū)動(dòng)、人機(jī)交互模塊和解碼模塊等，直接控制硬件的程序模塊采用匯編語(yǔ)言編程。

初始化模塊主要包括時(shí)鐘頻率設(shè)置、LCD顯示器初始化、音效音量和播放模式的設(shè)置等。

人機(jī)交互模塊主要是在下載或者播放過(guò)程中給用戶信息提示。根據(jù)提示信息，用戶可以對(duì)電子導(dǎo)游進(jìn)行相應(yīng)的控制。如音量的增減、播放、快進(jìn)、快退、暫停、音效的設(shè)定、直選曲目、停止等。

解碼模塊的核心是比特流傳輸。在傳輸前，要對(duì)解碼芯片進(jìn)行相應(yīng)的初始化操作。