《基于STC12C5A60S2单片机MP3播放器的设计与实现》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于STC12C5A60S2单片机MP3播放器的设计与实现（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、本科毕业设计（论文）基于STC12C5A60S2 单片机MP3播放器的设计与实现王跃东燕 山 大 学年 月 本科毕业设计（论文）基于STC12C5A60S2 单片机MP3播放器的设计与实现 学 院： 里仁学院 专 业： 通信工程 学生 姓名： 王跃东 学 号： 101308061123 指导 教师： 荆楠 答辩 日期： 2014.06.21 燕山大学毕业设计（论文）任务书学院： 系级教学单位： 学号学生姓名专 业班 级题目题目名称题目性质1.理工类：工程设计 （ ）；工程技术实验研究型（ ）；理论研究型（ ）；计算机软件型（ ）；综合型（ ）2.文管理类（ ）；3.外语类（ ）；4.艺术类（
2、）题目类型1.毕业设计（ ） 2.论文（ ）题目来源科研课题（ ） 生产实际（ ）自选题目（ ） 主要内容基本要求参考资料周 次第 周第 周第 周第 周第 周应完成的内容指导教师：职称： 年 月 日系级教学单位审批： 年 月 日注：表题黑体小三号字，内容五号字，行距18磅。（此行文字阅后删除）摘要随着高端电子产品的快速发展，具有音频播放功能的电子产品在各种场合的需求也日益增多，MP3播放器是电子产品发展中的一款重要产品，本文对基于STC12C5A60S2单片机MP3播放器的设计与实现进行了详细的研究 。首先本次设计处理器采用STC12C5A60S2作为控制MCU，采用基于SPI协议的音频解码芯
3、片VS1003实现音频解码功能，数据存储介质采用SD卡来实现音频播放功能，在软件设计上使用FAT32文件系统对文件进行管理。本设计的音频播放过程是STC12C5A60S2单片机通过SPI接口从SD卡中读出将要播放的音频数据，再通过SPI接口将音频数据传送至音频解码芯片VS1003进行解码播放，从而实现MP3播放功能。关键词：MP3播放器 音频解码 STC12C5A60S2单片机AbstractWith the rapid development of high-end electronic products, electronic products with audio playback on
4、 various occasions needs are also increasing, MP3 players, electronic product development is an important product, the paper STC12C5A60S2 microcontroller based MP3 player design and implementation of a detailed study. First, this design as a control processor STC12C5A60S2 MCU, based audio decoder ch
5、ip VS1003 SPI protocol for audio decoding, data storage media using the SD card for audio playback, use the FAT32 file system for file management software design . The design process is STC12C5A60S2 audio playback through the SPI interface microcontroller reads the audio data to be played back from
6、the SD card, and then through the SPI interface to transfer audio data to the audio decoder chip VS1003 decode playback, enabling MP3 playback.Keywords MP3 player; audio decoding; STC12C5A60S2 SCM摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 MP3的背景及意义11.2 MP3国内外研究现状31.3 MP3的发展趋势及存在的问题41.4本文研究的内容及主要结构5第二章 系统方案设计72.1 MP3原理
7、概述及框图72.2 MP3播放器设计所需的主要芯片82.2.1 STC12C5A60S2单片机简介82.2.2 VS1003解码芯片简介102.2.3 SD卡存储芯片简介122.2.4 LCD1602显示屏简介13第3章 硬件电路设计163.1 VS1003音频解码模块163.1.1 VS1003管脚功能163.1.2内部寄存器173.1.3数据通信223.1.4 模块设计及其与单片机的链接233.2 存储模块243.2.1 SD存储卡硬件结构与接口模式243.2.2 SD命令253.2.3 SD存储卡数据操作27第4章 系统软件设计284.1 FAT32文件系统简介284.2 FAT32文件
8、系统在单片机上的软件设计284.2.1 主引导扇区的数据结构284.2.2 分区引导扇区的数据结构294.2.3 目录项的数据结构314.2.4 文件信息数据结构314.2.5 重要参数数据结构324.3 MP3音频文件读取播放相关软件设计334.3.1 SD存储卡初始化334.2.2 SD存储卡写命令344.2.3读SD存储卡单块数据364.2.4 VS1003写指令364.2.5 VS1003初始化374.4 主控程序设计384.4.1主控制程序38第5章 结果分析425.1 软件测试425.2 硬件测试43总结44参考文献45致 谢46第1章 绪论MP3播放器以其小巧的体积，强大的功能，
9、优质的音质而备受人们的青睐。如果把他嵌入到单片机系统中，实现音频输出，那么对系统的增色将是不言而喻的，如果用单片机来单独解码3文件是不可能的，所以我们要利用专门的解码芯片来进行，用单片机对芯片进行控制，本文将从软件和硬件方面详细介绍基于VS1003解码芯片的MP3音播放过程。1.1 课题研究的背景及意义 MP3是一种音频压缩技术，其全称是动态影像专家压缩标准音频层面3（Moving Picture Experts Group Audio Layer ），简称MP3。它的设计是为了能够大幅降低音频数据量。利用这种压缩技术将音乐压缩成容量较小的文件，对于大多数用户来说压缩后的音质与压缩前的音质没有
10、明显的下降。这种压缩标准是由德国的一个研究组织发明出来的，将用MP3形式存放的音乐叫做MP3音乐，能播放MP3格式的音频播放器称作MP3播放器。MP3是利用了人耳对于高频信号不敏感的特性，将是时域信号转换成频域信号，将频域信号划分成若干个频段，对于不同的频段，采用不同的压缩率，高频段采用较高的压缩率，低频段采用较低的压缩率，采用这种方法，抛弃了人耳不敏感的高频信号，保留低频信号，在基本不改变音质的基础上，降低了文件容量。MP3分为耳机MP3和外放MP3，一般来说耳机MP3具有更好的音质，但是对人耳有伤害，新型MP3采用外方形式，对人耳没有伤害，更受到消费者的青睐。便携式音乐播放器的历史从197
11、9年Sony的Walkman TPS-12随身听的问世开始的。这台磁带机音乐系统开启了个人娱乐市场的大门，在此之前人们只能在家里用录音机欣赏音乐。至今，便携式音乐播放器产品已经经历了磁带机、CD机、MD播放器、MP3播放器四个阶段。1980年，索尼公司和飞利浦公司联合制定了数字音频光盘格式的标准，光盘直径12cm，采样频率44.1khz，比特率1411.2kbps，16为音频数据，CD的音质几乎达到了无损的标准。索尼公司在1982年推出的D-50是真正意义上的CD随身听，CD随身听的序幕由此拉开，在1990年达到了鼎盛。时至今日，不管音乐播放器如何发展，CD播放器的完美音质永远不会淘汰，即使它
12、在体积上存在着缺陷。1989年，德国人Brandenburg的博士论文，为MP3这一数字音频压缩技术提供了理论依据。1995年诞生的MP3标准具有较高的压缩比以及较小的音质损失，具有划时代的意义。随着这种音频压缩技术的诞生和流行，MP3随身听得到了开发和利用。在MP3标准诞生不久，在20世纪90年代中后期，MP3播放器便正式登场。从1995年上半年开始到整个90年代后期，MP3开始在因特网上蓬勃发展。MP3的流行主要得益于如Nullsoft于1997年发布的Winamp和Napster于1999年发布的Napster这样的公司和软件包的成功，他们之间相互促进发展。1998年韩国世韩公司推出了世
13、界上第一台MP3播放器MPManF10。MPMan取意于MP3与WALKMAN的结合。MPManF10的体积为70*90*16.5mm，体重为65克，可谓非常轻巧。在世韩的这款MP3给人们带来惊喜之后，美国的帝盟公司于1998年底推出了 Rio PMP300，这款MP3给全世界留下了深刻的印象。它的最大优点是可在互联网上免费的MP3。MP3文化的标志Apple ipod。诞生于2001年10月，他并不出色：价格高、音质一般、使用时间短以及缺乏对windows的支持等等，然而它是第一个把互联网音乐与MP3随身听捆绑销售的产品。直到2004年，MP3行业迎来了他不平凡的一年，随着随身听的发展，人们已经被MP3小巧的外形以及高品质的音乐所征服，无论是本身的品质还是市场的销售情况来看，MP3已经成为随身听市场的霸主。1.2 国内外研究现状MP3是采用国际标准MPEG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
