基于51单片机的音乐播放器的设计

基于51单片机的音乐播放器的设计

学院：电子与电气工程学院

专业：测控技术与仪器

***名：**

学号： ***********

湖南工业大学

Hunan university of Technology

基于51单片机的音乐播放器的设计

[摘要]本课题完成了基于51单片机的音乐播放器的软件设计。论文主要介绍了对U盘所存储的MP3、WMA或MIDI格式的文件识别、提取以及音频解码程序实现的方法，通过与硬件调试表明所设计的音乐播放器可以通过按键选择歌曲以及控制音量，同时还可以通过显示屏来显示所播放的歌曲名。声音的播放可以通过扬声器或耳机进行，基本实现了音乐播放器的功能。

[关键词]单片机；音乐播放器；U盘文件读取；音频解码

目录

1 引言 (1)

1．1 设计意义 (1)

1.2 理论分析与方案论证 (1)

1.2.1 理论分析 (1)

2 系统硬件原理及概述 (2)

2.1 STC12C5A60S2处理器介绍 (2)

2.2 系统硬件电路综述 (2)

2.2.1 硬件系统总体设计方案 (2)

2.2.2 USB总线的通用接口芯片CH375电路 (3)

2.2.3 LCD12864显示电路 (3)

2.2.4 按键控制电路 (3)

2.2.5 音频解码芯片VS1003电路 (4)

3 系统软件设计 (4)

3.1 软件开发平台 (4)

3.2 系统的软件设计 (4)

3.2.1 软件总体分析................................ 错误!未定义书签。

3.2.2 CH375软件系统设计 (7)

3.2.3 CH375模块的U盘数据读取程序设计 (8)

3.2.4 VS1003模块的MP3文件播放程序设计 (9)

3.3 系统流程图 (11)

参考文献 (11)

1 引言

1.1设计意义

基于单片机的音乐播放器可应用于MP3，MP4，扩音器等很多方面，并可作为很多系统的辅助功能，传统的音乐播放器是利用定时器可以产生各种固定频率的方波信号，可以产生包括“Do”、“Re”、“Me”等音阶在内的各种频率声音。将各个音阶连接在一起，便可组成一支曲子或者是演奏一段旋律，不能播放真正的MP3文件。基于这个思想本文设计了一款特殊的“音乐播放器”，该播放器可实现MP3文件的完整播放，可以选择音量调节，曲目的切换等功能。为了体现音乐播放过程中的效果，增加了LCD屏，可以实现歌曲名的显示。本设计以STC12C5A60S2芯片作为主控制器，芬兰VLSI公司的VS1003作为音频解码芯片，南京沁恒公司的CH375作为USB设备接口芯片，以U盘作为媒体存储介质，LCD12864液晶屏作为显示屏，来完成音乐播放器的功能。该设计具有四按键操作界面，界面显示友好，支持MP3、WMA和MID音乐格式，该系统支持FAT32文件系统，支持大容量U盘。

1.2 理论分析与方案论证

1.2.1 理论分析

针对本MP3音乐播放系统,要选择合适的控制芯片及外部芯片来实现,下面介绍一下芯片的选用。

（1）MP3 解码

本设计是利用STC12C5A60S2单片机控制来实现歌曲播放功能的，但对单片机本身来说不能进行音频解码（速度与资源都不符合要求），所以只能利用外部解码芯片来实现歌曲播放功能。MP3解码芯片常见的有VS100X 系列和 STA01X系列，VS系列自带DAC输出功能，而且能解码的音频格式也比较多；而STA系列需要外加DAC，使用起来多有不便，而且只能解码MP3一种格式的音乐文件。

经过比较，选用VS1003作为解码芯片，该芯片支持 MP3、WMA、WAV、MIDI、等格式的解码，自带DAC输出；同时，还可以调节音量、高低音等，更重要的是它还具有MIC功能，如需要，还可以实现录音功能。因此，选用此芯片作为解码芯片。

（2）USB设备接口芯片选用南京沁恒公司的CH375，CH375是一个USB总线的通用接口芯片，支持HOST主机方式和SLAVE设备方式。在本地端，CH375具有8位数据总线和读、写、片选控制线以及中断输出，可以方便地挂接到单片机/DSP/MCU等控制器的系统总线上。在USB主机方式下，CH375还提供了串行通信方式，通过串行输入、串行输出和中断输出与单片机/DSP/MCU等相连接。CH375的USB主机方式支持

各种常用的USB全速设备，外部单片机/DSP/MCU可以通过CH375按照相应的USB协议与USB设备通信。

（3）液晶显示采用普通单色LCD来实现，这里考虑到音乐播放显示的功能，同时兼顾成本，故选用LCD12864来实现。该液晶屏本身带有字库功能所以，系统不需要有外部字库文件，可实现曲目的汉字显示。

（4）存储媒介，MP3播放器需要大容量的存储器来存放歌曲，可以选择 Flash 芯片存储、SD卡、U盘等。如果选用Flash，则整个系统要求较多的I/O端口来读取，更重要的一点是，这样做的后果就是整个系统的容量就被固定了，扩容存在困难。而

U盘和SD卡都是不错的选择，并且U盘和SD卡均容易购买到，并且价格较为低廉，所以，存储部分选用U盘读取来实现。

2 系统硬件原理及概述

2.1 STC12C5A60S2处理器介绍

STC12C5A60S2/AD系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，有8路高速10位的A/D 转换(250K/S)。

2.2 系统硬件电路综述

2.2.1 硬件系统总体设计方案

本设计的音乐播放器，有四个按键控制按钮：下一曲，上一曲，音量加，音量减。通过对按钮的控制来实现对单片机要求播放的音乐，并通过放大电路和音频设备输出声音。同时通过LCD显示屏来显示所播放的曲目。必要时可调节音量的大小。硬件系统总体方框图如图1所示。

图1硬件系统总体方框图