基于单片机的MP3播放器设计与实现开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

研究目的：

mp3早在多年前就打败了cd/md播放器，夺取了随身听市场的头把交椅。然而事隔多年，mp3播放器非但没有任何即将衰败的迹象，反而因为越来越强悍的功能，越来越多变的造型以及工业设计新元素的添加，让mp3能够持久的焕发着生机和活力。倘若站在潮流的浪尖往回看，视频概念，拍照功能，彩屏大屏拓展，巧克力按键，双层注塑亚克力面板，双概念炒作，镜面工艺，2.8英寸超大屏幕，国内的主流mp3厂家似乎总能够保持一种默契，每隔一段不太长的时间就会为当时的mp3加入一些新的设计元素，让mp3在消费者面前永远保持着新鲜的卖点和创新的活力。然而当我们更进一步细致斟酌一下近期mp3曾经火热过的卖点，在各式各样华丽光环底下，却未必全然都那么地完美无缺。也许厂家在设计之初，仅仅是为了增加卖点而不曾深入考量过这样的新设计，是否就能够更好的服务于用户。甚至已可以说，一些新鲜元素仅仅是一种吸引眼球的卖点，当站在实用好用的角度考虑时，更多的只是一种设计上的缺陷。

如今mp3技术已经非常成熟，现阶段各大商家最为关心的并不是如何实现mp3，而是如何能在低成本低功耗的平台上实现mp3，这就意味着对原始mp3标准在实现过程中的优化是当前的一个热点，这也是进行本课题研究的目的之所在。

音频信号数字化后所面临的一个不容忽视的问题是：巨大的数据量给存储和传输带来的压力。因此音频压缩技术在广播专业领域、网络传输及多媒体应用中受到广泛关注，成为音频信号处理的关键技术之一。mpeg(movingpictureexpertsgroup)运动图像专家组，在1992年底制定了第一个世界范围的hi-fi(high-fidelity)质量的音频编码标准mpeg-1。mpeg-1分为三种不同的方式，称为layer1、layer2和layer3。序号越高，复杂性越大，但是可提供更好的编码效率，特别是在低比特率时。mp3就是mpeg-1layer3，是基于感知编码的算法，目前在cd音质的声音压缩方面，是一种通用的方法。使用mp3标准对于音频数据编码既可以获得较大的音频数据压缩比，又可以得到较好的音乐回放质量。mp3的解码器结构复杂，涉及到大量的数学计算，对处理器与内存的要求相当高。目前，at89c51处理器以其高性价比，丰富的外设资源，越来越受到各种嵌入式研发人员的青睐。基于以上背景，我在此次设计中提出了at89c51snd1c微处理器的软件解码方案，在降低硬件成本的基础上保证高质量的播放效果。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：

本设计介绍了MP3播放器设计制作的方案确定和设计流程，详细阐述了MP3播放器硬件设计、软件设计和调试过程。并对USB编程、U盘功能的实现和系统中断的机理进行了探讨，提出了一种基于51单片机的MP3播放器设计方案和实现过程。对微电子电路教学中的理论和实践环节有一定的促进作用，该系统运行稳定、可靠，具有一定的实用价值。

本设计主要围绕以下四个部分对基于单片机的音乐播放器进行设计：

（1）对MP3播放器的编解码进行深入的分析。（2）对MP3播放器的整体结构进行分析。（3）对MP3播放器的硬件进行设计。（4）对MP3播放器的软件进行设计与调试。

设计目标：

基于单片机的MP3播放器，具体目标如下：1） 播放两首或以上歌曲，2） 音量可调节，3） 通过LCD显示歌名，4 ）通过按键控制歌曲播放，停止，换下一首歌或上一首歌;或者播放完一首歌自动开始播放下一首，5 ）可以重新烧写新的歌曲并更新歌名

设计方案：

从“MP3播放器”的功能定义上来说，这个目标的实现依赖于两部分：U盘和MP3。经过对U盘和MP3技术细节的了解，得到以下结论：

(1) 关于CPU、USB Device接口芯片和存储器3部分，市面上的产品，一般前两个部分是集成在一起，采用专用的带USB控制器的CPU；存储器一般为闪存Flash，容量有32MB，64MB，128MB，1GB等，其中又以三星的NAND（与非型）非线性Flash存储器最为常用。

(2) 对于MP3，一般也分成几个部分：CPU、MP3硬件解码芯片、D/A转换与音频放大芯片、存储器。其中，有不同的集成解决方案，可以将第一、第二部分集成在一起，即带MP3硬件解码器的CPU；或将第二、第三部分集成在一起，即将硬件解码、D/A转换及音频输入集成在一起。存储器可以是Flash存储器，或者是硬盘。

经过查阅资料，最后总结出3种有代表性的MP3（U盘）设计方案，如下表所示。

带有U盘功能的MP3可选方案

选定最终设计方案：

芯片方案组合情况确定后，下来就是确定最终设计方案。除了在www.21ic.com和www.google.com上查询芯片资料，同时也要结合我们的实际情况，为最终的选择确定参考依据。影响方案综合评价的各主要因素如下所示。

影响方案综合评价的主要因素

由上表的分析结果，选定方案1，方案内容如下：

(1) 选用AT89C51SND1C，它集成了CPU＋解码器＋USB控制器。

(2) D/A音频转换采用Cirrus Logic公司的CS4330芯片。

(3) 音频功率放大电路采用Philips公司的TDA7050芯片。

(4) 存储器选用三星公司出品的1GB Flash闪存K9K8G08U0A。

另外，在进行调试程序时，需要用到USB转串口电平转换芯片FT232BL，MP3的电源管理方案中采用MAX856芯片将两节5号干电池的电压升至3.3V为系统供电。

3. 研究计划与安排

第1周~第2周：了解毕业设计的内容，查阅相关资料，；

第3周~第4周：确定设计方案，提交开题报告；

第5周~第8周：实施毕业设计，完成硬软件的设计；

第9周~第12周：调试设计；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]李群芳.单片机微型计算机与接口技术（第4版）[m].北京：电子工业出版社，2012

[2]马德骏.c语言程序设计（第2版）[m].北京：科学出版社，2012

[3]廖济林.usb2.0应用系统开发实例精讲[m].北京：电子工业出版社，2015

[4]何立民.单片机高级教程：应用与设计（第2版）[m].北京：北京航空航天大学出版社, 2010