MP3播放器的设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

一、MP3播放器的简介

MP3就是为了压缩声音信号而设计的一种新的音频信号，MP3采用国际标准MPEG中第三层音频压缩模式，对声音信号进行压缩。MP3最初设计是为了减少文件大小，便于大内存的资料能够传输，而且能够使所传输资料的品质不受影响。MP3利用MPEG Audio Layer 3技术，将文件按照一定比例的压缩率，变成较小的文件，但是人耳听起来并不能知道它所失真的地方，也不会改变原来的声音。MP3支持多种格式的下载与传输， 就如同一个有存储功能的小型电脑，运用读取存储器上的信号，到用解码器进行信号解码，到数字信号到模拟信号的转换，再到放大器放大模拟信号，最后到耳机口输出的原理，让我们体会到了方便，对我们的生活产生很重要的影响!

二、国内外研究及应用现状

第一台MP3随声听是由韩国世韩公司推出的，瞬间成为了大众媒体的关注的对象，作为计算机和数字音响技术的结合，一开始MP3并未被很多大公司注意，制造商更是一些名不见经传的小公司。如今，随着物价的上涨，一台由知名软件公司制造的MP3的价格动则上千，无疑打消了很多消费者的购买热情，且国内外盗版音乐猖獗，本身就已经影响的声音的质量，功能的相对单一，智能手机功能的日趋增多，导致MP3并没有一开始的那么受欢迎了。国内OEM生产的MP3播放器质量不好，功能少，很多国外的品牌如三星、索尼、松下等，无疑增加了国内MP3销售市场的严峻。近几年，国内外对MP3进行了新研究，增加了MP3的功能，除了一开始的单一听歌功能，还有视频播放功能，彩屏功能，拍照功能，字典，自动录音，FM等。还有一系列的高性能解码芯片，有荷兰的飞利浦芯片、美国的SIGMATEL和ATMEL系列芯片、韩国的SKYLARK芯片等。使得MP3播放器受到很多消费者的亲睐。

三、MP3播放器的工作原理

MP3播放器利用数字信号处理器DSP来完成处理、传送和解码任务的，DSP掌管随声听的数据传输、设备接口控制以及文件解码回放。DSP适合于便携式播放器一个最重要的原因是它能够在很短的时间内完成多种处理任务，所消耗的能量也是极少。完整的MP3播放器分为以下几个部分：中央处理器、解码器、存储设备、显示界面和控制键。中央处理器就是我们所熟知的单片机，它是整个MP3的控制中心，它对于各部件的控制工作是：从存储设备SD卡读取数据送到解码器解码，然后是与主机连接时完成数据交换，接收控制按键的操作，最后显示系统的运行状态等。解码器是MP3播放器的另一个硬件模块，它可以直接完成各种格式MP3数据流的解码操作。也就是将数字音频信号转换成模拟音频信号，以推动耳机、功放等模拟音响设备。

四、系统结构及分析

系统的硬件结构框图如图1所示：

图1 系统结构框图

1、系统结构分析

上面所示的MP3的系统框图，硬件设计包括四个模块：微处理器STM32，VS1003音频输出模块，SD卡存储模块，LCD液晶显示模块。工作流程就是STM32处理器读取SD卡存储器里的MP3音乐文件数据，通过SPI传输到解码芯片VS1003里进行解码转换，将数字信号转换为模拟信号，然后送到耳机听筒就可以听到所播放的歌曲，SPI总线通过控制音频芯片的参数就可以控制耳机输出的音量的大小。

2、各模块的简单介绍

1）显示模块：LCD液晶显示模块主要完成数据显示、输出数据与显示数据的同步等功能，考虑到传统的显示屏LCD1602或者LCD12864的像素问题，显示图片或者MP3播放器的界面很模糊。所以会采用TFT-LCD显示屏,高的对比，功耗低，这样会设计出让人满意的MP3的界面。

2）SD卡模块：SD卡有两种存储方式：一种是将数据写入，另一种方式是以文件形式来存储数据。SD卡的总线方式也有两种：一种是SD总线方式，另一种是SPI总线方式。主机可以选择以上任一种总线方式与SD通信，SD总线方式允许4线的高速数据传输，而SPI总线方式允许简单地通过SPI接口和SD卡通信。两种总线方式进行比较，后者明显降低了读取速度。在SPI的模式下，SD卡占用的总线资源很少，通电后，会以默认方式计入得到SD协议模式，想要转换到SPI模式还需要进行切换，如果想要再回到SD协议模式就只需断电后重新通电就可以了。

3）解码模块：音频解码模块对单片机从SD卡里读取的数字MP3音频数据流进行解析，并转换成模拟信号。VS1003它是由芬兰的VLSI公司生产的，拥有一个高性能低功耗的DSP处理器核，5K的指令ROM，0.5K的数据RAM串行控制和数据输入接口。其内部带有可变采样速率的ADC和立体声DAC以及音频耳机放大器接口，就可以调节耳机输出音量的大小。VS1003也是通过SPI与处理器进行数据通信的，也是通过SCI和SDI接收来自STM32开发板的命令和MP3传输的数据。

4）STM开发板模块：STM系列32位微控制器基于Cortex-M3内核，具有功耗低、高性能、低电压等特点，同时还具有高集成度和易于开发的特性。

五、总结

我们生活在一个信息时代，生产出一款时尚、便携、价格便宜的电子产品往往能受到消费者的亲睐。MP3是我们日常生活中很常见的一款电子产品，虽然看似简单，但是功能确实很强大。它将解读器跟存储器一体化，也使得消费者更加便于携带。本次毕业设计我的课题是MP3播放器的设计，对于我来说是一个挑战，也根本不了解MP3播放器的设计原理。我将要设计的MP3播放器没有太多强大的功能，但是却给了我一个很好的学习这方面知识的机会。通过查找相关资料和参考相关文献，初步了解了MP3播放器在近几年的改进、STM32开发板的强大的功能和音频解码器的种类及工作原理。MP3播放器渗透着我们的生活，所以借着这次毕设学习相关的知识是很值得高兴的事情。

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

一、研究或解决的问题：

本课题要研究的是mp3播放器的设计，要用sd卡先读取存储器中的歌曲，然后进入stm32微控制器，vs1003b音频解码器将获得的数字信号转换成模拟信号，然后我们就可以从耳机中听到歌曲的播放，同时tft显示器上会显示歌曲的大概信息。

mp3播放器能够完成以下功能：1、歌曲的播放和暂停；2、歌曲总数以及当前歌曲序号的显示；3、歌名显示；4、上一曲、下一曲的切换；5、当前歌曲播放进度的显示；6、快进、快退以及音量大小调节。