C51内核单片机的MP3播放器设计.doc

C51内核单片机的MP3播放器设计便携式MP3播放器作为一种集音频播放、数据存储为一身的数码产品，其功能结构为电子设计人员所津津乐道。MP3是MPEG一1音频III(1ayerIII)的简称。MPEG一1音频(ISOIECll 1723)是目前普遍应用的音频压缩标准，其中层III的算法最为复杂，但压缩比最大，效果也最好，在低码率的条件下基本能达到CD的音质效果。MP3标准用尽可能低的码流实现CD音质的声音而不会产生数据损失。如果对于一段声音不进行压缩的话，那么每存储一秒钟的立体声CD音质音乐必须用14Mbit，这是个十分大的开销。通过运用MPEG音频标准的压缩技术，我们可以把存储空间压缩到原来的112而不会降低声音的音质。即使使用124的压缩因子，仍然比单纯降低采样率的音质要好。低数据量和高播放品质的优点使其成为音乐存储、数字广播、网上音乐传输的主要方式。人们不仅可以使用计算机软件，还可以通过数字随身听来欣赏音乐。本设计以C51内核单片机为核心，设计了MP3播放器。1 MP3硬件设计在该硬件系统的设计中，采用Atme 1公司生产的AT89C51SNDlC作为主控MCU。AT89C5lSNDlC是ATMEL公司专门针对MP3的需求而设计的一款多媒体8位微处理器，使用通用的C51内核，片上集成了多种外设，为MP3产品提供了一套方便的解决方案。该芯片对电路的高度集成大大降低了系统的耗电和发热，提高了系统的稳定性和速度，抗干扰能力也显著增强。AT89C51SNDlC具有如下外设的集成，大大简化了电路的设计：aMP3硬件解码器；b可编程音频输出接口DAC；c8位MCU C51：dUSBl1控制器；e内建锁相环PLL；f多媒体卡接口适配器；gSPI接口适配器；hIDEATAPI接口；i两路10位ADC，8kHz；j44个通用I0；k两个16位定时器计数器；1硬件看门狗定时器；m标准全工UART；n两线主被动模式控制器；oSPI主被动模式控制器；p电源管理模块。整个播放器的结构框图如图l所示。PC机通过USB接口实现对U盘的MP3歌曲、文档等数据信息的存储。系统启动后，由MCU控制将储存于Flasht辛歌曲的码流信息送入MP3解码芯片中解码，并产生解码输出。在系统的DAC模块通过CS4340芯片把解码输出转换为模拟音频声音后， 经功放电路一级音频放大并驱动耳机，实现MP3歌曲的播放。系统硬件包括主控MCU、解码器、Flash存储系统、供电系统、按键和DA转换器等几部分。11 解码部分这是MP3播放器的核心部件， 本设计采用硬件解码技术。在本系统中笔者采用AT89C51SNDlC芯片。该芯片是一块自带MPEG IIILayer硬件解码器和Human Interface的51内核单片机。它可支持对8320kbps基本数据流的解码，支持的取样频率范围为1648kHz，非常适合于MPEG的音频解码， 并带有数字语音录音的MPEG播放模块， 具有很高的性价比。解码后的信号是可以直接输出到DAC的立体声、单声道或双声道的数字信号，SPCA751A与DAC的接口是可编程的。只要通过通用的串行I0口和控制接口就能对MPEG比特流进行I0和回放控制，系统控制器能很轻易地对MPEG音频信号进行解码。通过一个通用的可编程I2S接口，就能把一解码的音频PCM数据输出到外部的DAC中，因此，大多数常用的音频DAC都能和本芯片兼容，本设计采用的是CS4340芯片。12 存储部分现采用1GB的FLASH存储器，该存储器能够存储19小时128kbps(达到CD音质)的音乐，该系统采用了SAMSUNG公司的1GB FLASH存储芯片K9F5608UOB。13 接口部分一般通过PC的USB接口进行MP3文件的下载，传输速率为12Mbps。由于Atmel公司生产的AT89C5lSNDlC芯片仅支持USBl1技术规范，因此接口速度稍慢。但对于MP3播放来说，可以满足需要。14 电源管理便携式MP3的体积小，可以使用两节7号电池(3VDC)供电，同时也可以通过USB接口取电，因此采用低电压以及进行有效的功率管理是非常必要的。