基于MP3格式的单片机音乐播放系统
基于MP3格式的单片机音乐播放系统[20200406130601]
摘要
MP3的全应称为MPEGⅠLayer-3音频文件,MPEG音频是常用的音频压缩标准，不同编码器复杂度,不同层次的编码,决定着其压缩比。经过MP3编码格式压缩后,播放出来的声音可以保留原来大部分的音效,这是由于MP3格式所采取的”感官编码技术”。
MP3播放器通过DSP技术来完成处理传输和解码MP3文件进行MP3音乐播放。但是，传统的MP3播放器受存储器大小限制，不能存放大量歌曲，而本设计以U盘作为存储介质，容量大，体积小，弥补了传统MP3的这一缺点。
本文介绍了基于MP3格式的STC12C5A60S2最小系统的音乐播放器设计，分析了音乐播放器的工作原理，介绍了其功能以及硬件和软件设计的方法，以51内核的单片机为核心，由音频解码模块，USB模块，FAT32文件系统等完成了对音乐播放器的设计。
本设计虽然弥补了传统MP3存储空间的不足，但是也增加了其体积，且需要USB供电，不利于随身携带。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:单片机,MP3,USB,FAT32
目录
1 绪论 1
1.1国内现状 1
1.2国外现状 1
1.3研究的目的及意义 2
1.4本论文主要研究内容 3
2 MP3文件格式 4
2.1 概述 4
2.2 整个MP3文件结构 5
2.3 ID3V1 6
2.4 ID3V2 7
2.4.1标签头 7
2.4.2标签帧 8
3 硬件电路设计 9
3.1整体硬件连接框图 9
3.2STC12C5A60S2芯片 9
3.2.1 STC12C5A60S2系列单片机简介 9
3.2.2 STC12C5A60S2系列单片机的内部结构 10
3.2.3STC12C5A60S2系列单片机最小应用系统 11
3.3 VS1003模块 11
3.3.1 VS1003概述 11
3.3.2 VS1003的一些特性： 12
3.4CH375——U盘模块 12
3.4.1概述 12
3.4.2特点 13
3.4.3 CH375原理图 14
3.512864液晶资料 14
3.6.1概述 14
3.6.2部分指令介绍 15
4程序开发环境和流程图 17
4.1程序语言及开发环境 17
4.1.1程序语言 17
4.1.2开发环境 18
4.2Keil uVision 19
4.2.1keil uVision的主界面 19
4.2.2keil uVision的调试方法 20
4.2.3生成.hex文件 20
4.3 软件设计流程图 22
5 硬件实物图及其使用说明 24
5.1硬件电源说明 24
5.2 VS1003模块实物图 24
5.3 CH375模块实物图 25
5.4 12864液晶显示屏实物图 25
5.5硬件操作说明 26
6 总结与心得 27
参考文献 28
附录一 29
整体电路图 29
附录二 30
部分程序 30
1 绪论
1.1国内现状
伴随着社会信息、智能化、网络化的发展，嵌入式系统应用技术不断改进。目前，嵌入式系统已大量的用在了智能家电、移动互联，工业控制自动化，军事等多种领域。单片机作为应用比较广泛的嵌入式核心部件之一，具有众多优点，它体积很小，功耗很低，速度很快，价格很便宜，在工业，教育，生活等很多领域得到应用。比如，在洗衣机，电冰箱，微波炉等家用电气中运用了单片机系统，提高了他们工作的智能性；单片机也可以运用在电话机传真机、打印机中；在机电一体化和工业控制等领域也需要用到单片机技术。
1.2国外现状
单片机的全称是单片微型计算机，它不是完成某个逻辑功能的芯片，他采用LSI技术把计算机系统放到一块芯片。概括的讲：一块芯片就是一台计算机。它有着非常小的体积和非常小的质量。
可以说，20世纪是跨越三“电”的时代，即电气时代、电子时代和现在已经进入的电脑时代。不过，这电脑，一般是指个人电脑，简称PC。还有一类计算机，大多数人可能不怎么熟悉。这种计算机就是给予各种机械智能的单片机。而今，这类单片机使用的领域已非常广泛，如通讯设备、导航设备、家用电器、智能仪表等。各类产品一旦用上了单片机，就能使产品升级换代。
从有音乐起，音乐的传播方式快速发展，音乐在时间顺序上的传播方式可划分为乐谱传播方式、唱片传播方式、广播传播方式、电视传播方式、网络传播方式等五阶段。网上各种音乐格式中，MP3格式是现今比较流行的一种音乐格式，广受音乐爱好者的好评。基于MP3格式的数字设备及数字信息正迎合了网络传输方便化的潮流，凭借这覆盖面广的互联网大量应用。
MP3作为高品质的音乐压缩标准之一，给音频压缩产业带来了非常强大的冲击。MP3技术使得音乐数据压缩比大，回放质量变高。假如将CD格式的音频压缩成为MP3格式，损失很小，最后产生的音效差不多，但是大小只有原来的十二分之一。由于MP3音频格式的小数据量和接近完美的回放效果使它在网络上传输得到实现。1995年，当MP3音频格式文件只在网上蔓延，主要使用Winamp等软件进行播放，使MP3格式文件无法脱离计算机进行播放，给音乐欣赏带来了诸多的不便。随着便携式MP3格式音乐播放器的出现及其技术的发展，人们对MP3播放器性能的要求也越来越高了，制造商在MP3音乐播放器的选型、设计、开发、附加功能和适用领域等很多方面做出了很多努力，设计了多种方案。本设计运用单片机技术设计一种以51内核的STC12C5A60S2单片机的MP3格式的音乐播放工具。它较之于AT89C51芯片具有更快的运行速度和更大的存储空间。此外它的抗干扰性也更为优秀了。这种单片机的播放器不仅成本比较低，而且音质效果好，很有推广的价值。比如车载音乐播放系统也是这种播放器所要深入的领域。
1.3研究的目的及意义
MP3音乐播放器，完整的说就是可以播放MP3格式的音乐的播放系统。MP3是MPEG?Audio?Layer?3的简称，MPEG压缩格式是由运动图像专家组（Motion?Picture?Experts?Group）制定的关于影像和声音的一组标准，其中MP3格式就是为了压缩声音信号而设计的是一种新型的音频信号压缩的标准格式。
而今，在世界上，一个以微电子技术，计算机和通信技术与信息技术和信息产业作为信息革命方兴未艾中心的试点。为尽快使我们经济信息化，赶上发达国家脚步，就必须加快中国的信息技术和信息产业的发展。如何使计算机技术更加高效和有效地与科学界的实际应用相结合，以发挥其作用，是如今最热门的话题，该领域也是比以往任何时候都更加活跃的领域。近年来，随着社会上计算机的普及率,单片机的应用也在不断深入，同时也带动着传统控制检测的日新月异的变化。在实时检测和自动控制微型计算机应用系统中，微控制器同城被用作核心部分，结合具体硬件结构，以及与具体对象相关的软件应用程序的特性，以求完善。
单片微控制器是利用超大规模集成电路技术，集成了许多电路，例如，具有算术运算，逻辑运算，数据传送，中断处理的CPU，随机存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，I/O接口等。也可以包括计数器，串行通信接口(SIC)，显示驱动电路(LCD或LED驱动电路)的，A/D转换电路，形成一个完整的计算机系统，但是是最小的。这些电路可以准确，快速，并且高效的完成程序员在软件控制下预先设定的任务。
伴随着科学技术的飞速发展，使用单片机的带数字语音功能的终端产品在日常生活中得到了大量的应用，这也促使与解码数字音频压缩技术的发展，在数字音频压缩解码技术当中，MP3的设计与实施以其优异的性能已经得到了广泛的运用。现在，具备MP3功能已成为单片机终端产品的发展目标之一。
作为这样一个新的课题的研究，在实现MP3播放的功能后，可以实现精密播放MP3文件的实时性，准确性，高效性。此外，这样一个课题有助于提升我们的综合能力，对科技的创新具有非常重要的意义。
摘要
MP3的全应称为MPEGⅠLayer-3音频文件,MPEG音频是常用的音频压缩标准，不同编码器复杂度,不同层次的编码,决定着其压缩比。经过MP3编码格式压缩后,播放出来的声音可以保留原来大部分的音效,这是由于MP3格式所采取的”感官编码技术”。
MP3播放器通过DSP技术来完成处理传输和解码MP3文件进行MP3音乐播放。但是，传统的MP3播放器受存储器大小限制，不能存放大量歌曲，而本设计以U盘作为存储介质，容量大，体积小，弥补了传统MP3的这一缺点。
本文介绍了基于MP3格式的STC12C5A60S2最小系统的音乐播放器设计，分析了音乐播放器的工作原理，介绍了其功能以及硬件和软件设计的方法，以51内核的单片机为核心，由音频解码模块，USB模块，FAT32文件系统等完成了对音乐播放器的设计。
本设计虽然弥补了传统MP3存储空间的不足，但是也增加了其体积，且需要USB供电，不利于随身携带。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:单片机,MP3,USB,FAT32
目录
1 绪论 1
1.1国内现状 1
1.2国外现状 1
1.3研究的目的及意义 2
1.4本论文主要研究内容 3
2 MP3文件格式 4
2.1 概述 4
2.2 整个MP3文件结构 5
2.3 ID3V1 6
2.4 ID3V2 7
2.4.1标签头 7
2.4.2标签帧 8
3 硬件电路设计 9
3.1整体硬件连接框图 9
3.2STC12C5A60S2芯片 9
3.2.1 STC12C5A60S2系列单片机简介 9
3.2.2 STC12C5A60S2系列单片机的内部结构 10
3.2.3STC12C5A60S2系列单片机最小应用系统 11
3.3 VS1003模块 11
3.3.1 VS1003概述 11
3.3.2 VS1003的一些特性： 12
3.4CH375——U盘模块 12
3.4.1概述 12
3.4.2特点 13
3.4.3 CH375原理图 14
3.512864液晶资料 14
3.6.1概述 14
3.6.2部分指令介绍 15
4程序开发环境和流程图 17
4.1程序语言及开发环境 17
4.1.1程序语言 17
4.1.2开发环境 18
4.2Keil uVision 19
4.2.1keil uVision的主界面 19
4.2.2keil uVision的调试方法 20
4.2.3生成.hex文件 20
4.3 软件设计流程图 22
5 硬件实物图及其使用说明 24
5.1硬件电源说明 24
5.2 VS1003模块实物图 24
5.3 CH375模块实物图 25
5.4 12864液晶显示屏实物图 25
5.5硬件操作说明 26
6 总结与心得 27
参考文献 28
附录一 29
整体电路图 29
附录二 30
部分程序 30
1 绪论
1.1国内现状
伴随着社会信息、智能化、网络化的发展，嵌入式系统应用技术不断改进。目前，嵌入式系统已大量的用在了智能家电、移动互联，工业控制自动化，军事等多种领域。单片机作为应用比较广泛的嵌入式核心部件之一，具有众多优点，它体积很小，功耗很低，速度很快，价格很便宜，在工业，教育，生活等很多领域得到应用。比如，在洗衣机，电冰箱，微波炉等家用电气中运用了单片机系统，提高了他们工作的智能性；单片机也可以运用在电话机传真机、打印机中；在机电一体化和工业控制等领域也需要用到单片机技术。
1.2国外现状
单片机的全称是单片微型计算机，它不是完成某个逻辑功能的芯片，他采用LSI技术把计算机系统放到一块芯片。概括的讲：一块芯片就是一台计算机。它有着非常小的体积和非常小的质量。
可以说，20世纪是跨越三“电”的时代，即电气时代、电子时代和现在已经进入的电脑时代。不过，这电脑，一般是指个人电脑，简称PC。还有一类计算机，大多数人可能不怎么熟悉。这种计算机就是给予各种机械智能的单片机。而今，这类单片机使用的领域已非常广泛，如通讯设备、导航设备、家用电器、智能仪表等。各类产品一旦用上了单片机，就能使产品升级换代。
从有音乐起，音乐的传播方式快速发展，音乐在时间顺序上的传播方式可划分为乐谱传播方式、唱片传播方式、广播传播方式、电视传播方式、网络传播方式等五阶段。网上各种音乐格式中，MP3格式是现今比较流行的一种音乐格式，广受音乐爱好者的好评。基于MP3格式的数字设备及数字信息正迎合了网络传输方便化的潮流，凭借这覆盖面广的互联网大量应用。
MP3作为高品质的音乐压缩标准之一，给音频压缩产业带来了非常强大的冲击。MP3技术使得音乐数据压缩比大，回放质量变高。假如将CD格式的音频压缩成为MP3格式，损失很小，最后产生的音效差不多，但是大小只有原来的十二分之一。由于MP3音频格式的小数据量和接近完美的回放效果使它在网络上传输得到实现。1995年，当MP3音频格式文件只在网上蔓延，主要使用Winamp等软件进行播放，使MP3格式文件无法脱离计算机进行播放，给音乐欣赏带来了诸多的不便。随着便携式MP3格式音乐播放器的出现及其技术的发展，人们对MP3播放器性能的要求也越来越高了，制造商在MP3音乐播放器的选型、设计、开发、附加功能和适用领域等很多方面做出了很多努力，设计了多种方案。本设计运用单片机技术设计一种以51内核的STC12C5A60S2单片机的MP3格式的音乐播放工具。它较之于AT89C51芯片具有更快的运行速度和更大的存储空间。此外它的抗干扰性也更为优秀了。这种单片机的播放器不仅成本比较低，而且音质效果好，很有推广的价值。比如车载音乐播放系统也是这种播放器所要深入的领域。
1.3研究的目的及意义
MP3音乐播放器，完整的说就是可以播放MP3格式的音乐的播放系统。MP3是MPEG?Audio?Layer?3的简称，MPEG压缩格式是由运动图像专家组（Motion?Picture?Experts?Group）制定的关于影像和声音的一组标准，其中MP3格式就是为了压缩声音信号而设计的是一种新型的音频信号压缩的标准格式。
而今，在世界上，一个以微电子技术，计算机和通信技术与信息技术和信息产业作为信息革命方兴未艾中心的试点。为尽快使我们经济信息化，赶上发达国家脚步，就必须加快中国的信息技术和信息产业的发展。如何使计算机技术更加高效和有效地与科学界的实际应用相结合，以发挥其作用，是如今最热门的话题，该领域也是比以往任何时候都更加活跃的领域。近年来，随着社会上计算机的普及率,单片机的应用也在不断深入，同时也带动着传统控制检测的日新月异的变化。在实时检测和自动控制微型计算机应用系统中，微控制器同城被用作核心部分，结合具体硬件结构，以及与具体对象相关的软件应用程序的特性，以求完善。
单片微控制器是利用超大规模集成电路技术，集成了许多电路，例如，具有算术运算，逻辑运算，数据传送，中断处理的CPU，随机存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，I/O接口等。也可以包括计数器，串行通信接口(SIC)，显示驱动电路(LCD或LED驱动电路)的，A/D转换电路，形成一个完整的计算机系统，但是是最小的。这些电路可以准确，快速，并且高效的完成程序员在软件控制下预先设定的任务。
伴随着科学技术的飞速发展，使用单片机的带数字语音功能的终端产品在日常生活中得到了大量的应用，这也促使与解码数字音频压缩技术的发展，在数字音频压缩解码技术当中，MP3的设计与实施以其优异的性能已经得到了广泛的运用。现在，具备MP3功能已成为单片机终端产品的发展目标之一。
作为这样一个新的课题的研究，在实现MP3播放的功能后，可以实现精密播放MP3文件的实时性，准确性，高效性。此外，这样一个课题有助于提升我们的综合能力，对科技的创新具有非常重要的意义。
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