mp3格式的单片机音乐播放系统设计与实现【字数：12450】
摘 要自上世纪90年代以来，随着从拨号上网到宽带的出现，音乐逐渐从实体传播方式到拥有虚拟的数字载体。由于网络带宽的限制，MP3这类小体积低码率的音频格式开始流行。在当时，这种音频格式在最大程度上满足了在线媒体音频播放的需求。直到现在，MP3格式仍广为流传并在中国成为无可争议的有损压缩音频格式之王。MP3播放器自流行起便代替 “数字音频播放器”这个正式名称，流行至今。为研究MP3的优点和流行的原因，本文在使用51单片机作为处理器的基础上，以单电路模块的形式设计了一款音乐播放器。设计以单片机为核心，辅以音频解码模块、LCD液晶显示，通过串口通信控制音频模块，播放音乐并切换曲目；通过双向数据线与液晶通信，显示播放信息。本系统播放流畅、简单实用，可作为简易的MP3播放器使用。
目录
1绪论 1
1.1 历史及发展趋势 1
1.2 课题研究的目的和意义 2
1.3 论文研究内容 2
2系统设计方案 4
2.1 系统功能概述 4
2.2 硬件框架设计 4
2.3 系统开发环境 5
3系统硬件设计 6
3.1 单片机最小系统 6
3.2 音乐解码模块电路设计 6
3.2.1 MP3解码模块选择 6
3.2.2 音频模块引脚说明 7
3.2.3 音频模块与单片机引脚连接图 8
3.3 LCD1602液晶屏接口电路设计 9
3.3.1 液晶屏型号选择 9
3.3.2 液晶屏内部显示地址和显示字符介绍 9
3.3.3 液晶屏引脚功能介绍 10
3.3.4 液晶屏指令格式介绍 11
3.3.5 液晶屏与单片机引脚接线图 12
3.4 按键控制电路设计 13
3.4.1 按键输入方式的选择及处理 13
3.4.2 按键与单片机引脚接线图 13
3.5 电源接口电路的设计 14
3.6 喇叭、耳机接口的电路设计 15
4系统软件设计 16
4.1 软件设计原则 16
4.2 程序流程图 17 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
4.2.1 主程序流程图 17
4.2.2 音乐播放流程图 18
4.3 程序设计 19
5系统实物制作和调试 22
5.1 实物制作 22
5.2 软件调试 23
5.3 硬件调试 24
5.4 系统分析 26
结束语 27
参考文献 28
致谢 29
附录一 30
附录二 31
附录三 32
绪论
历史及发展趋势
1998年，韩国世韩(Seahan)公司基于首个MP3音乐播放器的概念，自主研发并推出世界上第一台MP3——MPMan F10随身听。自此之后，MP3市场开始逐渐出现。但是这时，MP3并没有广泛进入人们的视野之中。直到美国帝盟(Diamond)公司在1998年底推出的MP3——Rio PMP300以后，“MP3播放器”的存在才广为人知。
随着MP3音乐播放器市场的不断扩展，各大公司纷纷投入这一领域，开始了对这一产品的研究和生产。直至今日，MP3以其突出的优点，即可随身携带、本身可作为外扩的存储器、下载的便利性，占有一定的市场份额，并且拥有大批的忠实簇拥。MP3市场已经持续几年呈现出超过100%以上的高增长趋势，其迅猛的发展态势，促使行业竞争的白热化和相关技术的发展。
而随着MP3的更新换代，不止是它自身的性能在不断的优化改进，与它相关的硬件部分也不断发展着。在IC供应商提供众多MP3解码芯片及其解决方案以来，音频技术不断发展。随着芯片变得越来越小而功能越来越强大，多路、集中化的产品逐渐产生和成熟，这也要求在提高单个芯片的处理能力的同时，减少芯片使用数量，从而减少设备体积，降低整机功耗。行业内激烈的竞争要求芯片供应商在提供芯片的同时，还需提供开发包、API等，以降低开发应用的难度，缩短设备开发周期，加快产品上市速度。这使得MP3播放器的研发流程缩短，生产组装变得容易，成本也大大降低。
MP3外观越来越具有个性的同时，它快速的技术创新和功能升级导致其发展远超出了人们的预想。MP3的研发速度远超传统的随身听，而在本身“简单、快捷、方便的特性强化”，“便携音乐随身听”的概念之余，该如何搭载更多样化的功能使其成为多元合一的集成产品，同时保证原始的体积小巧、携带便利特性成为下一步思考的重点。这也是现在所有电子产品的未来。下图11、12为两个市场上现有的MP3产品。
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图11 MP3音乐播放器1 图12 MP3音乐播放器2
课题研究的目的和意义
MP3格式是相当成功的一种有损压缩格式，自1993年诞生初就对音乐消费方式产生革命性影响。直到今天，MP3格式仍然处于不可替代的地位。
由于90年代处于宽带初期，网络带宽非常有限，网络速度缓慢，这一原因使得文件过大的无损压缩音频格式下载缓慢，影响用户体验。这一因素促使大量有损压缩音频格式产生，例如WMA、MP3格式，这类音频格式在保持不错音质的同时大大减少数据量。有损压缩格式迅速风靡，早期WMA格式还可与MP3格式相比，到后来已经完全落于下风。MP3文件允许用户在频宽不足的网络免费下载，Napster和Kazaa等流行的P2P服务允许人们只需点击鼠标就能下载歌曲，这使得MP3文件在网上迅速传播。
昂贵而容量有限的存储介质也使得MP3格式的播放器打败了CD光盘，占据了音乐播放器市场的大半江山。虽然1997年推出了相较MP3格式压缩数据量更小、效率更高的AAC（高级音频编码）格式，iTunes的付费下载和苹果的Ipod都在支持推广它。但中国主流的音乐软件仍然支持着MP3格式，广泛的音乐发烧友人群可能不知道WAV、AAC、APE，对MP3却人尽皆知。
目前存储和网络技术的发展使得无损音频文件的传输成为现实。对音频文件的大小和上传下载速度不再关注，追求更多细节和更高音质必然成为音频格式的未来发展方向。AAC的出现使得MP3有了更好的替代品，但MP3格式不仅没有消亡，反而仍然牢固地占据着音乐市场。MP3的流行可以说是违反了一定的发展趋势。
目录
1绪论 1
1.1 历史及发展趋势 1
1.2 课题研究的目的和意义 2
1.3 论文研究内容 2
2系统设计方案 4
2.1 系统功能概述 4
2.2 硬件框架设计 4
2.3 系统开发环境 5
3系统硬件设计 6
3.1 单片机最小系统 6
3.2 音乐解码模块电路设计 6
3.2.1 MP3解码模块选择 6
3.2.2 音频模块引脚说明 7
3.2.3 音频模块与单片机引脚连接图 8
3.3 LCD1602液晶屏接口电路设计 9
3.3.1 液晶屏型号选择 9
3.3.2 液晶屏内部显示地址和显示字符介绍 9
3.3.3 液晶屏引脚功能介绍 10
3.3.4 液晶屏指令格式介绍 11
3.3.5 液晶屏与单片机引脚接线图 12
3.4 按键控制电路设计 13
3.4.1 按键输入方式的选择及处理 13
3.4.2 按键与单片机引脚接线图 13
3.5 电源接口电路的设计 14
3.6 喇叭、耳机接口的电路设计 15
4系统软件设计 16
4.1 软件设计原则 16
4.2 程序流程图 17 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
4.2.1 主程序流程图 17
4.2.2 音乐播放流程图 18
4.3 程序设计 19
5系统实物制作和调试 22
5.1 实物制作 22
5.2 软件调试 23
5.3 硬件调试 24
5.4 系统分析 26
结束语 27
参考文献 28
致谢 29
附录一 30
附录二 31
附录三 32
绪论
历史及发展趋势
1998年，韩国世韩(Seahan)公司基于首个MP3音乐播放器的概念，自主研发并推出世界上第一台MP3——MPMan F10随身听。自此之后，MP3市场开始逐渐出现。但是这时，MP3并没有广泛进入人们的视野之中。直到美国帝盟(Diamond)公司在1998年底推出的MP3——Rio PMP300以后，“MP3播放器”的存在才广为人知。
随着MP3音乐播放器市场的不断扩展，各大公司纷纷投入这一领域，开始了对这一产品的研究和生产。直至今日，MP3以其突出的优点，即可随身携带、本身可作为外扩的存储器、下载的便利性，占有一定的市场份额，并且拥有大批的忠实簇拥。MP3市场已经持续几年呈现出超过100%以上的高增长趋势，其迅猛的发展态势，促使行业竞争的白热化和相关技术的发展。
而随着MP3的更新换代，不止是它自身的性能在不断的优化改进，与它相关的硬件部分也不断发展着。在IC供应商提供众多MP3解码芯片及其解决方案以来，音频技术不断发展。随着芯片变得越来越小而功能越来越强大，多路、集中化的产品逐渐产生和成熟，这也要求在提高单个芯片的处理能力的同时，减少芯片使用数量，从而减少设备体积，降低整机功耗。行业内激烈的竞争要求芯片供应商在提供芯片的同时，还需提供开发包、API等，以降低开发应用的难度，缩短设备开发周期，加快产品上市速度。这使得MP3播放器的研发流程缩短，生产组装变得容易，成本也大大降低。
MP3外观越来越具有个性的同时，它快速的技术创新和功能升级导致其发展远超出了人们的预想。MP3的研发速度远超传统的随身听，而在本身“简单、快捷、方便的特性强化”，“便携音乐随身听”的概念之余，该如何搭载更多样化的功能使其成为多元合一的集成产品，同时保证原始的体积小巧、携带便利特性成为下一步思考的重点。这也是现在所有电子产品的未来。下图11、12为两个市场上现有的MP3产品。
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图11 MP3音乐播放器1 图12 MP3音乐播放器2
课题研究的目的和意义
MP3格式是相当成功的一种有损压缩格式，自1993年诞生初就对音乐消费方式产生革命性影响。直到今天，MP3格式仍然处于不可替代的地位。
由于90年代处于宽带初期，网络带宽非常有限，网络速度缓慢，这一原因使得文件过大的无损压缩音频格式下载缓慢，影响用户体验。这一因素促使大量有损压缩音频格式产生，例如WMA、MP3格式，这类音频格式在保持不错音质的同时大大减少数据量。有损压缩格式迅速风靡，早期WMA格式还可与MP3格式相比，到后来已经完全落于下风。MP3文件允许用户在频宽不足的网络免费下载，Napster和Kazaa等流行的P2P服务允许人们只需点击鼠标就能下载歌曲，这使得MP3文件在网上迅速传播。
昂贵而容量有限的存储介质也使得MP3格式的播放器打败了CD光盘，占据了音乐播放器市场的大半江山。虽然1997年推出了相较MP3格式压缩数据量更小、效率更高的AAC（高级音频编码）格式，iTunes的付费下载和苹果的Ipod都在支持推广它。但中国主流的音乐软件仍然支持着MP3格式，广泛的音乐发烧友人群可能不知道WAV、AAC、APE，对MP3却人尽皆知。
目前存储和网络技术的发展使得无损音频文件的传输成为现实。对音频文件的大小和上传下载速度不再关注，追求更多细节和更高音质必然成为音频格式的未来发展方向。AAC的出现使得MP3有了更好的替代品，但MP3格式不仅没有消亡，反而仍然牢固地占据着音乐市场。MP3的流行可以说是违反了一定的发展趋势。
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