基于單片機(jī)的音樂播放器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李應(yīng)攀 貴州大學(xué)

1 課題主要設(shè)計(jì)要求

這篇論文的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容是在設(shè)計(jì)單片機(jī)音樂播放器的基礎(chǔ)上，完成對WAV、MP3以及WMA的硬件解碼工作，通過顯示屏顯示歌曲的名字、播放時(shí)長等信息，利用紅外遙控器調(diào)節(jié)播放器音量的大小、以及實(shí)現(xiàn)對音樂切換等按鍵的操控。系統(tǒng)的構(gòu)成部分包括：電源模塊、STC90C526RD+單片機(jī)模塊、紅外線發(fā)送和接受模塊、液晶顯示模塊以及復(fù)位電路，系統(tǒng)可以使用遙控器上的HS-021紅外遙控器發(fā)送指令，同時(shí)把相應(yīng)的傳遞給單片機(jī)上的信號接受模塊，并把接收到的指令傳遞給MP3模塊，MP3模塊在接收到信號后就可以播放儲(chǔ)存器里的音樂，同時(shí)在顯示屏上顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，最終實(shí)現(xiàn)對整個(gè)音樂播放器的掌控。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 主控模塊的設(shè)計(jì)

這篇論文設(shè)計(jì)系統(tǒng)的核心內(nèi)容就是主控模塊，該模塊的功能是基于紅外發(fā)送、接收模塊以及MP3模塊的相互配合實(shí)現(xiàn)發(fā)送指令與接收指令的功能，同時(shí)在采用LCD1602基礎(chǔ)上顯示參數(shù)，并與顯示模塊中的內(nèi)容形成比較。這篇論文所用到的單片機(jī)類型是STC90C526RD+40C-PDIP40,這種單片機(jī)一共有40個(gè)引腳，引腳不同，實(shí)現(xiàn)的功能也就存在一定的差異。

2.2 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)復(fù)位電路的目的就是操作單片機(jī)經(jīng)過相應(yīng)的程序步驟后，再讓整個(gè)系統(tǒng)回到初始狀態(tài)，復(fù)位電路主要是將CPU的相應(yīng)部件制定出初始數(shù)值，在系統(tǒng)達(dá)到相應(yīng)的數(shù)值之后會(huì)重新復(fù)位，再次進(jìn)行工作。本論文采用第一種復(fù)位作為復(fù)位電路的復(fù)位方式，下圖所示為電路原理，整個(gè)過程為：當(dāng)電容在降低電流時(shí)，RES/VPD端的電壓則變?yōu)楦唠娖?，而在接收到相?yīng)信號后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)復(fù)位。整個(gè)系統(tǒng)在復(fù)位階段時(shí)，如圖，按下復(fù)位按鈕后，此時(shí)C3的電壓會(huì)逐漸上升，而整個(gè)程序就會(huì)將重新開始。

2.3 紅外發(fā)送模塊和紅外接收電路的設(shè)計(jì)

在HS-021紅外線遙控器發(fā)出相應(yīng)的程序指令后，紅外接頭傳感器1838會(huì)及時(shí)收到信號。在紅外遙控器的程序指令中會(huì)有開始、暫停、上一首、下一首以及音樂的選擇。本論文以1838傳感器為紅外接收模板，因此該紅外接收模板會(huì)有非常高的靈敏度。

2.4 晶振電路的設(shè)計(jì)

每個(gè)單片機(jī)的系統(tǒng)中都會(huì)有相應(yīng)的晶振，晶振的作用就是將機(jī)械能與電能結(jié)合并相互轉(zhuǎn)化，對整個(gè)電路起著至關(guān)重要的作用，并維持整個(gè)轉(zhuǎn)化過程的穩(wěn)定，系統(tǒng)內(nèi)部的晶振電路可以調(diào)節(jié)單片機(jī)運(yùn)行所需要的時(shí)鐘頻率，而單片機(jī)的運(yùn)行速度通常會(huì)與晶體諧振器做出的始終頻率相影響，例如當(dāng)始終頻率逐漸上升時(shí)，單片機(jī)的運(yùn)行速度也會(huì)隨之上升，換個(gè)角度來講單片機(jī)的所有指令的運(yùn)行都有該裝置進(jìn)而實(shí)現(xiàn)的。就事實(shí)而言，一般晶振頻率的絕對精度可以達(dá)到50%。

2.5 MP3模塊的設(shè)計(jì)

MP3播放器模板中的儲(chǔ)存設(shè)備為主要模板之一，也就是說硬盤以及半導(dǎo)體儲(chǔ)存器為MP3采用的主要模板，MP3播放器通常是通過計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的操控的，所采用硬盤以及擴(kuò)展設(shè)備為存儲(chǔ)設(shè)備。本文中所研究設(shè)計(jì)的MP3-TF-16P模板集合主要有三種文件格式，分別為：WAV、MP3、WMA，SOC方案作為模板的選用，運(yùn)用影解碼方式確保系統(tǒng)以及播放效果能達(dá)到最佳。本文在研究設(shè)計(jì)中選用MP3-TF-16P語音播放作為系統(tǒng)模板，利用出發(fā)端口進(jìn)行歌曲的切換以及音量的調(diào)控等。

表2-1 引腳的名稱及作用

DAC_R、L引腳 音頻輸出右左音道TX、RX 串行數(shù)據(jù)輸出、輸入ADKEY1、ADKEY2 AD口1、2 I01、I02 均為觸發(fā)口Spk1、Spk2 外接喇叭的接口 BUSY 播放指示

2.6 主程序軟件的設(shè)計(jì)

如下圖所示，在本文研究設(shè)計(jì)的主程序運(yùn)行通常首先由紅外遙控裝置將按鍵信息傳遞給紅外按鍵接收裝置，并進(jìn)一步傳遞給STC90C526RD+單片機(jī)，而單片機(jī)在延時(shí)判斷是否接收到紅外信號時(shí)，若有相應(yīng)的信號則會(huì)給MP3模板傳遞一個(gè)控制指令，讓MP3播放器實(shí)現(xiàn)歌曲的選擇以及音量的選擇，若沒有則會(huì)返回子程序再次延時(shí)等待接收指令。

3 系統(tǒng)測試

測試時(shí)出現(xiàn)的問題及方法

(1）將預(yù)先寫出的程序指令輸入模板中，出現(xiàn)閃爍不停的情況。

解決辦法：首先按照電路原理圖檢查電路是否連接完整，并測試原件是否損壞，若排除此兩點(diǎn)問題，向老師詢問后，并修改子程序延時(shí)，解決此問題。

(2）打開電源后，操作設(shè)備發(fā)現(xiàn)并不能進(jìn)行播放音樂。

解決方法：將一個(gè)0.5W，8歐的喇叭與Speaker接頭相連，再打開電源，并進(jìn)行操作，之后音樂播放器正常播放。

(3）對音樂播放器進(jìn)行最后使用后自動(dòng)復(fù)位，再次使用時(shí)會(huì)出現(xiàn)反復(fù)播放此音樂的情況。

解決方法：通過查閱相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)播放器模塊再電壓過低時(shí)會(huì)出現(xiàn)自動(dòng)復(fù)位的情況，降低喇叭音量后解決此問題。

4 結(jié)論

本文是對通過51單片機(jī)對MP3音樂播放器系統(tǒng)設(shè)計(jì)，它闡述了整個(gè)音樂播放器的過程，及硬軟件的設(shè)計(jì)。此播放器的操作簡便、使用壽命長、價(jià)格實(shí)惠、人性化設(shè)計(jì)等特點(diǎn)，使它在眾多播放器具有很大的優(yōu)勢。在本設(shè)計(jì)中采用STC90C526RD+作為主控模塊，采用MP3-TF-16P語音播放模塊，音樂播放器的紅外接收裝置由HS-021紅外遙控器和HX1838紅外接收頭共同完成。在本設(shè)計(jì)的過程中我在老師的指導(dǎo)下對整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)有了初步的認(rèn)識(shí)，再通過查閱資料完成了電路設(shè)計(jì)和程序編寫，使產(chǎn)品能夠完成播放、上下一首歌曲、音量調(diào)節(jié)、播放模式切換等功能。

本文設(shè)計(jì)時(shí)采用51單片對MP3播放器系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，對音樂播放器的整個(gè)過程進(jìn)行闡述，并對硬軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。該播放器具有眾多的優(yōu)點(diǎn)，例如：使用壽命長、操作簡便、設(shè)計(jì)人性化以及價(jià)格優(yōu)惠等，與其他播放器相比擁有絕對的優(yōu)勢。此設(shè)計(jì)的主控模板采用的是STC90C52RD+，語音播放模板為MP3-TF-16P，運(yùn)用HS-021紅外遙控器以及HX1838紅外接頭作為MP3播放器的接收裝置。在此設(shè)計(jì)過程中，指導(dǎo)老師給予我很大的幫助并讓我對整個(gè)系統(tǒng)有所了解，在經(jīng)過一系列的資料查詢后對電路以及程序設(shè)計(jì)進(jìn)行編寫設(shè)計(jì)，讓該播放器擁有播放、上下首歌曲切換、音量大小調(diào)節(jié)以及播放方式切換等。