基于STC12C5A60S2 單片機(jī)MP3播 放器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于STC12C5A60S2 單片機(jī)MP3播放器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)王躍東燕 山 大 學(xué)年 月 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）（輸入畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目）學(xué) 院： 專(zhuān) 業(yè)： 學(xué)生 姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo) 教師： 答辯 日期： 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)學(xué)院： 系級(jí)教學(xué)單位： 學(xué)號(hào)學(xué)生姓名專(zhuān) 業(yè)班 級(jí)題目題目名稱(chēng)題目性質(zhì)1.理工類(lèi)：工程設(shè)計(jì) （ ）；工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究型（ ）；理論研究型（ ）；計(jì)算機(jī)軟件型（ ）；綜合型（ ）2.文管理類(lèi)（ ）；3.外語(yǔ)類(lèi)（ ）；4.藝術(shù)類(lèi)（ ）題目類(lèi)型1.畢業(yè)設(shè)計(jì)（ ） 2.論文（ ）題目來(lái)源科研課題（ ） 生產(chǎn)實(shí)際（ ）自選題目（ ） 主要內(nèi)容基本要求

2、參考資料周 次第 周第 周第 周第 周第 周應(yīng)完成的內(nèi)容指導(dǎo)教師：職稱(chēng)： 年 月 日系級(jí)教學(xué)單位審批： 年 月 日注：表題黑體小三號(hào)字，內(nèi)容五號(hào)字，行距18磅。（此行文字閱后刪除）摘要PAGE I摘要隨著高端電子產(chǎn)品的快速發(fā)展，具有音頻播放功能的電子產(chǎn)品在各種場(chǎng)合的需求也日益增多，MP3播放器是電子產(chǎn)品發(fā)展中的一款重要產(chǎn)品，本文對(duì)基于STC12C5A60S2單片機(jī)MP3播放器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的研究 。首先本次設(shè)計(jì)處理器采用STC12C5A60S2作為控制MCU，采用基于SPI協(xié)議的音頻解碼芯片VS1003實(shí)現(xiàn)音頻解碼功能，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)采用SD卡來(lái)實(shí)現(xiàn)音頻播放功能，在軟件設(shè)計(jì)上使用FAT3

3、2文件系統(tǒng)對(duì)文件進(jìn)行管理。本設(shè)計(jì)的音頻播放過(guò)程是STC12C5A60S2單片機(jī)通過(guò)SPI接口從SD卡中讀出將要播放的音頻數(shù)據(jù)，再通過(guò)SPI接口將音頻數(shù)據(jù)傳送至音頻解碼芯片VS1003進(jìn)行解碼播放，從而實(shí)現(xiàn)MP3播放功能。關(guān)鍵詞：MP3播放器 音頻解碼 STC12C5A60S2單片機(jī)燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGE 6PAGE IAbstractWith the rapid development of high-end electronic products, electronic products with audio playback on vario

4、us occasions needs are also increasing, MP3 players, electronic product development is an important product, the paper STC12C5A60S2 microcontroller based MP3 player design and implementation of a detailed study. First, this design as a control processor STC12C5A60S2 MCU, based audio decoder chip VS1

5、003 SPI protocol for audio decoding, data storage media using the SD card for audio playback, use the FAT32 file system for file management software design . The design process is STC12C5A60S2 audio playback through the SPI interface microcontroller reads the audio data to be played back from the SD

6、 card, and then through the SPI interface to transfer audio data to the audio decoder chip VS1003 decode playback, enabling MP3 playback.Keywords MP3 player; audio decoding; STC12C5A60S2 SCM PAGE 5 目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc211674584 摘要 PAGEREF _Toc211674584 h I HYPERLINK l _Toc211674585 A

7、bstract PAGEREF _Toc211674585 h II HYPERLINK l _Toc211674586 第1章 緒論 PAGEREF _Toc211674586 h 1 HYPERLINK l _Toc211674587 1.1 課題背景 PAGEREF _Toc211674587 h 1 HYPERLINK l _Toc211674588 1.2 電話交換的國(guó)內(nèi)外研究狀況及發(fā)展趨向1 1.2.1電話交換機(jī)的國(guó)內(nèi)外研究狀況1 1.2.2電話交換機(jī)的發(fā)展趨向1 1.3本課題研究的主要內(nèi)容 PAGEREF _Toc211674588 h 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。 HYPERLINK l

8、 _Toc211674589 第2章 程控交換機(jī)基本原理 PAGEREF _Toc211674589 h 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。 HYPERLINK l _Toc211674590 2.1 程控交換機(jī)的分類(lèi)1 2.1 .1 按接續(xù)方式分1 2.1 .2 按信息傳送方式分1 2.2 程控交換機(jī)的系統(tǒng)組成12.3 用戶(hù)接線口電路1 2.4 出入中繼器1 2.4 .1模擬中繼接口單元1 2.4 .2 數(shù)字中繼接口單元2.5 交換網(wǎng)絡(luò)1 2.5 .1空分交換網(wǎng)絡(luò)1 2.5 .2時(shí)分交換網(wǎng)絡(luò)12.6 控制設(shè)備12.7 PCM原理12.7 本章小結(jié) PAGEREF _Toc211674590 h 錯(cuò)誤！未定義

9、書(shū)簽。 HYPERLINK l _Toc211674591 第3章 硬件電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc211674591 h 17 HYPERLINK l _Toc211674592 3.1系統(tǒng)主要芯片1 HYPERLINK l _Toc211674592 3.1 .1單片機(jī)AT89C521 3.1 .2 DTMF譯碼芯片MT88701 3.1 .3 8D觸發(fā)器74ls3771 3.2 系統(tǒng)硬件總體結(jié)構(gòu)1 3.3 系統(tǒng)硬件電路功能1 3.3. 1 硬件系統(tǒng)總電路圖1 3.3. 2 摘、掛機(jī)檢測(cè)電路1 3.3. 3 話路切換及振鈴控制部分電路1 3.3. 4 內(nèi)部通話饋電電路 1 3.3.

10、5 信號(hào)音電路1 3.3. 5 核心控制電路1 3.4本章小結(jié) PAGEREF _Toc211674592 h 2軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)1 4.1 軟件系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)1 4.2 呼叫處理的基本過(guò)程1 4.3 呼叫處理程序1 4.4 系統(tǒng)總程序相關(guān)子函數(shù)及各變量功能說(shuō)明1 4.5 總程序相關(guān)流程圖1 4.6 本章小結(jié)1 HYPERLINK l _Toc211674593 結(jié)論 PAGEREF _Toc211674593 h 1 HYPERLINK l _Toc211674594 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc211674594 h 3 HYPERLINK l _Toc211674595 致謝 PA

11、GEREF _Toc211674595 h 4 HYPERLINK l _Toc211674596 附錄1 PAGEREF _Toc211674596 h 5 HYPERLINK l _Toc211674597 附錄2 PAGEREF _Toc211674597 h 6第4章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第1章 緒論MP3播放器以其小巧的體積，強(qiáng)大的功能，優(yōu)質(zhì)的音質(zhì)而備受人們的青睞。如果把他嵌入到單片機(jī)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)音頻輸出，那么對(duì)系統(tǒng)的增色將是不言而喻的，如果用單片機(jī)來(lái)單獨(dú)解碼3文件是不可能的，所以我們要利用專(zhuān)門(mén)的解碼芯片來(lái)進(jìn)行，用單片機(jī)對(duì)芯片進(jìn)行控制，本文將從軟件和硬件方面詳細(xì)介紹基于VS1003解碼芯片

12、的MP3音播放過(guò)程。1.1 MP3的背景及意義 MP3是一種音頻壓縮技術(shù)，其全稱(chēng)是動(dòng)態(tài)影像專(zhuān)家壓縮標(biāo)準(zhǔn)音頻層面3（Moving Picture Experts Group Audio Layer ），簡(jiǎn)稱(chēng)MP3。它的設(shè)計(jì)是為了能夠大幅降低音頻數(shù)據(jù)量。利用這種壓縮技術(shù)將音樂(lè)壓縮成容量較小的文件，對(duì)于大多數(shù)用戶(hù)來(lái)說(shuō)壓縮后的音質(zhì)與壓縮前的音質(zhì)沒(méi)有明顯的下降。這種壓縮標(biāo)準(zhǔn)是由德國(guó)的一個(gè)研究組織發(fā)明出來(lái)的，將用MP3形式存放的音樂(lè)叫做MP3音樂(lè)，能播放MP3格式的音頻播放器稱(chēng)作MP3播放器。MP3是利用了人耳對(duì)于高頻信號(hào)不敏感的特性，將是時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻域信號(hào)，將頻域信號(hào)劃分成若干個(gè)頻段，對(duì)于不同的頻段

13、，采用不同的壓縮率，高頻段采用較高的壓縮率，低頻段采用較低的壓縮率，采用這種方法，拋棄了人耳不敏感的高頻信號(hào)，保留低頻信號(hào)，在基本不改變音質(zhì)的基礎(chǔ)上，降低了文件容量。MP3分為耳機(jī)MP3和外放MP3，一般來(lái)說(shuō)耳機(jī)MP3具有更好的音質(zhì)，但是對(duì)人耳有傷害，新型MP3采用外方形式，對(duì)人耳沒(méi)有傷害，更受到消費(fèi)者的青睞。便攜式音樂(lè)播放器的歷史從1979年Sony的Walkman TPS-12隨身聽(tīng)的問(wèn)世開(kāi)始的。這臺(tái)磁帶機(jī)音樂(lè)系統(tǒng)開(kāi)啟了個(gè)人娛樂(lè)市場(chǎng)的大門(mén)，在此之前人們只能在家里用錄音機(jī)欣賞音樂(lè)。至今，便攜式音樂(lè)播放器產(chǎn)品已經(jīng)經(jīng)歷了磁帶機(jī)、CD機(jī)、MD播放器、MP3播放器四個(gè)階段。1980年，索尼公司和飛利

14、浦公司聯(lián)合制定了數(shù)字音頻光盤(pán)格式的標(biāo)準(zhǔn)，光盤(pán)直徑12cm，采樣頻率44.1khz，比特率1411.2kbps，16為音頻數(shù)據(jù)，CD的音質(zhì)幾乎達(dá)到了無(wú)損的標(biāo)準(zhǔn)。索尼公司在1982年推出的D-50是真正意義上的CD隨身聽(tīng)，CD隨身聽(tīng)的序幕由此拉開(kāi)，在1990年達(dá)到了鼎盛。時(shí)至今日，不管音樂(lè)播放器如何發(fā)展，CD播放器的完美音質(zhì)永遠(yuǎn)不會(huì)淘汰，即使它在體積上存在著缺陷。1989年，德國(guó)人Brandenburg的博士論文，為MP3這一數(shù)字音頻壓縮技術(shù)提供了理論依據(jù)。1995年誕生的MP3標(biāo)準(zhǔn)具有較高的壓縮比以及較小的音質(zhì)損失，具有劃時(shí)代的意義。隨著這種音頻壓縮技術(shù)的誕生和流行，MP3隨身聽(tīng)得到了開(kāi)發(fā)和利用

15、。在MP3標(biāo)準(zhǔn)誕生不久，在20世紀(jì)90年代中后期，MP3播放器便正式登場(chǎng)。從1995年上半年開(kāi)始到整個(gè)90年代后期，MP3開(kāi)始在因特網(wǎng)上蓬勃發(fā)展。MP3的流行主要得益于如Nullsoft于1997年發(fā)布的Winamp和Napster于1999年發(fā)布的Napster這樣的公司和軟件包的成功，他們之間相互促進(jìn)發(fā)展。1998年韓國(guó)世韓公司推出了世界上第一臺(tái)MP3播放器MPManF10。MPMan取意于MP3與WALKMAN的結(jié)合。MPManF10的體積為70*90*16.5mm，體重為65克，可謂非常輕巧。在世韓的這款MP3給人們帶來(lái)驚喜之后，美國(guó)的帝盟公司于1998年底推出了 Rio PMP300

16、，這款MP3給全世界留下了深刻的印象。它的最大優(yōu)點(diǎn)是可在互聯(lián)網(wǎng)上免費(fèi)的MP3。MP3文化的標(biāo)志Apple ipod。誕生于2001年10月，他并不出色：價(jià)格高、音質(zhì)一般、使用時(shí)間短以及缺乏對(duì)windows的支持等等，然而它是第一個(gè)把互聯(lián)網(wǎng)音樂(lè)與MP3隨身聽(tīng)捆綁銷(xiāo)售的產(chǎn)品。直到2004年，MP3行業(yè)迎來(lái)了他不平凡的一年，隨著隨身聽(tīng)的發(fā)展，人們已經(jīng)被MP3小巧的外形以及高品質(zhì)的音樂(lè)所征服，無(wú)論是本身的品質(zhì)還是市場(chǎng)的銷(xiāo)售情況來(lái)看，MP3已經(jīng)成為隨身聽(tīng)市場(chǎng)的霸主。1.2 MP3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀MP3是采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)MPEG中的第三層音頻壓縮模式，對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行壓縮的一種格式。MPEG聲音壓縮算法是一種通用

17、的聲音編碼技術(shù)，它對(duì)音源的性質(zhì)沒(méi)有作任何假設(shè)，而是利用人耳的聽(tīng)覺(jué)特性對(duì)聲音進(jìn)行壓縮。MPEG音頻層根據(jù)壓縮質(zhì)量和編碼復(fù)雜程度劃分為三層，即Layer-1、Layer2、Layer3，且分別對(duì)應(yīng)MP1、MP2、MP3這三種聲音文件，并根據(jù)不同的用途，使用不同層次的編碼。MPEG音頻編碼的層次越高，編碼器越復(fù)雜，壓縮率也越高，MP1和MP2的壓縮率分別為4：1 和6：1-8：1，而MP3的壓縮率則高達(dá)10：1-12：1。也就是說(shuō)，一分鐘CD音質(zhì)的音樂(lè)，未經(jīng)壓縮需要10MB的存儲(chǔ)空間，而經(jīng)過(guò)MP3壓縮編碼后只有1MB左右。2005年MP3將逐漸淡化音樂(lè)播放器的角色，而向媒體播放器轉(zhuǎn)變。瀏覽圖片、播放

18、音樂(lè)、欣賞影片、享受游戲，媒體播放器幾乎能做到我們所需要的所有娛樂(lè)活動(dòng)，現(xiàn)在甚至還能作CF、SD讀卡器，當(dāng)作一款數(shù)碼伴侶亦無(wú)不可，海量的存儲(chǔ)空間和高速USB2.0傳輸接口讓一切變得輕而易舉。3)作為移動(dòng)硬盤(pán)也是它們的本分之一，甚至還能接駁其他USB設(shè)備。而一直困擾媒體播放器發(fā)展的價(jià)格和電池續(xù)航因素也將年有大的突破。從1998年，韓國(guó)世韓公司推出了世界上第一臺(tái)MP3播放器到現(xiàn)在，MP3播放器逐步成為電子市場(chǎng)上的熱銷(xiāo)產(chǎn)品，受到廣大音樂(lè)愛(ài)好者的歡迎。 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在信息家電和行業(yè)應(yīng)用手持信息設(shè)備等信息終端類(lèi)產(chǎn)品中，具備MP3功能已成為此類(lèi)產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)之一。如我們常見(jiàn)的智能手機(jī)、電子詞典、一

19、般都具有MP3的功能實(shí)現(xiàn)。 從第一款MP3的誕生，到現(xiàn)在六年多的積累，MP3隨身聽(tīng)市場(chǎng)總量迅速擴(kuò)大，成為電子信息行業(yè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。MP3隨身聽(tīng)正以無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，逐漸成為傳統(tǒng)磁帶隨身聽(tīng)、CD隨身聽(tīng)之后市場(chǎng)上新的競(jìng)爭(zhēng)者。種種跡象表明，中國(guó)MP3市場(chǎng)正迎來(lái)了自己的黃金季節(jié)。根據(jù)國(guó)內(nèi)權(quán)威調(diào)查機(jī)構(gòu)CCID統(tǒng)計(jì)顯示，繼2002年高達(dá)135.7%的增長(zhǎng)之后，2003年，國(guó)內(nèi)MP3市場(chǎng)再度井噴，售量為177.3萬(wàn)臺(tái)，增長(zhǎng)高達(dá)235.8。目前，MP3正以每年100-200%的速度不斷蠶食這個(gè)巨大的市場(chǎng)，據(jù)統(tǒng)計(jì)2008年MP3市場(chǎng)總量將達(dá)到1800萬(wàn)臺(tái)。我們可以很清楚的看到MP3行業(yè)的前景！從MP3發(fā)展的現(xiàn)狀與前

20、景來(lái)說(shuō)， MP3隨身聽(tīng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入門(mén)檻雖然低，但技術(shù)含量卻不低。如今，網(wǎng)絡(luò)視頻資源已經(jīng)十分豐富，這其中，real公司推出的Rm和Rmvb格式幾乎占據(jù)網(wǎng)絡(luò)視頻格式的80%以上份額，市場(chǎng)和用戶(hù)群相當(dāng)龐大，促使這些免費(fèi)資源能被人們隨身使用是播放器廠商一直以來(lái)追求的目標(biāo)。在此情況下，支持Rm/Rmvb格式的視頻播放器應(yīng)運(yùn)而生，2007年是其大發(fā)展的一年，Real播放器時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨。2008年，提供對(duì)RM/RMVB全規(guī)格文件支持的MP3產(chǎn)品已經(jīng)成為了MP3市場(chǎng)新的爭(zhēng)奪點(diǎn)。1.3 MP3的發(fā)展趨勢(shì)及存在的問(wèn)題展望2010以后的MP3發(fā)展方向，可以從三個(gè)角度來(lái)看：1、從企業(yè)的角度上來(lái)講，好的企業(yè)在產(chǎn)品方面和其它

21、行業(yè)一樣，都注重如下三個(gè)方面：重視產(chǎn)品款式，在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方面投入大。對(duì)MP3隨身聽(tīng)來(lái)說(shuō)，一款優(yōu)秀的款式有時(shí)候能讓一個(gè)品牌知名度迅速提升。這就是品牌傳播的口碑效應(yīng)。重視產(chǎn)品質(zhì)量：由于目前MP3隨身聽(tīng)技術(shù)含量相對(duì)較高，國(guó)內(nèi)以O(shè)EM方式生產(chǎn)的產(chǎn)品相對(duì)故障率也較高，調(diào)查表明國(guó)產(chǎn)MP3隨身聽(tīng)的平均返修率在10%-15%。有的甚至達(dá)到40%。 重視服務(wù)：隨身聽(tīng)的時(shí)尚屬性，必須有強(qiáng)大的互動(dòng)服務(wù)系統(tǒng)，比如說(shuō)，MP3音樂(lè)的來(lái)源，MP3格式英語(yǔ)學(xué)習(xí)資料的來(lái)源，MP3隨身聽(tīng)的升級(jí)、屏幕保護(hù)畫(huà)面的下載等。除此之外，另一個(gè)不得不重視的問(wèn)題是維修服務(wù)。 2、從消費(fèi)者的角度來(lái)說(shuō)，消費(fèi)者選擇MP3是因?yàn)樗p巧、時(shí)尚、音樂(lè)格式

22、存、下載方便，以及無(wú)窮的衍生功能，如FM收音機(jī)、轉(zhuǎn)錄、錄音等。3、從市場(chǎng)導(dǎo)向宏觀來(lái)看，1)價(jià)格將趨于穩(wěn)定，1G甚至更高容量的MP3將成為主流。2005年MP3 廠商在沉寂一段時(shí)間后，將再度發(fā)力。并且由于長(zhǎng)時(shí)間的積累，MP3產(chǎn)品有望實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。尤其是大容量硬盤(pán)型MP3有可能迅速取代大容量閃存型MP3成為主流的高端產(chǎn)品;2)MP3向多功能化發(fā)展。到目前為止MP3已經(jīng)發(fā)展到相當(dāng)成熟的地步，但是隨著人不斷增長(zhǎng)的物質(zhì)文化需求，MP3還是有需要改進(jìn)的地方，例如，容量小，價(jià)格較高。盡管閃存已經(jīng)經(jīng)歷了幾次大的降價(jià)，有素質(zhì)保證的閃存MP3的售價(jià)還是過(guò)高；此外，換歌麻煩，雖然現(xiàn)在的MP3都支持線錄了，但畢竟自

23、己找CD來(lái)錄制的機(jī)會(huì)很少。絕大多數(shù)時(shí)候用戶(hù)還是得老老實(shí)實(shí)與PC聯(lián)機(jī)來(lái)?yè)Q歌。有的MP3直接有內(nèi)置的USB口用起來(lái)還方便一點(diǎn)，沒(méi)有直接USB口的可就麻煩了。有時(shí)想換幾首歌聽(tīng)聽(tīng)，一想到與電腦聯(lián)機(jī)的麻煩連聽(tīng)歌的沖動(dòng)都沒(méi)了?，F(xiàn)在的新型MP3已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了USB2.0，理論上傳輸速度要比USB1.1快幾十倍，可畢竟還是得開(kāi)電腦才能換歌1.4本文研究的內(nèi)容及主要結(jié)構(gòu)本次設(shè)計(jì)的目標(biāo)是基于STC12C5A60S2 單片機(jī)MP3播放器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。要完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，首先要掌握STC12C5A60S2單片機(jī)的特點(diǎn)及功能，以便熟練運(yùn)用該型號(hào)單片機(jī)，在此基礎(chǔ)上我還需要了解液晶顯示模塊的工作原理，此外還要系統(tǒng)的了解MP3的

24、工作原理，掌握keilC51編程語(yǔ)言及uVision2集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，并能夠熟練編寫(xiě)程序。硬件電路實(shí)現(xiàn)的功能：可單曲循環(huán)播放，所有曲目順序播放，可任意指定某個(gè)曲目播放，可拖動(dòng)曲目播放進(jìn)度。在液晶屏顯示曲目名稱(chēng)及編號(hào)，顯示歌曲動(dòng)態(tài)均衡效果，顯示歌曲播放進(jìn)度。可對(duì)曲目重新排序，可調(diào)節(jié)音量。在MP3播放器的設(shè)計(jì)過(guò)程中最主要的是存儲(chǔ)芯片和解碼芯片，本次設(shè)計(jì)所采用的存儲(chǔ)芯片是SD卡，采用的解碼芯片是VS1003解碼芯片。全文共分為五章，具體的內(nèi)容安排如下：主要介紹了MP3的背景、研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)及存在的問(wèn)題，以及本課題的意義。主要介紹了基于STC12C5A60S2 單片機(jī)MP3播放器的基本工作原理及原理

25、框圖，又分別介紹了MP3播放器所需要芯片。主要介紹了硬件電路設(shè)計(jì)，并分別對(duì)MP3的各模塊進(jìn)行了介紹，包括VS1003音頻解碼模塊，存儲(chǔ)模塊、顯示模塊。主要介紹了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1 MP3原理概述及框圖本系統(tǒng)采用的控制核心是STC公司生產(chǎn)的STC12C5A60S2 單片機(jī)，通過(guò)所編程序讀取SD卡中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)到單片機(jī)，然后單片機(jī)再將數(shù)據(jù)傳送到VS1003解碼芯片進(jìn)行解碼，通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器將解碼出來(lái)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，將模擬信號(hào)進(jìn)行音頻放大，再經(jīng)過(guò)低通濾波到耳機(jī)輸出口，我們就可以聽(tīng)到音樂(lè)了。圖1-1所示為MP3播放器系統(tǒng)原理框圖。本系統(tǒng)可分為存儲(chǔ)模塊，STC12C5A60S2

26、 單片機(jī)控制模塊，和VS1003解碼模塊，本系統(tǒng)詞用的單片機(jī)是STC12C5A60S2 ，該列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期（1T）的單片機(jī)，是高速低功耗超強(qiáng)抗干擾的新一代8051型單片機(jī)。通常使用STC-ISP軟件，該單片機(jī)可實(shí)現(xiàn)串口在線編程，無(wú)需編程器，無(wú)需仿真器。2.2 MP3播放器設(shè)計(jì)所需的主要芯片 2.2.1 STC12C5A60S2單片機(jī)簡(jiǎn)介 STC12C5A60S2 單片機(jī)指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8-12倍；內(nèi)部集成MAX810專(zhuān)用復(fù)位電路、2路PWM、8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換（250K/S）。STC12C5A60S2 系列單片機(jī)的主要特點(diǎn)如下：1.增強(qiáng)型8

27、051 CPU，1T，單時(shí)鐘/機(jī)器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)80512.工作電壓：STC12C5A60S2系列工作電壓：5.5V- 3.3V（5V單片機(jī)）STC12LE5A60S2系列工作電壓：3.6V- 2.2V（3V單片機(jī)）3.工作頻率范圍：0 - 35MHz，相當(dāng)于普通8051的 0420MHz4.用戶(hù)應(yīng)用程序空間8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K字節(jié)5.片上集成1280字節(jié)RAM6.通用I/O口（36/40/44個(gè)），復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口/弱上拉（普通8051傳統(tǒng)I/O口） 可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口/弱上拉，推挽/強(qiáng)上拉，

28、僅為輸入/高阻，開(kāi)漏 每個(gè)I/O口驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá)到20mA，但整個(gè)芯片最大不要超過(guò)55mA7. ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無(wú)需專(zhuān)用編程器，無(wú)需專(zhuān)用仿真器 可通過(guò)串口（P3.0/P3.1）直接下載用戶(hù)程序，數(shù)秒即可完成一片8.有EEPROM功能(STC12C5A62S2/AD/PWM無(wú)內(nèi)部EEPROM)9. 看門(mén)狗10.內(nèi)部集成MAX810專(zhuān)用復(fù)位電路（外部晶體12M以下時(shí)，復(fù)位腳可直接1K電阻到地）11.外部掉電檢測(cè)電路:在P4.6口有一個(gè)低壓門(mén)檻比較器5V單片機(jī)為1.32V，誤差為+/-5%,3.3V單片機(jī)為1.30V，誤差為+/-3%12.時(shí)鐘源：外部高精度晶體/時(shí)鐘

29、，內(nèi)部R/C振蕩器(溫漂為+/-5%到+/-10%以?xún)?nèi)) 1用戶(hù)在下載用戶(hù)程序時(shí)，可選擇是使用內(nèi)部R/C振蕩器還是外部晶體/時(shí)鐘；常溫下內(nèi)部R/C振蕩器頻率為：5.0V單片機(jī)為：11MHz15.5MHz 3.3V單片機(jī)為： 8MHz12MHz；精度要求不高時(shí)，可選擇使用內(nèi)部時(shí)鐘，但因?yàn)橛兄圃煺`差和溫漂，以實(shí)際測(cè)試為準(zhǔn)13.共4個(gè)16位定時(shí)器 兩個(gè)與傳統(tǒng)8051兼容的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,16位定時(shí)器T0和T1，沒(méi)有定時(shí)器2，但有獨(dú)立波特率發(fā)生器 做串行通訊的波特率發(fā)生器 再加上2路PCA模塊可再實(shí)現(xiàn)2個(gè)16位定時(shí)器14. 2個(gè)時(shí)鐘輸出口，可由T0的溢出在P3.4/T0輸出時(shí)鐘，可由T1的溢出在P3.

30、5/T1輸出時(shí)鐘15.外部中斷I/O口7路,傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷,并新增支持上升沿中斷的PCA模塊， Power Down模式可由外部中斷喚醒， INT0/P3.2, INT1/P3.3, T0/P3.4, T1/P3.5, RxD/P3.0, CCP0/P1.3(也可通過(guò)寄存器設(shè)置到P4.2 ), CCP1/P1.4 (也可通過(guò)寄存器設(shè)置到P4.3)16. PWM(2路）/PCA（可編程計(jì)數(shù)器陣列,2路） 也可用來(lái)當(dāng)2路D/A使用 也可用來(lái)再實(shí)現(xiàn)2個(gè)定時(shí)器 也可用來(lái)再實(shí)現(xiàn)2個(gè)外部中斷(上升沿中斷/下降沿中斷均可分別或同時(shí)支持)17.A/D轉(zhuǎn)換, 10位精度ADC，共8路，轉(zhuǎn)換速度

31、可達(dá)250K/S(每秒鐘25萬(wàn)次)18.通用全雙工異步串行口(UART)，由于STC12系列是高速的8051，可再用定時(shí)器或PCA軟件實(shí)現(xiàn)多串口19. STC12C5A60S2系列有雙串口，后綴有S2標(biāo)志的才有雙串口，RxD2/P1.2(可通過(guò)寄存器設(shè)置到P4.2)，TxD2/P1.3(可通過(guò)寄存器設(shè)置到P4.3)20.工作溫度范圍：-40 - +85(工業(yè)級(jí)) / 0 - 75(商業(yè)級(jí))21.封裝：PDIP-40,LQFP-44,LQFP-48 I/O口不夠時(shí)，可用2到3根普通I/O口線外接 74HC164/165/595（均可級(jí)聯(lián)）來(lái)擴(kuò)展I/O口, 還可用A/D做按鍵掃描來(lái)節(jié)省I/O口，或

32、用雙CPU,三線通信，還多了串口。2.2.2 VS1003解碼芯片簡(jiǎn)介 VS1003是由荷蘭VLSI公司出品的一款單芯片MP3/WMA/MIDI音頻解碼和ADPCM解碼芯片，其擁有一個(gè)高性能低功耗的DSP處理器核VS-DSP，5k的指令RAM，0.5k的數(shù)據(jù)RAM，串行的控制和數(shù)據(jù)輸入接口，4個(gè)通用I/O口，一個(gè)UART口，同時(shí)片內(nèi)還帶有一個(gè)可變采樣率的ADC、一個(gè)立體聲DAC以及音頻耳機(jī)放大器。VS1003通過(guò)一個(gè)串行接口來(lái)接=接收輸入的比特流，它可以作為一個(gè)系統(tǒng)的從機(jī)。輸入的比特流被解碼，然后通過(guò)一個(gè)數(shù)字控制器到達(dá)一個(gè)18位過(guò)采樣多位DAC。通過(guò)串行總線控制解碼器。除了基本的解碼，在用戶(hù)R

33、AM中他還可以做其他特殊應(yīng)用，例如DSP音效處理，該芯片的主要特點(diǎn)如下:解碼MP3（MPEG 1&2音頻層III）（CBR + VBR + ABR），WMA 4.0/4.1/7/8/9的所有配置文件（5-384kbit / s的），WAV（PCM + IMA ADPCM）; MIDI / SP-MIDI文件對(duì)話筒輸入或線路輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行IMA ADPCM編碼從麥克風(fēng)或線路輸入編碼IMA ADPCM流媒體支持低音和高音控制使用一個(gè)12 - 13 MHz的時(shí)鐘內(nèi)部PLL時(shí)鐘倍頻器低功耗運(yùn)行內(nèi)含高性能片上立體聲數(shù)模轉(zhuǎn)換器，兩聲道間無(wú)相位差高品質(zhì)的片上立體聲DAC，沒(méi)有通道之間的相位誤差立體聲耳機(jī)

34、驅(qū)動(dòng)器能夠驅(qū)動(dòng)30歐姆負(fù)載獨(dú)立的工作電壓為模擬，數(shù)字和I / O5.5 KiB加入用戶(hù)代碼/數(shù)據(jù)的片上RAM串行控制和數(shù)據(jù)接口可以用來(lái)作為一個(gè)從屬協(xié)處理器針對(duì)特殊應(yīng)用的SPI閃存啟動(dòng)特殊應(yīng)用的SPI Flash引導(dǎo)UART用于調(diào)試目的新的功能可被添加與軟件和4的GPIO引腳2.2.3 SD卡存儲(chǔ)芯片簡(jiǎn)介SD卡是一種大容量、性?xún)r(jià)比高、體積小、訪問(wèn)接口簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)卡。SD卡大量應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)、MP3、手機(jī)、大容量存儲(chǔ)設(shè)備，作為這些便攜式存儲(chǔ)設(shè)備的存儲(chǔ)載體，他還具有低功耗、非易失性、保存數(shù)據(jù)無(wú)需消耗能量等特點(diǎn)。SD卡接口向下兼容MMC卡，訪問(wèn)SD卡的SPI協(xié)議及部分命令也適用于MMC卡。SD存儲(chǔ)卡（S

35、ecure Digital Memory Card）中文翻譯為安全數(shù)碼卡，是一種基于半導(dǎo)體快閃記憶器的新一代記憶設(shè)備。SD存儲(chǔ)卡由日本松下、東芝及美國(guó)SanDisk公司于1999年8月共同開(kāi)發(fā)研制。大小猶如一張有票的SD記憶卡，重量只有2克，但卻擁有高記憶容量、快速數(shù)據(jù)傳輸率、極大的移動(dòng)靈活性以及很好的安全性。SD存儲(chǔ)卡在24mm*32mm*2.1mm的體積內(nèi)結(jié)合了（SanDisk）快速記憶卡控制與MLC（Multilevel Cell）技術(shù)和Toshiba（東芝）0.16u及0.13u的NAND技術(shù)，痛過(guò)9針的接口界面與專(zhuān)門(mén)的驅(qū)動(dòng)器相連接，不需要額外的電源來(lái)保持其記憶的信息。而且它是一體化國(guó)

36、體介質(zhì)，沒(méi)有任何移動(dòng)部分，所以不用擔(dān)心機(jī)械運(yùn)動(dòng)的損壞。SD存儲(chǔ)卡（Secure Digital Memory Card）是一種基于半導(dǎo)體閃存工藝的存儲(chǔ)卡，1999年，由日本松下、東芝及美國(guó)SanDisk公司于1999年8月共同開(kāi)發(fā)研制完成。2000年，這幾家公司發(fā)起成立了SD協(xié)會(huì)（Secure Digital Association簡(jiǎn)稱(chēng)SDA），陣容強(qiáng)大，吸引了大量廠商參加。其中包括IBM、Microsoft、Motorola、NEC、Samsung等。在這些領(lǐng)導(dǎo)廠商的推動(dòng)下，SD存儲(chǔ)卡已成為目前電子數(shù)碼產(chǎn)品中應(yīng)用最廣泛的存儲(chǔ)卡。SD存儲(chǔ)卡多用于MP3隨身聽(tīng)、數(shù)碼攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等，也有用于筆

37、記本電腦上。其投影面積與MMC卡相同，只是略微厚一點(diǎn)，為2.1mm。但是SD卡的存儲(chǔ)容量要大的多，且讀寫(xiě)速度比MMC卡快4倍。目前SD卡在數(shù)碼相機(jī)中的應(yīng)用正在快速發(fā)展并且SD卡在容量、性?xún)r(jià)比等方面與CF卡的差距越來(lái)越小，大有成為主流之勢(shì)。SD卡的迅速成長(zhǎng)絕非是偶然的。最重要的一點(diǎn)就是MMC卡與SD卡相兼容，這也正是SD存儲(chǔ)卡迅速發(fā)展的原因之一?，F(xiàn)在的SD卡容量從8MB到128GB不等。2.2.4 LCD1602顯示屏簡(jiǎn)介在日常生活中，液晶顯示器并不陌生。液晶顯示模塊已經(jīng)作為很多電子產(chǎn)品的通用器件，在計(jì)算器、萬(wàn)用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到。在單片機(jī)的人機(jī)交流界面中，一般的輸出方式有

38、：發(fā)光管、LED數(shù)碼管、液晶顯示器。其中，字符型液晶顯示器是用于顯示數(shù)字、圖形符號(hào)及少量自定義符號(hào)的顯示器。LCD1602字符型液晶的結(jié)構(gòu)及指令系統(tǒng)LCDl602可分為2 行共顯示32 個(gè)字符，每行顯示16 個(gè)字符；其可與8 位或4 位微處理器連接；內(nèi)藏式字符發(fā)生器ROM，可提供160種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)字符，包括全部大小寫(xiě)字母、阿拉伯?dāng)?shù)字及日文片假名，以及32 個(gè)特殊字符或符號(hào)的顯示；內(nèi)藏RAM 可根據(jù)用戶(hù)的需要，由用戶(hù)自定義字符或符號(hào)；+5V單電源供電；低功耗(10mW)。LCD1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的16 腳接口，其各個(gè)管腳的定義如下：第1腳：VSS為電源地。第2腳：VDD接5V 正電源。第3腳：V0

39、為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地示器，是用于顯示數(shù)字、圖形符號(hào)及少量自定義符號(hào)的顯示器。LCDl602 可分為2行共顯示32個(gè)字符，每行顯示16個(gè)字符。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng)RS和R/W 共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng)RS 為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS 為高電平R/W 為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：D0D7 為8 位雙向數(shù)據(jù)線。第1516腳：背光。LC

40、D1602 內(nèi)部結(jié)構(gòu)由DDRAM、CGROM、IR、DR、BF、AC 等大規(guī)模集成電路組成，其各部分的功能如下：(1) DDRAM為數(shù)據(jù)顯示用的RAM(DataDisplayRAM，簡(jiǎn)稱(chēng)DDRAM)。用以存放要顯示的數(shù)據(jù)，只要將標(biāo)準(zhǔn)ASCII 碼放入DDRAM，內(nèi)部控制線路就會(huì)自動(dòng)將數(shù)據(jù)傳送到顯示器上，并顯示出該ASCII 碼對(duì)應(yīng)的字符。(2)CGRAM為字符產(chǎn)生RAM(CharacterGeneratorRAM，簡(jiǎn)稱(chēng)CGRAM)，可供使用者存儲(chǔ)特殊造型的造型碼，CGRAM 最多可存儲(chǔ)8個(gè)造型。(3) IR為指令寄存器(InstructionRegister，簡(jiǎn)稱(chēng)IR)，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)MCU 要寫(xiě)給

41、LCD 的指令碼。當(dāng)RS 及R/W 引腳信號(hào)為0 且E 引腳信號(hào)由1 變?yōu)? 時(shí)，D0D7 引腳上的數(shù)據(jù)便會(huì)存入到IR 寄存器中。(4) DR為數(shù)據(jù)寄存器(DataRegister，簡(jiǎn) 稱(chēng)DR)，它們負(fù)責(zé)存儲(chǔ)單片機(jī)要寫(xiě)到CGRAM或DDRAM 的數(shù)據(jù)。因此可將DR 視為一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，當(dāng)RS及R/W引腳信號(hào)為1且E引腳信號(hào)由l變?yōu)?時(shí)，讀取數(shù)據(jù)。當(dāng)RS引腳信號(hào)為l，R/W引腳信號(hào)為0且E引腳信號(hào)由1變?yōu)?時(shí)，存入數(shù)據(jù)。(5) BF為忙碌信號(hào)(BusyFlag簡(jiǎn)稱(chēng)BF)。當(dāng)BF為l時(shí)，不接收單片機(jī)送來(lái)的數(shù)據(jù)或指令；當(dāng)BF為0時(shí)，接收外部數(shù)據(jù)或指令。所以在寫(xiě)數(shù)據(jù)或指令到LCD之前，必須查看BF是否

42、為0。(6) AC為地址計(jì)數(shù)器(AddressCounter，簡(jiǎn)稱(chēng)AC)，負(fù)責(zé)計(jì)數(shù)寫(xiě)入/讀出CGRAM 或DDRAM 的數(shù)據(jù)地址，AC 依照MCLI 對(duì)LCD 的設(shè)置值而自動(dòng)修改它本身的內(nèi)容。給出了LCD1060液晶的指令系統(tǒng)，其各指令的定義如下：(1)清顯示指令：指令碼01H，光標(biāo)復(fù)位到地址00H 位置。(2)光標(biāo)返回指令：光標(biāo)返回到地址00H。(3)輸入模式設(shè)置指令：用于光標(biāo)和顯示模式的設(shè)置。I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移。S：屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無(wú)效。(4)顯示開(kāi)關(guān)控制指令：D：控制整體顯示的開(kāi)與關(guān)，高電平表示開(kāi)顯示，低電平表示關(guān)顯示。C

43、：控制光標(biāo)的開(kāi)與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無(wú)光標(biāo)。B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。(5)光標(biāo)或字符移位指令：高電平時(shí)移動(dòng)顯示文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。(6)功能設(shè)置指令：DL：高電平時(shí)為4 位總線，低電平時(shí)為8 位總線。N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示。F：低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣字符(有些模塊的DL：高電平時(shí)為8位總線，低電平時(shí)為4 位總線)。(7)字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址設(shè)置指令。(8)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址設(shè)置指令。(9)讀忙標(biāo)志或光標(biāo)地址指令。BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。(10)寫(xiě)數(shù)據(jù)

44、指令：寫(xiě)數(shù)據(jù)到CGRAM或DDRAM。(11)讀數(shù)據(jù)指令：從CGRAM或DDRAM中讀取數(shù)據(jù)第3章 硬件電路設(shè)計(jì)3.1 VS1003音頻解碼模塊3.1.1 VS1003管腳功能VS1003是一款具有解碼功能的芯片，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用的控制芯片是ST12C5A60S2單片機(jī)，所以VS1003采用SPI接口設(shè)置。VS1003所用到的管腳的名稱(chēng)、類(lèi)型、功能詳見(jiàn)下表：管腳名稱(chēng)LQFP48管腳類(lèi)型管腳功能MICP1AI同相差分話筒輸入，自偏壓MICN2AI反相差分話筒輸入，自偏壓XRESET3DI低電平有效，異步復(fù)位端DGND04DGND處理器核與I/O地CVDD05CPWR處理器核電源IOVDD06C

45、PWR處理器核電源CVDD17IOPWRI/O電源DREQ8CPEW處理器核電源GPIO/DCLK9DO數(shù)據(jù)請(qǐng)求，輸入總線GPIO3/SDATA10DIO通用I/O2、串行數(shù)據(jù)總線時(shí)鐘XDCS/BSYNC13DI數(shù)據(jù)片選端、字節(jié)同步IOVDD114IOPWRI/O電源VCO15DO時(shí)鐘壓控振蕩器VCO輸出DGND116DGND處理器核與I/O的地XTALO17AO晶振輸出XTAL118AI晶振輸入IOVDD219IOPWRI/O電源DGND220DGND處理器核與I/O的地DGND321DGND處理器核與I/O的地DGND422DGND處理器核與I/O的地XCS23DI片選輸入，低電平有效CV

46、DD224CPWR處理器核電源RX26DIUART接收口，不用時(shí)接IOVDDTX27DOUART發(fā)送口SCLK28DI串行總線的時(shí)鐘SI29DI串行輸入SO30DO3穿行輸出CVDD331CPWR處理器核電源TEST32DI保留做測(cè)試，連接至IOVDDGPIO0/SPBIOOT33DIO通用I/O0、SPIBOOT，使用100k下拉電阻GPIO134DIO通用I/O1AGND037APWR模擬地，低噪聲參考地AVDD038APWR模擬電源RIGHT39AO右聲道輸出AGND140APWR模擬地AGND241APWR模擬地GBUF42AO公共地緩沖器AVDD143APWR模擬電源RCAP44AI

47、O基準(zhǔn)濾波電容AVDD245APWR模擬電源LEFT46AO左聲道輸出AGND347APWR模擬地LEFT IN48AI線路輸入3.1.2內(nèi)部寄存器VS1003包含16個(gè)16位的寄存器，寄存器的地址為0X00XF；除了模式寄存器（MODE，0X0）和狀態(tài)寄存器（STATUS,0X1）在復(fù)位后初始值分別為0X800和OX3C外，其余寄存器在VS1003初始化后的值均為0。下面將對(duì)VS1003的各寄存器進(jìn)行介紹。(1) MODE(地址：0X0，可讀寫(xiě))bit0:SM_DIFF。SM_DIFF=0正常音頻相位；SM_DIFF=1左聲道反轉(zhuǎn)。當(dāng)SM_DIFF置位時(shí)，VS1003將左聲道反相輸出，立體聲

48、輸入將產(chǎn)生環(huán)繞效果，對(duì)于單聲道輸入將產(chǎn)生差分(反相)左/右聲道信號(hào)。bit1:SM_SETTOZERO。置零。bit2:SM_RESET。SM_RESET=1，VS1003軟復(fù)位。軟復(fù)位之后該位會(huì)自動(dòng)清零。bit3:SM_OUTOFWAV。SM_OUTOFWAV=1，停止WAV解碼。當(dāng)你生產(chǎn)實(shí)習(xí)指導(dǎo)書(shū)83 要中途停止WAV、WMA或者M(jìn)IDI文件的解碼時(shí)，置位SM_OUTOFWAV，并向VS1003持續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)(對(duì)于WAV文件發(fā)送0)，直到將SM_OUTOFWAV清零，同時(shí)SCI_HIDAT1也將被清零。bit4:SM_PDOWN。SM_PDOWN=1，軟件省電模式，該模式不及硬件省電模式(可

49、由VS1003的XRESET來(lái)激活)。bit5:SM_TESTS。SM_TESTS=1，進(jìn)入SDI測(cè)試模式。bit6:SM_STREAM。SM_STREAM=1，使能VS1003的流模式。bit7:SM_PLUSV。SM_PLUSV=1，MP3+V解碼使能。bit8:SM_DACT。SM_DACT=0，SCLK上升沿有效；SM_DACT=1，SCLK下降沿有效。bit9:SM_SDIORD。SM_SDIORD=0，SDI總線字節(jié)數(shù)據(jù)MSB在前，即須先發(fā)送MSB。SM_SDIORD=1，SDI總線字節(jié)數(shù)據(jù)LSB在前，即須先發(fā)送LSB。該位的設(shè)置不會(huì)影響SCI總線。bit10:SM_SDISHAR

50、E。SM_SDISHARE=1，SDI與SCI將共用一個(gè)片選信號(hào)(同時(shí)SM_SDINEW=1)，即將XDCS與XCS這兩根信號(hào)線合為一條，能省去一個(gè)IO口。bit11:SM_SDINEW。SM_SDINEW=1，VS1002本地模式(新模式)。VS1003在啟動(dòng)后默認(rèn)進(jìn)入該模式。(這里所說(shuō)的模式指的是總線模式) bit12:SM_ADPCM。SM_ADPCM=1，ADPCM錄音使能。同時(shí)置位SM_ADPCM和SM_RESET將使能VS1003的IMA ADPCM錄音功能。bit13:SM_ADPCM_HP。SM_ADPCOM_HP=1，使能ADPCM高通濾波器。同時(shí)置位SM_ADPCM_HP、

51、SM_ADPCM和SM_RESET將開(kāi)啟ADPCM錄音用高通濾波器，對(duì)錄音時(shí)的背景噪音有一定的抑制作用。bit14:SM_LINE_IN。錄音輸入選擇，SMLINE_IN=1，選擇線入(line in)。SM_LINE_IN=0，選擇麥克風(fēng)輸入(默認(rèn))。(2) SCI_STATUS(地址：0X1，可讀寫(xiě)) SCI_STATUS為VS1003的狀態(tài)寄存器，提供VS1003當(dāng)前狀態(tài)信息。(3) SCI_BASS(地址：0X2，可讀寫(xiě)) 重音/高音設(shè)置寄存器。VS1003內(nèi)置重音增強(qiáng)器VSBE是種高質(zhì)量重音生產(chǎn)實(shí)習(xí)指導(dǎo)書(shū)84 增強(qiáng)DSP算法，能夠最大限度的避免音頻削波。當(dāng)SB_AMPLITUDE(b

52、it:74)不為零時(shí)，重音增強(qiáng)器將使能?？梢愿鶕?jù)個(gè)人需要設(shè)置SB_AMPLITUDE。例如，SCI_BASS=0 x00f6，即對(duì)60Hz以下的音頻信號(hào)進(jìn)行15dB的增強(qiáng)。當(dāng)ST_AMPLITUDE(bit:1512)不為零時(shí)高音增強(qiáng)將使能。SCI_BASS=0 x7a00，即10kHz以上的音頻信號(hào)進(jìn)行10.5dB的增強(qiáng)。(4) SCI_CLOCKF(地址：0X3，可讀寫(xiě)) bit15bit13:SC_MULT。時(shí)鐘輸入XTALI的倍頻設(shè)置，設(shè)置之后將啟動(dòng)VS1003內(nèi)置的倍頻器。bit12bit11:SC_ADD。用于在WMA流解碼時(shí)給倍頻器增加的額外的倍頻值。bit10bit0:SC_F

53、REQ。當(dāng)XTALI輸入的時(shí)鐘不是12.288M時(shí)才需要設(shè)置該位段。其默認(rèn)值為0，即VS1003默認(rèn)使用的是12.228M的輸入時(shí)鐘。(5) SCI_DECODE_TIME(地址：0X4，可讀寫(xiě)) 解碼時(shí)間寄存器。當(dāng)進(jìn)行正確的解碼時(shí)，讀取該寄存器可以獲得當(dāng)前的解碼時(shí)長(zhǎng)(單位為秒)。可以更改該寄存器的值，但是新值須要對(duì)該寄存器進(jìn)行兩次寫(xiě)操作。在每次軟件復(fù)位或是WAV( P CM、IMA ADPCM、WMA、MIDI)解碼開(kāi)始與結(jié)束時(shí)SCI_DECODE_TIME的值將清零。(6) SCI_AUDATA(地址：0X5，可讀寫(xiě)) 當(dāng)進(jìn)行正確的解碼時(shí)，該寄存器的值為當(dāng)前的采樣率(bit:15bit1)

54、和所使用的聲道(bit0)。采樣率須為2的倍數(shù)。bit0=0，單聲道數(shù)據(jù)，bit0=1，立體聲數(shù)據(jù)。寫(xiě)該寄存器半直接改變采樣率。(7) SCI_WRAM(地址：0X6，可讀寫(xiě)) 讀寄存器用來(lái)加載用戶(hù)應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)到VS1003的指令的數(shù)據(jù)RAM中。起始地址在SCI_WRAMADDR中進(jìn)行設(shè)置，且須先于讀寫(xiě)SCI_WRAM。對(duì)于16位的數(shù)據(jù)可以在進(jìn)行一次SCI_WRAM的讀寫(xiě)中完成；而對(duì)32位的指令字來(lái)說(shuō)則需要兩次連續(xù)讀寫(xiě)。字節(jié)順序是大端模式，即高字節(jié)在前，低字節(jié)在后。在每一次完成全字讀寫(xiě)后，內(nèi)部指針將自動(dòng)增加。(8) SCI_WRAMADDR(地址：0X7，可讀寫(xiě)) 用于設(shè)置RAM讀寫(xiě)的首地址

55、。 生產(chǎn)實(shí)習(xí)指導(dǎo)書(shū)85 (9) SPI_HDAT0、SPI_HDAT1(地址：0X8，只讀) 這兩個(gè)寄存器用來(lái)存放所解碼的音頻文件的相關(guān)信息，為只讀寄存器。當(dāng)為WAV文件時(shí)，SPI_HDAT0=0X7761，SPI_HDAT1=0X7665。當(dāng)為WMA文件時(shí)，SPI_HDAT0的值為解碼速率(字節(jié)/秒)，要轉(zhuǎn)換為位率的話則將SPI_HDAT0的值乘8即可，SPI_HDAT1=0X574D。當(dāng)為MIDI文件時(shí)，SPI_HDAT0的值可以參考VLSI的技術(shù)文檔第33頁(yè)，SPI_HDAT1=0X4D54。當(dāng)為MP3文件時(shí)，SPI_HDAT0和SPI_HDAT1包含較為復(fù)雜的信息(來(lái)自于解壓之后的MP

56、3文件頭)，包括當(dāng)前正在解碼的MP3文件的采樣率、位率等，具體請(qǐng)參考數(shù)據(jù)手冊(cè)的第33頁(yè)到第34頁(yè)。復(fù)位后SPI_HDAT0和SPI_HDAT1將清零。(10) SCI_AIADDR(地址：0XA，可讀寫(xiě)) 用戶(hù)應(yīng)用程序起始地址，先于SCI_WRAMADDR和SCI_WRAM進(jìn)行初始化。如果沒(méi)有使用任何用戶(hù)應(yīng)用程序，則該寄存器不應(yīng)進(jìn)行初始化，或是將其初始化為零。(11) SCI_VOL(地址：0XB，可讀寫(xiě)) 音量控制寄存器。高八位用于設(shè)置左聲道，低八位用于設(shè)置右聲道。設(shè)置值為最大值是的衰減倍數(shù)，步進(jìn)值為0.5dB，范圍為0到255最大值是的設(shè)置值為0 x0000，而靜音為0 xffff。例如，

57、左聲道：2.0dB，右聲道：3.5dB，則SCI_VOL=(4X256)+7=0 x0407。硬件復(fù)位將使SCI_VOL清零(最大音量)，而軟件復(fù)位將不改變音量設(shè)置值。(設(shè)置靜音(SCI_COL=0XFFFF)將關(guān)閉模擬部分的供電) (12) SCI_AICTRLX(地址：0XC0XF，可讀寫(xiě)) 用于訪問(wèn)用戶(hù)應(yīng)用程序。3.1.3數(shù)據(jù)通信單片機(jī)STC12C5A60S2是通過(guò)SPI總線方式與解碼芯片VS1003進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的。VS1003通過(guò)穿行命令接口SCI和串行數(shù)據(jù)接口SDI來(lái)接收核心控制器STC12C5A60S2的控制命令和MP3的數(shù)據(jù)：通過(guò)XCS、XDCS引腳的高低位設(shè)置來(lái)確認(rèn)哪一個(gè)接口處

58、于傳送狀態(tài)。VS1003通過(guò)SCI口寫(xiě)入特定寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能。3.1.4 模塊設(shè)計(jì)及其與單片機(jī)的鏈接 通過(guò)上述幾節(jié)對(duì)VS1003的介紹，能初步對(duì)VS1003進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，VS1003的工作電壓為3.3V、2.5V，為了模塊的小型化，本設(shè)計(jì)采用穩(wěn)壓芯片將單片機(jī)工作電壓（5V）降到3.3V、2.5V提供給VS1003的I/O電源與模擬電源、處理器工作電壓。要使VS1003工作必須在17.、18引腳接晶振電路；3腳接上電復(fù)位電路；8腳連接控制器；9、10/33/34沒(méi)有用到下拉電阻，13腳需要連接控制器；30腳上拉10k電阻32腳測(cè)試用接IOVDD；39腳接到耳機(jī)的右聲道輸出；42腳用于耳機(jī)接地

59、；46接到耳機(jī)左聲道輸出，具體連接見(jiàn)下圖：3.2 存儲(chǔ)模塊3.2.1 SD存儲(chǔ)卡硬件結(jié)構(gòu)與接口模式3.2.2 SD命令3.2.3 SD存儲(chǔ)卡數(shù)據(jù)操作2.5.2 時(shí)分交換網(wǎng)絡(luò)時(shí)分交換是把時(shí)間劃分為若干互不相疊的時(shí)隙，由不同的時(shí)隙建立不同的子 信道，通過(guò)時(shí)隙交換網(wǎng)絡(luò)完成話音的時(shí)隙搬移，從而實(shí)線入線和出線間話音交換的一種交換方式。時(shí)分交換的關(guān)鍵在于時(shí)隙位置的交換，而次交換是由主叫撥號(hào)所控制的。為了時(shí)隙交換，必須設(shè)置話音存儲(chǔ)器。在抽樣周期內(nèi)有n哥時(shí)隙分別存入存儲(chǔ)單元中，輸入按時(shí)隙順序存入。若輸出端是按特定的次序讀出，這就可以改變了時(shí)隙的次序，實(shí)現(xiàn)時(shí)隙交換。數(shù)字交換是通過(guò)數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的。1.數(shù)字時(shí)分

60、接線器（T接線器） 又稱(chēng)時(shí)間型時(shí)分接線器，簡(jiǎn)稱(chēng)T接線器，它用來(lái)完成一條時(shí)分復(fù)用線（PCM）上的時(shí)隙交換功能。數(shù)字時(shí)分接線器的基本操作就是將數(shù)據(jù)寫(xiě)入存儲(chǔ)器及從該存儲(chǔ)器讀出數(shù)據(jù)。在讀寫(xiě)過(guò)程中，通過(guò)選用的時(shí)隙進(jìn)行信息交換。它主要由話音存儲(chǔ)器（SM）和控制器（CM）兩部分組成。話音存儲(chǔ)器是用來(lái)暫時(shí)存儲(chǔ)話音信息的，故又叫做“緩沖存儲(chǔ)器”?？刂拼鎯?chǔ)器是用來(lái)存儲(chǔ)時(shí)隙地址的，又稱(chēng)“地址存儲(chǔ)器”或“時(shí)址存儲(chǔ)器”。時(shí)分接線器的工作方式有兩種：一種是“順序?qū)懭耄刂谱x出”方式。另一種是“控制寫(xiě)入，順序讀出”方式。此處“順序”是指按照語(yǔ)音存儲(chǔ)器地址的順序，可由時(shí)鐘脈沖來(lái)控制；而“控制”是指按控制存儲(chǔ)器中已規(guī)定的內(nèi)容來(lái)