毕业设计34F62R型MP3音乐播放器的电路设计Word格式文档下载.docx
- 文档编号:3282375
- 上传时间:2023-05-01
- 格式:DOCX
- 页数:41
- 大小:413.10KB
毕业设计34F62R型MP3音乐播放器的电路设计Word格式文档下载.docx
《毕业设计34F62R型MP3音乐播放器的电路设计Word格式文档下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《毕业设计34F62R型MP3音乐播放器的电路设计Word格式文档下载.docx(41页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
tconsiderthecomplicatedmultimediaisdealtwith,thedevelopmentofthecompiledcodealgorithm,thishassavedthecostgreatly.ThisproductalsohasafunctionofLINE-INatthesametime,itiseasytocopythefileformotherMP3.
F62RMP3oftencollectstheradio,recorder,repliesreading,manykindsoffunctionsthatthevideoisbroadcast,etc.inonesuit,smallandeasytocarry,lowpowerdissipation,suchadvantagesasdifficultphysicsisdamaged,themostimportantthingis,compressthanhigh,thetonequalityisbetter,makingissimple,thepriceisrelativelylow.
KeyWords:
F62RMP3DecodechipprocedurememoryFLASHmemoryMusicPlayerandsoon.
目录
一、引言1
(一)MP3的诞生1
(二)MP3的发展简史1
(三)MP3的发展前景2
二、MP3的分类3
(一)闪存MP33
(二)硬盘MP33
三、MP3音频压缩格式简介和相互转换3
(一)MP3音频压缩格式3
1.WAV格式3
2.MP3(CBR、VBR、ABR)格式4
3.WMA格式4
(二)音频压缩格式的转换4
1.WAV→MP34
2.MP3→WAV5
四、电路系统设计5
(一)F62RMP3工作原理和系统框图5
五、各单元电路的设计5
(一)主芯片(解码芯片)的选择5
(二)电源电路的设计8
1.电源升、降压芯片的选择8
2.电源升降压电路9
3.电源充放电保护电路9
4.电源控制电路的设计12
(三)USB接口的设计14
(四)存储器电路的设计15
1.程序存储器15
2.FLASH闪存芯片15
(五)音频输入和LINE-IN接口电路16
(六)FM收音机电路17
(七)音频输出18
1.DAC电路18
2.耳机输出电路19
(八)MP3显示屏19
1.MP3显示屏的分类19
2.显示屏的选择与设计20
(九)测试结果20
六、结束语22
附录23
参考文献25
一、引言
(一)MP3的诞生
被称为MP3的这种格式并非官方MPEG标准的第三种重复产品。
MP3中的“3”指的是音频编码中的第三层,所以它的全称是MPEGaudiolayer3。
MPEGaudioLayer3仍然追随了它之前的MPEG2。
我们先了解一下MPEG1和MPEG2。
MPEG1和MPEG2(MPEG是动态图像专家组的缩写,它是一种压缩比较大的活动图像和声音的编码标准,现已发展至MPEG7)都是数字音视频压缩标准,这两个标准的第三部分对音频的压缩方法和编码格式进行了定义,他们均将音频压缩分成了三层,随着层数的增加,其压缩倍数越大(码速率越低),回放质量越差。
为了完全了解MP3是如何诞生的,我们先来看看原本混合在MPEG1的几个音频层。
第一层(Layer-1)主要以32KB/s~448KB/s的比特率为音频编码。
压缩率约为1:
4,它主要用于CD-Ivideo。
Layer-1的问题在于它采用过高的比特率制作立体声文件,从而产生的文件体积过于庞大。
为纠正Layer-1的问题,Layer-2采取195KB/s-256KB/s的比特率制作立体声文件,压缩率为1:
6~1:
8,它的应用领域也比原先的Layer-1广泛得多,除了被应用于CD-Ivideo之外,它还能应用于VCD、DVD、电缆电视、电影原声以及其它的多媒体格式。
Layer-3提供了所有三个层的压缩。
数字音频编码器仅需要112~128KB/S的比特率就能产生高等级的立体声音质。
MP3的压缩率最大,为1:
10~1:
12左右。
总而言之,比特率越低,文件的体积就越小。
当然,Layer-3的用途主要在于数字音频文件的编码。
MP3即是MPEG第三层音频编码标准的简称,使用此技术除了可以获得较大的音乐数据压缩比,还可以得到较高的音乐回放质量。
比如,将CD格式的音乐数据压缩成MP3格式,音效与CD相差无几,文件的大小至少可以压缩12倍(每首PC格式的CD歌曲大约40~50MB数据量)。
正是由于MP3音乐的较小数据量和近似完美的播放效果,使得以MP3为后缀的音乐文件在网络上传输得以实现。
与德国Erlangen大学相结合的FrannhoferIIS实验室发展了MP3,他们将这种新技术命名为“MPEG-2.5”。
(二)MP3的发展简史
第一台MP3随身听诞生于1988年,内置32MB的闪卡存储器,由韩国的Seahan公司制造。
20世纪末MP3随身听配置了显示屏,能显示16种颜色图片。
2000年MP3随身听改善了性能,采用热插拔的USB接口替代以前的并行接口传输文件,提高了MP3随身听与PC机之间的数据交换速率,同时内置闪存容量的标准配置提高到了64MB,在结构上将控制芯片与解码器改由1个可编程芯片代替。
2000年初MP3随身听采用6.25cm微硬盘,其存储量为6GB,并配置大屏幕背光LCD,同时还可用作移动硬盘。
MP3随身听具有类似于PC机的各种部件,如存储器(ROM、RAM、闪存卡、微型硬盘)、显示器(LCD显示屏)、微处理器(MCU、DSP)、解码器、DAC/ADC等。
2003年,MP3随身听仍处于不断完善的阶段,毕竟MP3随身听发展的时间还不是很长,还有很长的路要走。
现今最主要的矛盾还是储存容量和介质的问题。
国际上大容量闪存的价格还比较高,而采用微型硬盘并不是最理想的储存介质。
采用微型硬盘的MP3随身听在防震方面有很多不足的地方,而且寿命相对较短,体积也较大。
而采用其他介质(如DataPlay光盘)的MP3随身听还需要在技术上有所突破。
以往的MP3,其声音的采样率和CD是一样的,规格为128kbps、44.1kHz。
这样的规格看起来是够了,因为和CD的取样品质一样,但是由于MP3经过压缩,它的音质相对于原始CD就差了一大截。
这个问题需要解决,首先出现的是"
超取样"
的声音品质,即你在制作MP3时可以选择取样等级,超过128kbps的都称为"
。
你可以设定160kbps、224kbps或最好是320kbps,当然这需要你的MP3制作软件支持这个功能才行。
但是,超取样的后果,就是体积变大。
后来又出现一种叫做VBR(VariableBitRate)的技术,即变动取样的意思。
所谓的变动取样,是指MP3制作软件会针对音乐来做分析,当需要较高品质描述时,就用较高的取样率,如果只需要一般描述时,则用一般的取样率。
因此,在同一首歌中,每一秒的取样频率都在变动,而变动率大约在128kbps~320kbps之间。
这样的好处是保持了较高音质,以及较小的容量。
现在又出现了一种WMA技术,WMA是WindowsMediaAudio的缩写,是微软力推的数字音乐格式。
WMA(WindowsMediaAudio)是微软在互联网音频视频领域的力作。
WMA格式是以减少数据流量但保持音质的方法来达到更高的压缩率的目的,其压缩率可以达到1:
20。
最早推出的MP3播放器大多采用内置闪存作为存储介质,由于当时存储器生产工艺的限制,大多采用每片64Mbits或128Mbits的Flash,因而大大限制了MP3本身的内置存储容量。
随着半导体生产工艺的进步,现在已有每片256Mbits甚至512Mbits的Flash面市,使用这些高容量的Flash,一方面减小了MP3播放器的体积,另一方面也可以获得更高的性价比。
为了方便消费者扩充存储器容量,当前生产的MP3播放器大多数都能够使用Flash卡外扩存储器,目前主要是SMC(SmartMediaCard)、MMC(MultiMediaCard)和CFC(CompactFlashCard)。
MP3从单纯的播放MP3音乐发展到同时可以播放各种格式的数字音乐,MP3现在已经够播放除了MP3之外的WMA(WindowsMediaAudioCoding;
20:
1压缩倍数)和AAC(AdvancedAudioCoding;
1压缩倍数)格式等具有1/20压缩倍数的数字音乐。
(三)MP3的发展前景
MP3音乐数字放音系统经过短短的数年就已获得迅速的发展。
虽然目前MP3音乐的音质还不如高保真放声系统,但它有许多高科技特点,随着MP3音乐播放器性能的改进,价格的下降,它将结合到更多的数字产品中,如家用立体声MP3播放器,便携式PC机,掌上PC,数码相机,便携式DVD,车用MP3播放器,网络MP3播放器等等。
如果开发出直接在网上搜索MP3音乐文件并从网站上下载的专用设备将会更受欢迎,特别是MP3可兼作移动存储器使用,扩展了MP3的应用范围。
闪存和硬盘式MP3现在还处于平行发展的阶段,每种产品都有它独特的发展方向,现在的闪存MP3正在朝着一个多功能产品的方向发展。
如果将两款产品的优点结合在一起,使硬盘式MP3具有彩屏的功能,使浏览区域增大,再融合硬盘式MP3容量大的特点,相信其发展前景是非常可观的。
音乐以其特有的魅力得到大众的喜爱,尤其在网络,数字技术快速发展的今天,可以毫不夸张地说:
人们的生活已经离不开音乐。
MP3播放器无疑是近几年来消费类电子产品中最为成功的一类产品,带动了包括设计、资讯、生产、营销在内的整个产业链,也上演了形形色色的技术,品牌,价格,市场等多方面的比拼和会战。
同时也给消费者带来了方便,现在的MP3大部分都集成了包括U盘、收音、录音、电子词典、游戏和LINE-IN等功能,甚至有些MP3厂商已经开始把MP3和手机的功能集合在一起,这就是所谓的MP3手机。
产品越做越小,功能越来越多,使消费者的生活也越来越丰富多彩,现在硬盘式的MP3又在进一步的发展。
二、MP3的分类
(一)闪存MP3
闪存MP3就是内置闪存的MP3播放器,现在绝大多数MP3都是闪存式,优势是体积小,耗电较小。
闪存MP3,顾名思义是以闪存作为存储介质的MP3播放器。
闪存MP3作为一种非挥发性(即在断电的情况下也不会丢失数据,区别于常用的存储体内存断电后数据即丢失)的半导体存储芯片,具有体积小、功耗低、不易受物理损坏等优点,较之微硬盘有其特有的优势,是MP3播放器的理想存储介质之一。
(二)硬盘MP3
硬盘式MP3就是内置微型硬盘,用硬盘来存储文件的MP3播放器,常见的有使用1英寸、1.5英寸和1.8英寸硬盘的播放器。
硬盘式的优点是容量大,屏幕大,但是相应的产品体积也大,重量大,携带不太方便,与相同容量的闪存MP3相比,硬盘式的MP3更便宜。
5G容量的微硬盘MP3和1G容量的闪存MP3价格差不多。
硬盘MP3播放功能更加丰富,界面更加完善,操作更加灵活,可以支持更加复杂的文件系统具备文件管理、操作、检索等功能。
这样就对芯片的控制能力提出了更高的要求,需要支持运行更加复杂的软件。
同时由于采用硬盘作为存储介质,功耗的问题更加突出,而通过软件可以实现更加灵活的电源管理功能。
硬盘式MP3在大容量上还有很多发展空间,但它的弱点是体积大。
有些厂商已经开始将1英寸小硬盘用在硬盘式MP3上了。
如果给硬盘MP3加上更大的屏幕,以及视频解码等功能,一台便携式视频播放器就成型了。
其实日本目前已有相关的产品推出,硬盘MP3的前途不可限量,相信在不久的将来,硬盘MP3将取代部分的闪存MP3产品。
三、MP3音频压缩格式简介和相互转换
(一)MP3音频压缩格式
数字化音频格式的出现,是为了满足复制、存储、传输的需求。
从CD盘的存储开始,数字格式音频文件开始普及,但又产生了一个问题——存储体积上的限制,同时CD盘仍然存在磨损的现象,如果保存到硬盘上(相对存储时间更长),在存储介质(主要是硬盘)仍然昂贵的情况下,也不是好的解决方法。
而互联网的出现,更产生了远距离传输文件的要求,在带宽的制约下,缩小文件体积的要求变得更加强烈,这些都从外部因素上导致了有损压缩数字音频格式产生!
MP3播放器支持的音频格式不仅仅是MP3格式一种,除此之外,还有WMA、WAV、MP3Pro、ASF、AAC和VQF等,其中WMA格式以64kbps压缩时就能够达CD音质,而生成的文件大小只有相应MP3文件的一半。
这对只装配32MBFlashMemory的机型来说是相当重要的。
支持了WMA和RA格式,意味着FlashMemory空间无形中扩大了2倍。
在所有的MP3支持的音乐格式中最普遍的就是WAV、MP3、和WMA格式,其他的,要么不流行,要么体积太大,没什么实际意义。
1.WAV格式
WAV格式,是微软公司开发的一种声音文件格式,也叫波形声音文件,是最早的数字音频格式,被Windows平台及其应用程序广泛支持。
WAV格式支持许多压缩算法,支持多种音频位数、采样频率和声道,采用44.1kHz的采样频率,16位量化位数,跟CD一样,对存储空间需求太大不便于交流和传播。
采样率:
数码音频系统是通过将声波波形转换成一连串的二进制数据来再现原始声音的,实现这个步骤使用的设备是模数转换器(A/D转换器)它以每秒上万次的速率对声波进行采样,每一次采样都记录下了原始模拟声波在某一时刻的状态,称之为样本。
将一串的样本连接起来,就可以描述一段声波了,把每一秒钟所采样的数目称为采样频率或采率,单位为Hz(赫兹)。
采样频率越高所能描述的声波频率就越高。
对于每个采样系统均会分配一定存储位(bit数)来表达声波的振幅状态,称之为采样分辨率或采样精度。
每增加一个bit,表达声波振幅的状态数就翻一翻,即增加6db的动态范围,一个2bit的数码音频系统表达四种状态,即12db的动态范围。
以此类推,如果继续增加bit数则采样精度就将以非常快的速度提高,可以计算出16bit能够表达65536种状态,对应96db。
采样精度越高,声波的还原就越细腻。
2.MP3(CBR、VBR、ABR)格式
MP3应该算是目前使用用户最多的有损压缩数字音频格式了。
它的全称是MPEG(MPEG:
MovingPictureExpertsGroup动态图象专家组)AudioLayer-3,1993年由德国夫朗和费研究院和法国汤姆生公司合作发展成功。
早期的MP3编码采用的是固定编码率的方式(CBR),我们常看到的128kbps,就是代表它是以128kbps固定数据速率编码传输——你可以提高这个编码率,最高可以到320kbps,音质会更好,自然,文件的体积会相应增大。
因为MP3的编码方式是开放的,在这个标准框架的基础上自己选择不同的声学原理进行压缩处理,所以,很快由Xing公司推出可变编码率的压缩方式(VBR)。
它的原理就是利用将一首歌的复杂部分用高bitrate编码,简单部分用低bitrate编码,通过这种方式,进一步取得质量和体积的统一。
在VBR的基础上,发展出ABR算法。
ABR(AverageBitrate)平均比特率,是VBR的一种插值参数。
针对CBR不佳的文件体积比和VBR生成文件大小不定的特点独创了这种编码模式。
ABR在指定的文件大小内,以每50帧(30帧约1秒)为一段,低频和不敏感频率使用相对低的流量,高频和大动态表现时使用高流量,可以作为VBR和CBR的一种折衷选择。
3.WMA格式
WMA是WindowsMediaAudio的缩写,是微软力推的数字音乐格式。
WMA(WindowsMediaAudio)是微软在互联网音频、视频领域的力作。
WMA格式是以减少数据流量但保持音质的方法来达到更高的压缩率目的,其压缩率一般可以达到1:
WMA还在压缩比上进行了深化,它的目标是在相同音质条件下使文件体积可以变得更小(当然,只在MP3低于192kbps码率的情况下有效,实际上当采用LAME算法压缩MP3格式时,高于192kbps时普遍的反映是MP3的音质要好于WMA)。
应该说,WMA的推出,就是针对MP3没有版权限制的缺点而来——普通用户可能很欢迎这种格式,但作为版权拥有者的唱片公司来说,它们更喜欢难以复制拷贝的音乐压缩技术,而微软的WMA则照顾到了这些唱片公司的需求,可以预见,唱片业可能将全力支持WMA标准。
(二)音频压缩格式的转换
1.WAV→MP3
常见的转换工具是:
L3enc、MPEGLayer-3AudioCodec、RightClick-MP3、MP3creator。
这些是经常使用的工具,在当初将CD转换成MP3的过程中,都是首先将CD转换成WAV,接着再利用这些工具将WAV转换成MP3。
MP3Creator不仅仅可以将WAV转化成MP3,而且可以直接将CD里的音轨抓出来并编码为MP3,一般都选用它。
2.MP3→WAV
WAV在Windows的应用中非常广泛,可这些WAV文件却实在不好找!
当有一个MP3的音乐文件比较适合,这个时候就需要一个将MP3转换成WAV的工具。
这些工具主要有:
MP32WAVProfessional、Mp3towav、RightClick-MP3、DARTCD-Recorder、mp3decoder等等。
Mp3toWav()是一个将MP3转换为WAV的工具,主要特点如下:
1.支持截段转换。
也就是说我们可以将MP3中的任意的一小段转换为WAV,当然也支持全曲转换。
2.快速高效。
仅需原曲1/10不到的时间即可完成。
3.支持鼠标右键操作。
用户仅须在MP3文件上轻点右键,选择“转换到WAV”即可完成工作。
4.可将MP3文件转换到指定的文件夹。
5.SuperCool的界面,异常豪华。
6.允许所有用户将自己的MP3网站链接加入到程序并随之传播。
四、电路系统设计
(一)F62RMP3工作原理和系统框图
图1为F62RMP3基本构成框图,它主要以中央处理器(解码芯片)为核心构成。
解码芯片首先将歌曲文件从存储体(闪存芯片或微硬盘等介质)中读取出来,对信号进行解码;
最后把还原的模拟音频信号放大并通过低通滤波器滤波后输出给耳机,这样就可以听到美妙的音乐了!
图1MP3系统框图
五、各单元电路的设计
(一)主芯片(解码芯片)的选择
中央处理器(即解码芯片)是F62RMP3产品最为关键的部分,闪存MP3Player的音质一般和解码芯片密切相关。
优质的解码芯片能够在很大程度上弥补音频信号的损失。
同时解码芯片的性能也决定了在播高码流的MP3音乐时是否可以流畅的播放,是否会导致停滞或是失真的现象。
除此以外,解码芯片还决定了MP3Player是否能够对文件有较强的兼容性,如支持MP3以外的WMV、MP3pro、WAV等格式的音乐,当然也包括是否能够具有更好的录音效果。
由于传统的闪存式MP3播放器的音乐播放,解码功能都由解码芯片完成,在软件开发方面主要体现在产品的控制以
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 毕业设计 34 F62R MP3 音乐 播放 电路设计