青岛大学本科生毕业论文（设计）
前 言
世界上首台便携式MP3播放器由韩国世韩(Seahan)公司于1998年率先推出，从此这个新奇的产品就成为了业界乃至大众媒体关注的一个热门话题。人们还仿照日本索尼(Sony)公司出品的随身听WalkMan、DiscMan等，还给MP3播放器起了个名：Mpman。它使用芯片或卡作为存储媒介，无需传统的转动部件，彻底摆脱了磁带和光盘的束缚。因此，MP3播放器可以做的更小巧、更抗震和更省电。从此MP3播放器成为了业界的宠儿。更有人大胆预言：MP3播放器将在五年内彻底占有CD机的市场。然而实际上，随着技术的推进，和市场需求的激增，MP3播放器用了大概十年的时间解决了技术水准、音频质量、版权保护、产品价格、发行方式及消费心理等多方面的因素，基本淘汰了CD播放器[1]。
作为电子技术与数字音响技术的结合，MP3播放器在推出后的几年由于技术的成熟，门槛逐渐放低，制造商大多为名不见经传的带有计算机背景的小公司，于是这为众多的中小电子制造商带来了商机。经过几年的不断发展，然而市场并不如人们当初预计的那样，随着现代通讯产业的飞速发展，特别是手机行业的兴起，功能不断的完善，音、视频播放已成为掌上设备必备的功能之一，现在除了个别树立了品牌效应大厂家，还在做MP3的小厂家已成为廉价的代名词，一款单纯的音频播放器成本价已经控制在10元左右，技术已经相当成熟，作为一名电子专业的毕业生，已经完全可以设计出一款自己的MP3。
本设计旨在运用单片机的控制功能，移植FAT32文件系统到8位单片机，通过读/写SD卡，将音频文件(MP3、WMA、MIDI等)送到音频解码器解码，或文本文件(TXT)送显到液晶显示器，从而实现音频文件的播放和文本的浏览，设计完成一款实用的多媒体浏览器，主要适用于工业、交通等场合。
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第1章 设计内容
本章基于系统软、硬件设计的基本原理和设计要求，本着易实现、运行稳定、价格低廉的原则，提出设计任务。硬件部分由单片机模块、液晶显示模块、音频解码器模块和SD卡模块等四大部分组成。其中，单片机主要起控制作用，具体控制有：对SD卡的读写操作；对音频解码器的控制；使液晶显示模块实现对文字、图片等内容的显示；以及键盘输入实现人机交互等。
1.1 系统设计任务
本设计的主要任务是设计一个具有音频播放功能和文本浏览功能的电子设备。对于音频播放部分，能够播放常见格式如mp3、wmv等格式的音频文件，且要求音频文件存储于SD卡中，所以能够实现播放大量任意音频文件的功能；对于文本浏览部分，可以阅读txt格式的文本文件，同样在SD卡中可以存储大量的文本文件以供阅读，文本文件的阅读通过液晶进行显示。在以上基本功能的基础上，能够实现时钟的调节与显示、温度的测量与显示以及使用一些简单的按键操作进行娱乐游戏如俄罗斯方块等。
1.2 总体设计方案论证
目前主流的可以实现音频文件播放和文本文件浏览的硬件平台有三种：基于ARM平台、基于DSP平台、基于单片机平台，以下分别对三种平台的优缺点就行论证：
ARM平台：目前主流的智能手持设备都是基于ARM平台，解决方案一般为ARM平台+LINUX操作系统，设计的产品功能强大，但硬件价格较为昂贵，本设计要求设计一个具有音频播放功能和文本浏览功能的电子设备，适用于工业、交通等非专业场合，本着价格低廉的原则，排除该方案。
DSP平台：目前DSP平台主要用于专业音、视频处理和复杂算法的实现，应用场合一般较为专业，本设计原理较为简单，本着易实现的原则，不采用该方案。
单片机平台：目前单片机的应用非常广泛，例如智能家居领域、工业自动化领域、智能仪器仪表、汽车电子与航空电子系统等。对于单片机的应用，首先应该是它的控制功能，而单片机正是具有体积小、功耗低、价格低廉以及控制功能强等优点，所以本设计基于单片机平台。
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1.3 音频播放方案论证
基于单片机的音频播放实现方案一般有两种：①：采用专用的带有音频处理功能的单片机；②：采用单片机+音频解码器的方案。
采用专用的带有音频处理功能的单片机，例如凌阳单片机，可以实现简单的音频处理，但是单片机的资源相对比较贫乏，不能实现播放大量任意音频文件的功能。
采用单片机+音频解码器的方案可以释放单片机的资源，音频解码的工作可以交给音频解码器处理，单片机只用于控制，可以实现其他功能。本设计采用此方案。
1.4 文本浏览方案论证
基于单片机的文本文件浏览实现方案为：单片机+液晶显示器。而液晶显示器分为两种：带字库和不带字库。不带字库的液晶显示器用来显示中文字符比较麻烦，需要外加字库芯片，实现较为复杂，而带字库液晶解决了这一问题，但是也有不足：固定的字库只能显示固定编码的字符，若文本采用不同的编码，则无法显示。综合考虑采用带字库液晶。
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第2章 设计思路
2.1 总体设计
本设计主要由单片机模块、液晶显示模块、音频解码器和SD卡模块等四大部分组成，如图2.1所示：
VS1003音频解码器用户SD卡模块MCUSTC12C5A60S2LCD12864DS1302时钟、DS18B20温度传感器等
图2.1 总体设计框图
整个系统使用单片机作为控制器，通过单片机软件编程，对外部功能模块进行控制，进而实现整个设计的功能。设计构成主要包括：
(1) 单片机控制功能：单片机主要起控制作用，具体控制有：对SD卡的读写操作；对音频解码器的控制；使液晶显示模块实现对文字、图片等内容的显示；以及解码键盘输入实现人机
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交互等。
(2) 音频解码功能：音频解码使用专用的音频解码器，音频解码器在单片机的控制下，对输入的音频文件数据进行解码，转换为模拟的音频信号输出，完成音频解码功能。
(3) 文本浏览功能：液晶显示器采用带字库12864液晶，单片机送显文本文件到液晶，实现电子书功能，通过键盘人机交互实现俄罗斯方块游戏。
(4) SD卡模块功能：SD卡主要用来存储音频文件和文本文件，SD卡作为一种大容量的存储设备，可以存储大量的音频和文本等文件，SD卡模块在单片机的控制下，将存储的音频文件通过音频解码器进行播放、将存储的文本文件通过液晶显示模块进行显示。
(5) 万年历功能：采用时钟芯片DS1302和温度传感器DS18B20实现时间显示和温度显示 (6) 人机交互功能：单片机通过按键检测，进行人机交互，实现其他功能的具体操作和俄罗斯方块游戏的控制。
2.2 控制部分设计
控制部分单片机选用深圳宏晶科技公司的增强型8051内核单片机STC12C5A60S2，速度远大于传统单片机，该单片机采用3.3V-5V供电，片内集成60KB程序Flash、1KB数据Flash(EEPROM)、1280字节RAM、两个16位定时/计数器、44根I/O口线(PDIP封装)、一个硬件SPI接口、两个UART全双工异步串行口、八路10位高速ADC、两个PWM/可编程计数器，而且内部集成了MAX810专用复位电路和硬件看门狗等资源，是8位CPU中功能最为强大的处理器之一[2]，芯片如图2.2.1所示：
图2.2.1 STC12C5A60S2外观图
2.2.1 单片机主要功能特性
主要功能特性： 1、CPU字长为8位；
2、40个引脚，采用PDIP-40封装；
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