基于單片機(jī)的音樂播放器設(shè)計

宗穎 張婷婷 葛耿育 樊瑾

摘要：本文以51單片機(jī)為控制核心設(shè)計一款具有多功能的MP3音樂播放器，可以從SD內(nèi)存卡或USB存儲介質(zhì)內(nèi)讀取音頻文件，實現(xiàn)播放、暫停、上下曲切換等功能，用液晶顯示屏作為歌曲信息顯示設(shè)備，可以顯示歌曲序號、總量、當(dāng)前音樂時長、音效、循環(huán)模式和音量大小的顯示，以滿足人們對不同功能模式下的音樂選擇和播放。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；音樂播放器；語音模塊；液晶屏

中圖分類號：TP912 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）33-0254-02

音樂播放器分為軟件類和硬件類兩種，軟件類音樂播放器一般指的是在PC機(jī)上由高級編程語言開發(fā)出來的應(yīng)用程序，可以是客戶端形式如國內(nèi)的酷狗、酷我和咪咕音樂等，也可以是嵌入在網(wǎng)頁中的播放器如網(wǎng)易音樂、蝦米音樂等；硬件類一般由單片機(jī)、存儲設(shè)備和語音模塊等組成的嵌入式一體機(jī)，便于攜帶和使用。本文所述的MP3音樂播放器由STC89C52RC單片機(jī)、BY8001-16P語音模塊和SD存儲卡等主要模塊組成，涉及硬件電路設(shè)計和軟件編程等內(nèi)容。

1 系統(tǒng)整體設(shè)計

本設(shè)計的整體設(shè)計方案框圖如圖1所示，主要包括單片機(jī)、液晶顯示屏、語音編解碼模塊、存儲模塊、按鍵模塊、揚聲器和電源模塊等。其中單片機(jī)檢測到按鍵模塊中不同的按鍵按下信號后，發(fā)送相應(yīng)的串口指令給語音編解碼模塊，并控制液晶顯示屏顯示相關(guān)信息。語音編解碼模塊接收到單片機(jī)發(fā)送過來的指令后，便從存儲模塊中讀取相應(yīng)的音樂格式文件，按照預(yù)先設(shè)置的播放模式和音樂風(fēng)格通過揚聲器進(jìn)行播放。

2硬件設(shè)計

硬件設(shè)計中包括器件的選型、芯片引腳分析和電路的整體設(shè)計。在MCU（單片機(jī)）的選型上，STC89C52RC單片機(jī)采用Intel公司的MCS-51內(nèi)核，是國產(chǎn)芯片，內(nèi)置程序存儲器容量較大，功能豐富，方便使用，引腳圖如圖2所示；液晶顯示屏選擇LCD1602，最多可以顯示兩行共32個字符，采用并行傳輸方式與單片機(jī)的P0端連接，由于該模塊經(jīng)典常用，本文不單獨列出其電路圖；語音編解碼模塊選用BY8001-16P，它是一款小巧的新型高品質(zhì)插卡MP3模塊[1]，采用BY8001-SSOP24 MP3主控芯片，支持MP3、WAV格式雙解碼，24位DAC輸出，動態(tài)范圍支持90dB，信噪比支持85dB，支持UART異步串口控制：支持播放、暫停、上下曲、音量加減、選曲播放、廣告插播等，內(nèi)置音量、曲目、EQ掉電記憶功能配置TF（Micro SD）卡座，可插卡更換語音內(nèi)容，最大支持32G內(nèi)存卡，支持讀取U盤，最大支持32G；也可通過USB數(shù)據(jù)線直接更換TF里面內(nèi)容[2，3]。自帶3W的功放，直接外接喇叭即可完成播放；客戶也可外接單、雙通道功放，標(biāo)準(zhǔn)2.54mm間距DIP16排針封裝，芯片引腳圖如圖3所示，本設(shè)計選用該模塊方便整個播放器的開發(fā)。

單片機(jī)對于語音編解碼模塊的控制要根據(jù)實際的引腳功能而定，可通過串口通信數(shù)據(jù)接收引腳P30與BY8001-16P語音模塊UART異步串口數(shù)據(jù)輸出引腳3（TX）相連接獲取媒體文件。若有按鍵按下，單片機(jī)則通過串口通信數(shù)據(jù)發(fā)送引腳P31與BY8001-16P語音模塊UART異步串口數(shù)據(jù)輸入引腳2（RX）相連接并通過引腳6（SPK1）和引腳7（SPK1）外接的小喇叭做出按鍵按下的相應(yīng)改變。其中引腳6（SPK1）和引腳7（SPK1）直接接小喇叭兩端，這兩根線表示音頻信號的輸出。一般是接2W/4Ω或者1W/8Ω以上喇叭，DP和DM引腳的功能是讀取U盤的內(nèi)容，具體引腳和功能說明如表1所示。

3 軟件設(shè)計

BY8001-16P語音模塊內(nèi)部設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)UART異步串口接口，與單片機(jī)的引腳通過串口交叉連接，單片機(jī)通過串口發(fā)送一個字節(jié)的編碼指令來控制該模塊實現(xiàn)各種功能的切換和實現(xiàn)，其中指令編碼的各個功能描述如表2所示。

鍵盤模塊的設(shè)計是通過手動按鍵來實現(xiàn)對MP3播放器的功能的切換[4-6]。本設(shè)計共采用8個按鍵按鈕。這八個按鍵按鈕編號為K1至K8，依次連接單片機(jī)的IO口（P10-P17共8個引腳），另一端接地。若有按鍵按下，單片機(jī)相應(yīng)的引腳會被置為低電平來顯示按鍵按下。其中，K1對應(yīng)上一曲，K2對應(yīng)下一曲；長按K1，音量增加，長按K2，音量減?。籏3對應(yīng)播放快進(jìn)；K4對應(yīng)播放快退；K5對應(yīng)暫停；K6對應(yīng)重復(fù)播放；K7對應(yīng)音效模式，包括流行音樂（POP）、搖滾（ROCK）、爵士（JAZZ）、原音（NO）、古典（CLASSIC）、低音效（BASS）六種音效模式，通過按鍵K7的按下實現(xiàn)切換不同的音效模式；K8對應(yīng)循環(huán)模式，包括隨機(jī)播放（RANDOM）、無循環(huán)（NO）、全盤循環(huán)（ALL）、文件夾循環(huán)（FOLDER）、單曲循環(huán)（ONE）五種循環(huán)模式，通過K8的按下來切換不同模式。

軟件的程序流程圖如圖4所示，當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)上電后進(jìn)行串口和LCD1602液晶屏的初始化，設(shè)置相關(guān)特殊功能寄存器的初始值，之后執(zhí)行音樂播放相關(guān)程序，并掃描按鍵模塊是否有按鍵按下，如果檢測到有按鍵按下，則執(zhí)行相對應(yīng)的程序。

4 總結(jié)

本文設(shè)計的基于STC89C52RC單片機(jī)控制、LCD1602液晶屏、BY8001-16P語音編解碼模塊、揚聲器、按鍵模塊和存儲模塊的MP3音樂播放器，實現(xiàn)了上一曲、下一曲、快進(jìn)、快退、音量加減、暫停、播放、重播、音效模式、循環(huán)模式的功能。同時可以顯示當(dāng)前播放歌曲序號、歌曲總數(shù)、當(dāng)前播放歌曲的時長、當(dāng)前播放歌曲的總時長、當(dāng)前處于的音效模式、循環(huán)模式、歌曲的音量（音量變化范圍為0至30級）等功能。經(jīng)過實驗測試，達(dá)到預(yù)期的效果，具有一定的實用價值。

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【通聯(lián)編輯：唐一東】