1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

随着人们物质生活水平的提高，人们越来越注重精神生活的满足，热衷于在消费中寻求快乐和娱乐体验。音乐作为人类娱乐生活的重要组成元素，一直以来都备受关注。纵观音乐播放产品的发展史，从收音机到唱片机到Walkman再到现在主流音乐播放产品MP3，每一次音乐播放产品的发展都是突破和创新的结果。造型时尚、小巧便携、可免费下载歌曲的MP3播放器的流行，为人类的娱乐生活提供了时尚便利的道具。

同时伴随着科学技术的发展，带数字语音功能的嵌入式终端类产品在日常生活中得到了广泛的使用，这也促进了与该功能相关的数字音频压缩技术的发展，在数字音频压缩技术中，MP3的设计与实现以其优异的性能得到了广泛的使用。现在，具备MP3功能已成为嵌入式终端类产品的发展趋势之一。

常见音乐文件格式也是多种多样的。

其中以下三种应用的范围比较广泛：

1、MP3格式

MP3的全称是Moving Picture Experts Group Audio Layer III。是一种音频压缩技术，由于这种压缩方式的全称叫MPEG Audio Layer3，所以人们把它简称为MP3。

2、WMA格式

WMA的全称是Windows Media Audio，是微软力推的一种音频格式。

3、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。

其它音乐文件格式：

4、ASF格式

ASF的全称是Advanced Streaming Format，是微软所制订的一种媒体播放格式，适合在网络上播放。

5、AAC格式

AAC实际上是高级音频编码的缩写。AAC是由Fraunhofer IIS-A、杜比和AT amp;T共同开发的一种音频格式，它是MPEG-2规范的一部分。

6、Mp3Pro格式

Mp3Pro是Mp3编码格式的升级版本

7、VQF格式

VQF格式是由YAMAHA和NTT共同开发的一种音频压缩技术。

8、FLAC格式

FLAC即是Free Lossless Audio Codec的缩写，中文可解为无损音频压缩编码。

9.APE格式

APE是目前流行的数字音乐文件格式之一。与MP3这类有损压缩方式不同，APE是一种无损压缩音频技术。

10.MID格式

MIDI是英语Music Instrument Digital Interface 的缩写，翻译过来就是”数字化乐器接口”。

11.OGG格式　　

Ogg全称应该是OGG Vobis(ogg Vorbis) 是一种新的音频压缩格式，类似于MP3等现有的音乐格式。但有一点不同的是，它是完全免费、开放和没有专利限制的。

12.M4A格式

M4A是MPEG4音频标准的文件的扩展名。在MPEG4标准中提到，普通的MPEG4文件扩展名是.mp4。

13.eAAC 　　

eaac 格式是新一代应用于手机的最优化的音乐格式。eaac 的扩展名为M4A。它可以接近CD的音质，比MP3格式所占存储空间更小。

在当今的应用范围内，CD格式无疑是音质最好的，可以说是基本上无损抓音频，但其缺点也比较明显，就是不能直接复制，对使用者来说无疑增添了麻烦；WAV格式的声音文件质量和CD相差无几，也是目前PC机上广为流行的声音文件格式，几乎所有的音频编辑软件都能识别WAV格式，但由于是微软公司开发，因此成本相较而言略大；MIDI则对应于.mid格式，最大用处是在电脑作曲领域，专业性较强，因此使用范围便很有局限性；WMA格式是来自于微软的重量级选手，后台强硬，音质要强于MP3格式，更远胜于RA格式，它和日本YAMAHA公司开发的VQF格式一样，是以减少数据流量但保持音质的方法来达到比MP3压缩率更高的目的，虽然现在网络上还不是很流行，但是在微软的大规模推广下已经是得到了越来越多站点的承认和大力支持，在网络音乐领域中直逼.mp3，在网络广播方面，也正在瓜分Real打下的天下。因此，几乎所有的音频格式都感受到了WMA格式的压力，WMA格式的缺点则是兼容性稍弱而且易出文件毁坏的问题；MP3音乐的版权问题也一直是找不到办法解决，因为MP3没有版权保护技术，说白了也就是谁都可以用。用.mp3格式来储存音乐文件，一般只有.wav文件的1/10，而音质要次于CD格式或WAV格式的声音文件。但由于其文件尺寸小，音质好；所以在它问世之初还没有什么别的音频格式可以与之匹敌，因而为.mp3格式的发展提供了良好的条件。虽然MP3格式的音质没有WMA格式的好，但由于其兼容性强，应用范围广泛，因此在本设计中，主要采用MP3格式来存放音乐文件也是考虑到其以上优点以及文件来源的实用性和可靠性。

而选用单片机作为实现功能的载体则出自于以下原因：

单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。

基于单片机的音乐播放器可应用于mp3，mp4，扩音器等很多方面，并可作为很多系统的辅助功能，作为单片机的重要硬件资源之一，利用定时器可以产生各种固定频率的方波信号，也可以产生包括”Do”、”Re”、”Me”等音阶在内的各种频率声音。将各个音阶连接在一起，便可组成一支曲子或是演奏一段旋律。基于这个思想，在此设计了一款特殊的”音乐播放器”，本播放器可实现播放、暂停、复位等功能。为了体现乐曲播放过程中的文字显示效果，增加了1个 LED屏，可以简单的显示正在播放的音乐名称。由于时间及条件限制，本设计实现了一种简单的音乐播放器，其核心器件采用51单片机，本播放器具有电路简单，功能实用，易于拓展等特点。在此基础上，可以添加按键，实现切换歌曲，时间显示，录放音等功能。

特别的，需要清楚了解的是录音即是将声音信号记录在媒质上的过程。将媒质上记录的信号重放出声音来的过程称为放音。录音和放音两过程合称录放音。常见的有唱片录放音，磁带录放音和光学录放音。就录放音制式而言，有单声道和立体声录放音之分。单声道录放音过程包括传声器拾音、放大、录音，再由单个放大器和扬声器系统重放。双声道立体声录放音是基于人的双耳定位效应和双声源听音效应，由双声道系统完成记录和重放声音的过程。

基于以上背景和原因，本次以51单片为基础，使用扬声器，LED显示电路以及按键等元器件设计了一款带有录音功能的音乐播放器，大致功能表现为将存入的音乐通过开关和按键开始播放，而且可以按键任意切换到上一首/下一首存入的乐曲，随时实现播放暂停，歌曲信息在LED屏上显示，通过录音芯片录入的声音也能通过扬声器播放出来。

系统的结构图如下所示：

存储电路（与51单片机相连）

∧

ㄧ

ㄧ

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音频系统＜――＞51单片机＜――＞电源系统

∧

ㄧ

ㄧ

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（与51单片机相连） /

调试接口，录音电路

作为一套基于单片机的录放音系统，该系统可以把想要播放的音乐存入存储芯片中，或者通过录音功能录入语音，音乐或语音存储成功后，可以通过按键实现各自的功能，也能通过显示屏显示相关的信息。

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

总体来讲该系统包括51单片机，电源系统，音频系统，存储电路与接口电路，其中存储电路用于存放乐曲，接口部分可用于连接外部电源及烧入程序，电源部分负责为整个系统供电，音频系统则与51单片机一起实现具体的功能。

具体上整个系统大致可以分为六个模块，分别为51单片机模块，电源模块，音频播放模块，存储模块，调试接口模块以及录音模块。