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摘 要： 主要介绍一款基于Crotex3内核的MP3播放器。Cpu采用STM32F103系列微处理器，音乐解码芯片采用凌通公司的DS250—103A音乐解码芯片。通过MPU6050六轴运动处理组件收集加速度信息，利用不同方向加速度信息控制MP3音乐的切换。利用光敏电阻获取外界光信息，控制播放器音量输出的大小。
关键词： MP3播放器；MPU6050；光敏电阻
0 引言
三维感光音乐播放器正是在不断需要新鲜事物刺激眼球的背景下应运而生。所谓三维感光音乐播放器，一改往常通过按键或触摸屏对播放器进行控制的方式，而选择通过感应光照强度以及位置的改变，从而进行对音乐间的切换。通过外界自然光强度控制播放音量大小。使得产品拥有更人性化的操作，同时也增强了操作中的趣味性，为用户带来更好的娱乐体验以及更完美的音乐体验。
1 硬件设计思路
此款产品主要由光敏电阻模块、六轴传感器模块、主控芯片模块、音乐解码芯片模块、SD卡模块、音频输出模块、电池模块、USB模块这八部分组成。
利用光敏电阻感知播放器所处环境的光强程度，根据光强程度来控制音乐的音量以及节奏，并且利用六轴传感器感知播放器的位置以及位置变化的加速度值，根据六轴传感器的信息来决定播放器播放音乐的顺序。
播放器的音乐存储在SD卡中，方便SD卡中的音频文件更换。播放器采用锂电池充电，播放器内置锂电池充电管理电路。
1.1 CPU模块
作为播放器的核心处理器，STM32F103系列微处理器是首款基于ARM Crotex3M体系结构的32位标准RISC（精简指令集）处理器，提供很高的代码效率，在通常8位和16位系统的存储空间上发挥了ARM内核的高性能。该系列微处理器工作频率为72MHz，内置高达128K字节的Flash存储器和20K字节的SRAM，具有丰富的通用I/O端口。
作为最新一代的嵌入式ARM处理器，它为实现MCU的需要提供了低成本的平台、缩减的引脚数目、降低的系统功耗，同时提供了卓越的计算性能和先进的中断响应系统。丰富的片上资源使得STM32F103系列微处理器在多种领域如电机驱动、实时控制、手持设备、PC游戏外设和空调系统等心都显示出了强大的发展潜力。
1.2 音乐解码模块
此款播放器中的音乐解码芯片采用的是凌通公司生产的GPDS250A音乐解码芯片。它支持U盘、MMC、SD卡的播放。可直接使用5V电源，利用集成的4052可输出3.3V稳压电源，可省去外部的稳压芯片，使外围成本更低。内置外部音源通道，可调节外部音源声量。支持MP3音乐格式支持USB Host 2.0Full Speed协议。可直接播放U盘和SD卡中的MP3歌曲。体积小，可方便加装或集成到传统的有源音箱内部。
凌通芯片的2号管脚V50_REG为电池输入管脚，接电池，并通过1号管脚VREG33输出3.3V电压。24号管脚VAC_R，26号管脚VAC_L分别为右声道和左声道音频解码输出连接耳机，其中VAC_R通过8002（经过10K电阻和0.39uf电容连接8002—IN管脚）功率放大连接连接扬声器。35号管脚FB，37号管脚PWM连接反馈电路通过FB的反馈PWM输出控制信号使反馈电路稳定输出5V电压。39号管脚SDCMD，40号管脚SDCLK，41号管脚SDD0，43号管脚SDCD_INT2分别连接SD卡的CDM管脚、CLK管脚、DAT0管脚和CD管脚。47号管脚DN、48号管脚DP分别连接USB的3号管脚和2号管脚。
1.3 重力感应模块
通过获取Mpu6050得到的加速度方向信息实现音乐切换的功能。MPU—6050为全球首例整合性6轴运动处理组件，相较于多组件方案，免除了组合陀螺仪与加速器时之轴间差的问题，减少了芯片的体积。MPU—6050整合了3轴陀螺仪、3轴加速器，可由第二个I2C端口与其他的加速器、磁力传感器、或其他传感器的数位运动处理（DMP：Digital Motion Processor）硬件加速引擎连接，收集其他芯片数据并将所有信息汇总后通过一个主要的I2C端口向应用端输出完整的9轴融合数据。
1.4 光敏电阻模块
播放器利用光敏电阻得到环境光强信息。利用光敏电阻与另一电阻组成的分压电路的输出电压来得到环境光强信息。利用STM32F103的模数转换器来完成输出电压的测量，模数转换器的控制方式采用DMA的方式进行控制，加快系统响应速度。每次开机时都读取当前环境的光强信息，并将此信息作为该次播放时的基准，将之后的所有光强信息与此基准进行对比，避免了在不同强度环境光下播放器音量大小不定的情况。
1.5 电源管理模块
关于电源方面，采用BQ2057电源管理芯片。该系列是美国TI公司生产的先进锂电池充电管理芯片，BQ2057系列芯片适合单节（4.1V或4.2V）或双节（8.2V或8.4V）锂离子（Li—Ion）和锂聚合物（Li—polymer）电池的充电需要，利用该芯片的7号管脚CC（充电控制输出端）来控制输出的电流大小以达到控制电池充电速度的目的。
1.6 音频输出模块
音频输出采用的HXJ8002是一个单通道3W、BTL桥连接的音频功率放大器.它能够在5V工作电压，3?负载，提供THD<10%、平均值为3W输出功率。HXJ8002是为提供大功率，高保真音频输出而专门设计的。极少的外部元件从而简化了线路设计。
节省了电路板空间、降低了生产成本，并且能工作在低电压条件下（2.0V—5.5V）。HXJ8002不需要耦合。电容，自举电容或者缓冲网络，所以它非常适用于小音量和低重量的低功耗系统中。
2 结束语
由上述模块共同组成一个无需按键操作MP3播放器。通过加速度感应控制歌曲间的切换，通过感应环境光强度自动改变播放器播放音量等功能。本产品一改以往有CPU读取文件，再由解码芯片进行音频解码的形式。而是由DS250直接从SD卡读取文件并进行解码，加快系统响应速度，使之运行更加快速灵敏，更加可靠的同时可以获得刚好的音乐质量。
由市教委“PXM2012_014224_000055教育教学—本科生科学研究计划项目”经费支持。
参考文献：
[1]阎石等，数字电子基础第五版[M].北京：高等教育出版社，2005.
作者简介：
王明轩，北京信息科技大学自动化学院电气工程系电气0902学生；熊鸣，北京信息科技大学自动化学院电气工程系教师。
关键词： MP3播放器；MPU6050；光敏电阻
0 引言
三维感光音乐播放器正是在不断需要新鲜事物刺激眼球的背景下应运而生。所谓三维感光音乐播放器，一改往常通过按键或触摸屏对播放器进行控制的方式，而选择通过感应光照强度以及位置的改变，从而进行对音乐间的切换。通过外界自然光强度控制播放音量大小。使得产品拥有更人性化的操作，同时也增强了操作中的趣味性，为用户带来更好的娱乐体验以及更完美的音乐体验。
1 硬件设计思路
此款产品主要由光敏电阻模块、六轴传感器模块、主控芯片模块、音乐解码芯片模块、SD卡模块、音频输出模块、电池模块、USB模块这八部分组成。
利用光敏电阻感知播放器所处环境的光强程度，根据光强程度来控制音乐的音量以及节奏，并且利用六轴传感器感知播放器的位置以及位置变化的加速度值，根据六轴传感器的信息来决定播放器播放音乐的顺序。
播放器的音乐存储在SD卡中，方便SD卡中的音频文件更换。播放器采用锂电池充电，播放器内置锂电池充电管理电路。
1.1 CPU模块
作为播放器的核心处理器，STM32F103系列微处理器是首款基于ARM Crotex3M体系结构的32位标准RISC（精简指令集）处理器，提供很高的代码效率，在通常8位和16位系统的存储空间上发挥了ARM内核的高性能。该系列微处理器工作频率为72MHz，内置高达128K字节的Flash存储器和20K字节的SRAM，具有丰富的通用I/O端口。
作为最新一代的嵌入式ARM处理器，它为实现MCU的需要提供了低成本的平台、缩减的引脚数目、降低的系统功耗，同时提供了卓越的计算性能和先进的中断响应系统。丰富的片上资源使得STM32F103系列微处理器在多种领域如电机驱动、实时控制、手持设备、PC游戏外设和空调系统等心都显示出了强大的发展潜力。
1.2 音乐解码模块
此款播放器中的音乐解码芯片采用的是凌通公司生产的GPDS250A音乐解码芯片。它支持U盘、MMC、SD卡的播放。可直接使用5V电源，利用集成的4052可输出3.3V稳压电源，可省去外部的稳压芯片，使外围成本更低。内置外部音源通道，可调节外部音源声量。支持MP3音乐格式支持USB Host 2.0Full Speed协议。可直接播放U盘和SD卡中的MP3歌曲。体积小，可方便加装或集成到传统的有源音箱内部。
凌通芯片的2号管脚V50_REG为电池输入管脚，接电池，并通过1号管脚VREG33输出3.3V电压。24号管脚VAC_R，26号管脚VAC_L分别为右声道和左声道音频解码输出连接耳机，其中VAC_R通过8002（经过10K电阻和0.39uf电容连接8002—IN管脚）功率放大连接连接扬声器。35号管脚FB，37号管脚PWM连接反馈电路通过FB的反馈PWM输出控制信号使反馈电路稳定输出5V电压。39号管脚SDCMD，40号管脚SDCLK，41号管脚SDD0，43号管脚SDCD_INT2分别连接SD卡的CDM管脚、CLK管脚、DAT0管脚和CD管脚。47号管脚DN、48号管脚DP分别连接USB的3号管脚和2号管脚。
1.3 重力感应模块
通过获取Mpu6050得到的加速度方向信息实现音乐切换的功能。MPU—6050为全球首例整合性6轴运动处理组件，相较于多组件方案，免除了组合陀螺仪与加速器时之轴间差的问题，减少了芯片的体积。MPU—6050整合了3轴陀螺仪、3轴加速器，可由第二个I2C端口与其他的加速器、磁力传感器、或其他传感器的数位运动处理（DMP：Digital Motion Processor）硬件加速引擎连接，收集其他芯片数据并将所有信息汇总后通过一个主要的I2C端口向应用端输出完整的9轴融合数据。
1.4 光敏电阻模块
播放器利用光敏电阻得到环境光强信息。利用光敏电阻与另一电阻组成的分压电路的输出电压来得到环境光强信息。利用STM32F103的模数转换器来完成输出电压的测量，模数转换器的控制方式采用DMA的方式进行控制，加快系统响应速度。每次开机时都读取当前环境的光强信息，并将此信息作为该次播放时的基准，将之后的所有光强信息与此基准进行对比，避免了在不同强度环境光下播放器音量大小不定的情况。
1.5 电源管理模块
关于电源方面，采用BQ2057电源管理芯片。该系列是美国TI公司生产的先进锂电池充电管理芯片，BQ2057系列芯片适合单节（4.1V或4.2V）或双节（8.2V或8.4V）锂离子（Li—Ion）和锂聚合物（Li—polymer）电池的充电需要，利用该芯片的7号管脚CC（充电控制输出端）来控制输出的电流大小以达到控制电池充电速度的目的。
1.6 音频输出模块
音频输出采用的HXJ8002是一个单通道3W、BTL桥连接的音频功率放大器.它能够在5V工作电压，3?负载，提供THD<10%、平均值为3W输出功率。HXJ8002是为提供大功率，高保真音频输出而专门设计的。极少的外部元件从而简化了线路设计。
节省了电路板空间、降低了生产成本，并且能工作在低电压条件下（2.0V—5.5V）。HXJ8002不需要耦合。电容，自举电容或者缓冲网络，所以它非常适用于小音量和低重量的低功耗系统中。
2 结束语
由上述模块共同组成一个无需按键操作MP3播放器。通过加速度感应控制歌曲间的切换，通过感应环境光强度自动改变播放器播放音量等功能。本产品一改以往有CPU读取文件，再由解码芯片进行音频解码的形式。而是由DS250直接从SD卡读取文件并进行解码，加快系统响应速度，使之运行更加快速灵敏，更加可靠的同时可以获得刚好的音乐质量。
由市教委“PXM2012_014224_000055教育教学—本科生科学研究计划项目”经费支持。
参考文献：
[1]阎石等，数字电子基础第五版[M].北京：高等教育出版社，2005.
作者简介：
王明轩，北京信息科技大学自动化学院电气工程系电气0902学生；熊鸣，北京信息科技大学自动化学院电气工程系教师。