基于BY8001—16P的红外遥控音乐播放器

纪鹏

摘要：随着当今社会的快速发展，越来越多的产品需要单片机的支撑，在生活、生产的方方面面都能够看到单片机的身影。在大多数的使用单片机为核心的远程控制技术中红外遥控技术应用最为广泛。本次毕业设计题目是基于单片机的红外遥控音乐播放器的设计。音乐播放器主控芯片为STC89C51，利用红外遥控进行远程控制，使用扬声器发声，最终实现MP3音乐播放器的功能。本次毕业设计利用红外线进行点对点通信的技术，在室内近距离（小于10米的范围内）且不影响周边环境和干扰其他电器设备的情况下完成简单的音乐播放器的功能，包括播放、切换歌曲等内容，同时可以基于单片机的控制指令来对多种设备进行远程控制是本次毕业设计的实现目标。

关键词：MP3音乐播放器；红外系统；STC89C51

中图分类号：TN6 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）06-0098-02

1 电路系统设计

1.1 电路结构

根据功能实现目标，本次的设计由三个主要部分构成。

（1）单片机系统电路：主要是使用最小的元件组成的可以工作的最小系统的微处理器，或称为单片机的最小开发系统。对于51系列单片机，最小微处理器系统包括：微控制器、微控制器、时钟电路和微控制器复位电路。本设计中使用的单片机为STC89C51，晶振为12MHZ。复位电路由许多电容串并联构成。RST引脚显示高电平表示电路通电状态。如果出现RST引脚的高电平持续两个以上的机器周期时，复位程序启动。

（2）红外解码电路：通过单片机内部程序实现相应键值的解码，最终实现红外遥控的远程控制功能。

（3）显示和播放电路：通过液晶显示屏显示歌曲信息，具体的材料将使用1602液晶显示器来显示。回放电路由扬声器形成。

1.2 电路模块设计

1.2.1 红外电路设计

在这个设计中，使用了更实用的红外接收器HX1838器件，它主要集成在红外接收器件中，如信号放大处理，滤波处理和检测处理。该电路包括一个前置放大器和一个PIN。用相对可靠的环氧材料封装的二极管不易受外部环境的影响，并且可以防止输出非线性控制信号脉冲。该器件还配备低通滤波器，积分器和自动增益控制电路，以抑制生成的干扰信号和噪声。数据信号传输与干扰信号传输的区别主要在于载波频率，脉冲波长和占空比。为此设计选择的HX1838在这三个方面与NEC编码格式相匹配。

红外接收电路中，其原理是：红外传感元件HX1838模块将调制红外光信号，当载频中心频率（高达38khz）。瞬时变成电信号，然后放大，前置放大电路，自动过程控制信息，然后过滤信号通过高通滤波器。的范围和信号调制解调电路的干扰。在信号输出电路、放大输出端输出低电平，不接受一些载波电路在电路输出高电平。

1.2.2 BY8001-16P语音模块

（1）概述。BY8001-16P采用BY8001-SSOP24 MP3主控芯片，支持MP3、WAV格式双解码。模块内置TF卡座，可插卡进行更换语音内容；也可外接U盘或USB数据线连接电脑更换TF内容。该模块内置3W功放，可以直接驱动3W的喇叭，使用更方便。

（2）技术规格。24位DAC输出，动态范围支持90dB，信噪比85dB。支持15段语音一对一触发播放，IO口硬件选择8种触发方式。支持UART异步串口控制，支持播放、暂停、上下曲、音量加减、选曲播放等。

（3）模块管脚图。BY8001-16P管脚图见图1。

2 音乐播放器工作原理

2.1 编码过程

在音乐播放器中使用的最为常见的两种压缩方式：有损压缩，无损压缩。首先，压缩过程摒弃掉并不影响人们听歌效果的冗余信息，然后进一步压缩冗余代码。首先，信号被分解成称为帧的分量。每个组件持续少于一秒。其次，分析信号确定如何通过将比特流分配到“频谱能量分布”或整个音频频谱来生成最佳音频编码。由于其余的频谱使用相同的算法，因此可以在几次转换后对其进行高效编码。通过将信号分解成子带并独立处理子带，该步骤可以实现最佳结果。所有子带使用相同的算法，但不同之处在于分配的比特流的大小因使用不同的编码器而不同。第三，考虑确定每帧可分配的最大位数的数据速率。该步骤确定可用数据量和丢弃的数据量。每个帧的频率是所述人类听觉的声学的数学模板（数学模板编码器/存储在解码器的索引表）进行比较，以确定是否有任何频率被精确地再现，并且可以被丢弃或分配给一个频率更少的比特。第四，在霍夫曼编码之后，该过程转向采样额外的信息。霍夫曼编码与心理声学模型无关。只使用现有的压缩方法来获得额外的压缩比率。这让读者知道整个音乐播放器的编码过程如下：首先，使用所有心理心理模板有选择地删除大量数据，然后压缩其余数据以消除冗余。第二步不要删除数据。

2.2 解码过程

总的来说，音乐播放器系统的大部分工作都在解码部分。但是，普通用户主要播放音乐播放器文件，而不是制作它们。这里们将重点介绍解码过程。解码器不需要存储或使用人类心理声学理论，也不需要位分配过程。音乐播放器播放器只关心检查比特流的头部和频谱分布的数据帧以及它们一起存储的辅助信息，然后将这些信息重建为音频信号。从某种意义上说，播放器实际上是音乐播放器文件，播放列表和声卡的界面，并且它们被打包为解码音乐播放器比特流格式的相对简单的规则。

一些音乐播放器解码器比其他解码器占用更多的CPU时间，但它们测量的效率差异不会大于其他功能测量的差异。选择音乐播放器播放器与成本，可扩展性，音频质量和外观有关。

3 程序设计

3.1 红外解码程序

红外遥控器的基本原理：当按压红外遥控器的按钮时，遥控器发送第一完整全码，完成全码导频码，用户代码1，用户2的代码，数据代码，数据反转代码。其中，启动代码由9ms启动代码和4.5ms结果代码组成。系统代码和数据代码共32位。第一个16是用户识别码，用于识别不同型号的红外遥控器，以防止不同类型的遥控红外信号彼此交叉对话。确认完成后，控制器根據接收到的红外数据码实现相应的音乐播放器功能的操作。

3.2 播放及其顯示程序

当有数据请求时，程序先判断有无内部中断发生。发生请求中断时，数据读取失败。如果数据请求没有产生中断，请重新加载数据。中断产生后，进行下一个扇区的扫描。若下一个扇区的数据无需扫描，则数据被发送到解码器。所有扇区扫描完毕时，表示当前播放的歌曲结束，并读取下一首歌曲的数据；如果读取的数据超过一个扇区，则数据存储在另一个扇区中。并阅读该部门的数据。读取的数据被发送到解码器，解码由键盘控制。当键盘处于暂停状态时，解码器暂时不工作，等待再次按下暂停键以继续解码。在播放过程中，如果需要选择要播放的歌曲，按下选择按钮将结束当前播放的歌曲并进入所选歌曲的播放过程。

本次中，相应按键对应实现功如表1所示，其余按键没有设计对应实现功能：

参考文献

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[6]白国政.基于STC89C52便携式甲醛测试仪的研制[D].北京：清华大学，2014.

Abstract：With the rapid development of today's society， more and more products need the support of single chip microcomputer， and the appearance of single chip microcomputer can be seen in every aspect of life and production. In most of the control systems using single-chip microcomputer as the core， the infrared remote control technology is the most widely used in remote control technology. My topic is the design of infrared remote control music player based on SCM. The core of this graduation project is STC89C51， which remotely controls by infrared remote control， uses loudspeaker to sounding， and finally realizes the function of MP3 music player. This graduation design uses infrared light to point to point communication technology， in the indoor close range （less than 10 meters） and does not affect the surrounding environment and disturb other electrical equipment. It is the goal of the graduation design to complete the function of a simple music player， including playing， switching the songs， and so on. It can be based on the control instruction of the single chip computer to control a variety of equipment.

Key words：MP3 music player；infrared system；STC89C51