2051單片機+SD卡+3310LCD=音樂播放器(附全套制作資料)

ID:51654 · 發表于 2013-7-10 01:56

本帖最后由 zhu123 于 2013-7-11 07:24 編輯

本作品是參考了51hei論壇上幾位強人的帖子才完工，把他們的程序給整合了了一下為我所有呵呵，這個小玩意，采用 ATMEL 的傳統51MCU作主控制芯片，加上SD卡和顯示屏，就可以作簡單的音樂播放器了，雖然音質不怎么樣，不過作為DIY還是蠻有樂趣，希望大家喜歡。
沒有采用FAT文件系統，只是按扇區讀取SD卡，由于2051資源有限，改為4051有望可以操作FAT，但目前程序還在不斷完善中。
128byte怎樣讀取512byte的扇區數據？可以采用邊讀邊播放的方式，就能解決。音樂文件是32KHz取樣率的WAV文件，所以和HIFI就沾不上邊了。
程序是用C來編寫，以方便交流，資料整理中，完善后再上傳。

還是有就視頻文件，順便聽聽音質。

無法在線觀看的話點擊此處下載視頻：http://www.zg4o1577.cn/f/bofangqi.avi

下面是測試用的HEX文件，由于部分顯示數據在SD卡中，所以SD卡需要存入一個特別的文件，然后把格式為32KHZ，8bit，單聲的WAV文件存入即可。
點擊此處下載：

sdka.rar (2.45 KB, 下載次數: 553)

添加內容：
播放器升級預告，增加FAT32文件系統，也就是可以隨意增減音樂文件，不必按連續的儲存空間存放文件，允許有文件碎片，同時也不再需要在SD卡內存放一個經特殊制作系統文件。
硬件沒改變，只是軟件升級，雖然增加了FAT32部分代碼，但總代碼量仍在2K以內，89C2051能裝得下。
測試基本通過，上傳升級版的整套工程文件，以及SD內的示范文件：

播放器源碼 SD卡內示范文件.rar (429.28 KB, 下載次數: 908)

由于水平有限，程序可能還有很多不完善的地方，希望51hei論壇的壇友多提意見。特別是SD卡驅動和FAT32文件系統，本人理解并不深入，程序對各種SD卡的兼容性未作詳細測試，有可能出現某些SD卡不能播放的情況。對SD卡的基本要求是文件系統為FAT32格式，暫不支持FAT16；SDHC高速卡也不支持。

ID:51024 · 發表于 2013-7-10 08:25

這確實很強悍，希望能解釋一下電路

ID:51654 · 發表于 2013-7-10 08:33

wangyin 發表于 2013-7-10 08:25
這確實很強悍，希望能解釋一下電路

R1、C1 組成LCD的上電復位電路。
R2~R4是上拉電阻，雖然2051的IO有內部的弱上拉，但這三個IO是LCD接口與鍵盤接口復用，需要上拉強一點。
R5、R6、Q1組成OC輸出的反相器，當SCE為高電平時，三極管導通，鍵盤使能，LCD通信中止；當SCE為低電平時，LCD通信使能，鍵盤斷開。需要注意的是圖中左右兩鍵沒加隔離二極管，不要同時按下，否則引起顯示錯亂。
R2~R6的參數不要大幅度改動，這些參數是經過計算得到一個比較合適的值。
晶振、C3、C5沒什么好說，這些都單片機系統必需的。
R7、R8是P1.0和P1.1的上拉電阻，因為這兩個口是開漏輸出。
R9~R24組成R2R型DAC，選取50K/100K是因為2051輸出高電平的帶載能力差，電阻太小將導致DAC線性變差。這里的電阻最好用1%的金屬膜電阻，以改善DAC的線性度。50K電阻是非標電阻，這里用51K和2.7M電阻并聯代替。
C6是高頻濾波電容，以減少DAC輸出的高頻噪聲。
C7是輸出耦合電容，連接LINE OUT輸出端子，輸出阻抗較高，50K，只能接功放機或有源音箱。如果接耳機，需加一級放大，可以用運放做跟隨器，或用TDA2822功放IC，能帶個小嗽叭。

ID:51663 · 發表于 2013-7-10 08:35

//由于部分顯示數據在sd卡中，所以sd卡需要存入一個特別的文件//
那個是特別文件還不明白你的意思

ID:51654 · 發表于 2013-7-10 08:48

longdi 發表于 2013-7-10 08:35
//由于部分顯示數據在sd卡中，所以sd卡需要存入一個特別的文件//
那個是特別文件還不明白你的意思

是一個存放歌曲名稱、歌手名稱、歌曲首址和長度的文件，2051只有2K ROM，不可能把整個中文字庫存進ROM內，只能存在SD卡中，以圖片形式存貯，需要時讀入。哪位能用VB或VC做一個轉換工具自動生成一個playlist.dat就方便了。

ID:51663 · 發表于 2013-7-10 08:49

請問，老大，你這個屏多少錢買的啊？？？

ID:51654 · 發表于 2013-7-10 08:50

longdi 發表于 2013-7-10 08:49
請問，老大，你這個屏多少錢買的啊？？？

這是舊手機上拆的，淘寶大約10元以下。

ID:51024 · 發表于 2013-7-10 08:50

樓主，我想問一下你之前說的用電源線驅動595然后帶3個數碼管。
我現在已經知道如何用單線驅動595，然后用QH腳驅動三極管控制2個數碼管，再用595的QH'腳控制第3個數碼管（剛焊電路，還沒驗證，但原理是這樣的吧？）。
我想知道的是如何把這些信號加到電源上，謝謝了。
還有，我現在是3個數碼管，2個按鍵，能用1個IO實現嗎？我用2個可以，1個想不出來。

ID:37685 · 發表于 2013-7-11 07:04

本帖最后由 a119 于 2013-7-11 07:46 編輯

樓主，用你提供的SD卡內示范文件也是一樣，就是一開始時出現了一秒鐘一約而過的雜音，
顯示的時間在走。郁悶啊我搭了整天的電路白搞了

ID:51654 · 發表于 2013-7-11 07:25

a119 發表于 2013-7-11 07:04
樓主，用你提供的SD卡內示范文件也是一樣，就是一開始時出現了一秒鐘一約而過的雜音，
顯示的時間在走。

能走時能顯示畫面說明基本上訪問文件OK了，是不是沒接功放機？或功放輸入阻抗不夠高？由于DAC后沒放大，因而輸出信號很微弱。
可以連接到電腦的LINE IN輸入端，用聲卡放音。

ID:37685 · 發表于 2013-7-11 07:46

已接了功放，情況如下：
SD卡是FAT32，將《SD卡內示范文件》全持拷入SD卡中，接上功放，打開播放器，可以顯示“255.BMP”畫面，按下播放鍵后，顯示“001.BMP”-----001，絕戀，的畫面，在此開始一刻發出“坑--坑”二聲，頻普有顯示起伏，不到一秒，之后就沒有聲音，頻普也靜止了，只是時間地走，9秒后轉入第二首時，進入“002.BMP”----002-陳慧嫻 - 逝去的諾言畫面，頻普不動，時間在走，沒有聲音，進入第三首“003-張宇 - 用心良苦”時一樣，畫面仍能正常顯示，時間也在走動，開始一刻發出“坑--坑”二聲，頻普有顯示起伏，不到一秒，之后就有持續的“沙沙”聲，頻普也有起伏，直到歌曲結束。“沙沙”聲也停止。
DAC電路嚴格按照一樓的電路。

ID:51654 · 發表于 2013-7-11 07:59

按照你說的情況，很有可能是訪問文件分區表時，鏈表計算出差錯了，只有第一個簇地址計算正確。我檢查了程序，沒發現計算有什么問題。不我知道你的SD卡實際情況，如果你有WINHEX這個軟件，可以打開SD卡的盤符查看其詳細內容，對比著程序進行檢查。

ID:37685 · 發表于 2013-7-11 08:09

樓主，可能就是你說這個原因吧，我測試用的是2G的SD卡，我換用了另外一張512M的TF卡，同樣是你那測試文件，效果卻不一樣，不過仍然放不出聲音，只是三首歌都有“沙沙”聲出現，再者就是我用2G的TF卡測試，先法讀取TF卡，只顯示“E1”的錯誤代碼，看你的程序應該是初始化失敗吧，不過我對FAT32未看懂，所以無從下手，希望樓主多換幾張卡試下

ID:51024 · 發表于 2013-7-11 08:11

LZ真的很強啊上一個匯編寫的VGA方塊游戲我已經搭出來了并且小改一下加了紅黃綠黑白全屏測試圖一直懶得發帖
我自己也用洞洞板 C編程做了個FM收音機也懶得發帖...LZ強人膜拜
不知道 LZ能不能用攝像頭 + 51 + SD 做出超輕錄像裝置?可以用在航模航拍上

ID:51654 · 發表于 2013-7-11 09:31

本帖最后由 zhu123 于 2013-7-11 09:33 編輯

回復a119：
我找來了一些SD卡測試，分別測試了 128M 3張，256M 張，512M 1張，1G 1張，4G 1張，8G 1張，16G 2張。
其中 1G 以下的都能正常放音；
1G 的一張出現 E1 錯誤代碼，原因未明；
1G 以上的都是 SDHC，由于程序尚未支持，均顯示 E1。

按照你測試512M情況，有沙沙聲，能正確走時，能顯示畫面，很可能已是正常放音狀態，仔細檢測一下硬件，DAC電阻網絡是否有錯，阻值是否正確，音頻輸出是否與其它控制線短路。

不知道你下載程序后有沒有重新編譯？償試重新下載，不要編譯，直接燒錄 SD_player.hex 試試。
由于不同版本編譯器，不同的優化級別，可能產生大于2K代碼，大于2051的容量，可能會導致程序跑飛。

ID:37685 · 發表于 2013-7-11 09:34

終于搞定了爽啊謝謝樓主熱心回復我這種菜鳥.

ID:2318 · 發表于 2013-7-11 10:45

樓主：

與你討論一個問題：你的播放器應該是播放8位精度的WAV吧。

現在PC上的音樂一般都是16位精度的，使用商業軟件將16位的數字音頻轉換成8位精度后，效果都不是太好，主要是轉換成8位后，有比較大的背靜噪聲，大大影響播放的質量（這個已經不是播放器本身的問題了，各位可以直接在PC上做測試）。

圖1：16bit提示音的WAVE波形圖

圖2：轉換成8BIT的WAVE圖，可以看出，在16BIT圖中前面靜音部分，轉換成8位后變粗了，產生了噪聲

下面是這2個WAV文件，各位可以下載測試。

提示音8bit.rar (38.51 KB, 下載次數: 32)

提示音16bit.rar (137.25 KB, 下載次數: 19)

LZ是否考慮這個問題，如何解決？

其它各位有好的算法或處理方法嗎？

ID:51654 · 發表于 2013-7-11 11:46

你好，對于你所提及的問題，在我轉換過的聲音文件中也有同樣體現。究其原因，主要是8BIT取樣深度不夠，聲音電平在接近零點時，由于隨機噪聲的影響，導致取樣值在0x80,0x79,0x81這間變化，以產生噪聲。我認為這種噪聲一直都存在，只是其它聲音較大時掩蔽了而矣。
解決方法，可參考類似杜比動態降噪技術，作這樣的處理：檢測當前聲音幅度，如果在持續的一段時間內（比如0.2秒）聲音幅度小于一定值（比如0x80 正負1），那么都過濾為0x80，即可解決此問題。
我記得有些音頻處理軟件可以進行這種變換，我回去找找。即使沒有，編個小程序轉一下也不難。

ID:51654 · 發表于 2013-7-11 11:46

聽過你所提供的8BIT聲音樣本，發現其噪聲很大，估計所用的商業軟件在轉換算法上有問題。我用WINDOWS XP附件自帶的錄音機，打開原始16BIT聲音文件，然后另存為44KHz 8BIT，效果也比你的好得多。

ID:2318 · 發表于 2013-7-11 12:02

謝謝！

我使用過幾個商業軟件，如上圖中的AUDITION、天天靜聽等，都是如此。自己寫了一個轉換程序，就是直接簡單的采用除256的方法，直接把16位降成8位，這樣處理后，靜音部分可以完全轉換為靜音，而且總的噪聲比這些商業軟件小了許多（-3db左右），但是還有，還是可以比較清晰的聽到，尤其是當調節音量輸出比較大的時候。

我會試一下WINDOWNS的附件，聽聽效果。

現在手頭的項目，需要語音提示。考慮到存儲容量，使用8K、8位的WAV數據，應該可以達到電話的語音質量，對于一般應用夠了。其它都可以，成本也不高，就是轉換數據本聲的噪聲。想找一種簡單的處理辦法。

后面我還會繼續提供一些我使用過的處理辦法。

另外是否其它的朋友有這方面的經驗，軟件或算法，只要提供一個思路就可以了，先表示感謝。

ID:1 · 發表于 2013-7-11 12:10

點擊此處下載:http://www.zg4o1577.cn/f/goldwave v5.23.rar 漢化版
用這個轉換成8Bit單聲道PCM文件，效果很好。16Bit轉8Bit不會改變采樣頻率，故需先轉成32KHz的其它格式再轉成PCM

ID:1 · 發表于 2013-7-11 12:12

hkccd：我提個建議吧。我做過類似的項目，是用PWM直接接一功放驅動喇叭。沒有加低通濾波，當使用20K以下的采樣頻率WAV文件時有嘯聲，使用20K以上時人就聽不到了。這里應該是由PWM的高低電平跳動引起的，使用DA應該沒有類似問題。
所以我就沒有采用8K的采樣，而是使用24K采樣，8：2的ADPCM編碼方式。對比下文件大小：8KHz 8Bit的PCM格式64Kbps, 24KHz 8Bit ADPCM為 24*8/4 = 48Kbps,只有8K的3/4大小。而音質上壓縮的肯定比降低采樣頻率更好一些。
這里也有一個小問題，我使用這個軟件編8：4 ADPCM再解碼時有很大噪音，這里是因為其碼表可能與我用的不同。網上8bit的ADPCM基本上沒有，我是將16位的改成8位的，所以碼表是可能不同。我的解決辦法是自己編碼再自己解碼，8：2也能達到較好的效果，聽歌尚可，語音更不用說，用DA的話效果肯定更好，而加濾波的話有些音色會變。

ID:1 · 發表于 2013-7-11 13:13

播放BUF和讀取BUF我是分開的，開辟了兩個數據區A,B，這樣就不用讀一個播放一個。播放完BUF_A再播放BUF_B,同時BUF_A從FLASH中讀取相應數據，依此循環。

ID:2318 · 發表于 2013-7-11 14:14

謝謝您了，我會用你建議的goldwave v5.23.rar試一下的。

壓縮編碼的方式我知道，做過圖象的壓縮，JPEG，H26x等。在這個項目上，不想使用這么復雜的東西。我設計是提供一個DS卡，和規定的文件名，然后給的PC程序給用戶。用戶自己需要什么語音自己在PC上做，然后轉換成8位的，考入SD卡就可以了。

另外，系統使用8位MCU，時鐘也就10M左右，還要做其它的事情，ADPCM解碼，還是不做的好。

另外，你的解釋是不對的。我提供的兩個文件與系統播放無關，就是在PC上轉換，然后在PC上播放，采樣率為44.1k。僅用PC轉換，在PC播放，沙沙的噪聲非常明顯。與什么PWM沒有關系。

ID:1 · 發表于 2013-7-11 15:37

嗯，我所說的是針對用單片機PWM來驅動喇叭的，而你所說的沙沙樓主說的很對

ID:2318 · 發表于 2013-7-11 15:51

本帖最后由 hkccd 于 2013-7-11 15:53 編輯

網上有個軟件，叫WAVclean。

用它可以把8BIT帶沙沙聲的WAVE轉換成無沙沙聲的WAVE，但是又回到16bit了，但是，的確沙沙聲沒有了（其它軟件將8BIT沙沙的WAV轉換成16bit，沙沙聲是去不掉的）。

但用它轉換成8BIT的，不管原來是16位的，還是8位的，都沒有用，沙沙聲仍然存在。
所以我就沒有采用8K的采樣，而是使用24K采樣，8：2的ADPCM編碼方式。對比下文件大小：8KHz 8Bit的PCM格式64Kbps, 24KHz 8Bit ADPCM為 24*8/4 = 48Kbps,只有8K的3/4大小。而音質上壓縮的肯定比降低采樣頻率更好一些。
這里也有一個小問題，我使用這個軟件編8：4 ADPCM再解碼時有很大噪音，這里是因為其碼表可能與我用的不同。網上8bit的ADPCM基本上沒有，我是將16位的改成8位的，所以碼表是可能不同。我的解決辦法是自己編碼再自己解碼，8：2也能達到較好的效果，聽歌尚可，語音更不用說，用DA的話效果肯定更好，而加濾波的話有些音色會變。
--------------------------------------------------------------------------------------
我都是使用44.1K做測試的，所以應該與采樣頻率關系不大了。
WAVE的PCM是最原始的編碼，然后在此基礎上再進行ADPCM壓縮。如果16位PCM轉到8位PCM后，已經有沙沙聲了，ADPCM壓縮好象是去不掉的。不知道你的方法是如何處理的。

ID:51654 · 發表于 2013-7-11 15:55

看來51hei論壇的交流氣氛還是不錯的.
三個工具軟件轉換后的效果基本一致，都比18樓的效果好，但背景沙沙聲還是有，這可能已是8BIT取樣深度的極限，不是通過降噪軟件可以處理的。
下面是我對降噪的一些見解，不一定正確，馬老師看看是否能用得上：
為了提高信噪比，既然噪聲沒法減弱，我們可以采用增強信號的方法，即把原來的聲音放大。我用工具軟件可以檢測到，原始的聲音文件錄電電平只是-5dB左右，還沒有達到最大幅度，因而可以把聲音規格化到0dB后再作8BIT變換，這樣處理可以使轉換后的聲音文件信噪比提高5dB.
另外，硬件上的低通濾波器也很重要。背景噪聲的頻率絕大部分都是1/2取樣頻率以上，可以通過高階低通濾波器濾除。常規的RC濾波器滾降率太小，一般不能滿足要求，用運放構成的二階濾波器效果較好，適當調節阻容參數，使Q值稍高，可以達到較陡峭的濾波特征，高頻衰減滾降較快。電腦聲卡為了兼容各種不同取樣率的音頻，輸出級的低通濾波器不一定做得很好。

ID:51025 · 發表于 2013-7-11 17:58

小弟不才,
請問樓主
void timer0 (void) interrupt 1 using 1
{
if (TL0 & 1) _nop_(); //消除中斷響應時間不一致，造成的頻率抖動
P1 = pbuf[++p & 63]; //輸出一個聲音數據
}

這其中的" & 63"的作用是什么呢?

ID:51654 · 發表于 2013-7-11 19:02

lizi 發表于 2013-7-11 17:58
小弟不才,
請問樓主
void timer0 (void) interrupt 1 using 1

p & 63 是取8位“p”中的低6位，舍棄高2位，由于緩沖區只有64字節，“++p & 63”正好循環指向pbuf[0]至pbuf[63]。

ID:51479 · 發表于 2013-7-19 12:20

樓主，我也在做這個，前一個程序下載進去是只顯示00：00 ||按下播放再按下暫停，聲音也沒有，圖片也沒顯示，要怎么弄呢？示范文件跟你的一樣，要怎么改程序、原理圖?

ID:52972 · 發表于 2013-8-13 09:05

ID:48075 · 發表于 2013-8-14 04:25

留名備用。。。。。

ID:51540 · 發表于 2013-8-21 08:19

不錯

ID:53823 · 發表于 2013-8-31 10:27

請問你那個分時間片顯示時間或標志是怎么回事啊？我看你的視頻中，他不是同時顯示的嗎？

ID:55734 · 發表于 2013-10-9 02:09

看看學習學習。。

ID:56209 · 發表于 2013-10-22 15:49

樓主在么？請問我要做一個這種播放器，不要顯示屏，該怎么處理啊？另外你能不能把你的程序改下，發給我，我著急做一個送人，謝謝，請看到了盡快和我聯系，632033558這是我的QQ號碼。

ID:56893 · 發表于 2013-11-14 20:24

想問一句，樓主還在么

ID:33668 · 發表于 2013-11-20 20:56

謝謝樓主分享！！！！！！！！！！！！！

ID:52919 · 發表于 2013-11-22 15:40

頂，學習一下

ID:56523 · 發表于 2013-11-22 23:02

感謝樓主了! 已下載,作個參考資料很不錯的. 請多多提供這方面的東西, 以吸引更多初學無經驗的愛好者們/

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