毕业设计（论文）F62R型MP3音乐播放器的电路设计.doc

F62R型MP3音乐播放器的电路设计内容摘要：F62R MP3以中央处理器（解码芯片）为核心，由程序存储器、FLASH闪存、电源控制电路、DA转换、音频输入输出、USB接口电路和OLED显示电路等部分构成。 工作原理是解码芯片将歌曲文件从存储体（闪存芯片或微硬盘等介质）中读取出来，对信号进行解码；解码后的数字音频信号通过数模转换器转换成模拟音频信号；然后把还原的模拟音频信号放大并通过低通滤波器滤波后输出给耳机。本设计采用凌阳的SPCA755解码芯片，该芯片集成了DSP、AD转换，USB驱动等功能，比一般用单片机和单独的DSP芯片的设计，外围电路简化了很多， 体积更小；更重要的是对于音乐文件解码处理的功能也集成到了芯片内部，完全由硬件来完成，不用考虑复杂的多媒体处理以及编解码算法的开发，这就大大节约了成本。同时该产品还具有LINE-IN的功能，便于拷贝其他MP3上的文件。 F62R MP3是集收音、录音、复读、视频播放等多种功能于一身的新一代MP3，具有体积小、便于携带、功耗低和不易损坏等优点，最重要的是压缩比高，音质较好，制作简单，性价比较高。关键词：F62R MP3 解码芯片 程序存储器 FLASH闪存芯片 音乐播放器The Hardware Design OF F62R MP3 PlayerAbstract: F62R MP3 regards central processing unit (Decode chip) as the core, which is consist of procedure memory, FLASH memory, power control circuit, D/A change, audio frequency input and export, USB interface circuit and OLED reveal circuit ,etc. Operation principle : decode chip read and get song file form storing body (flashing memory chip or little hard disk ,etc. medium ) at first; decode the signal; Digital audio frequency signal decode, through count mould converter change analog audio frequency signal; Amplify and export analog audio frequency signal that reduce to the phone behind the low put through low filter finally. The Design , we adopt Sunplus SPCA755 decode chip originally, integrated DSP, A/D change, USB drivers and so on for the function, compared with generally using the one-chip computer and single DSP chip design principle, the peripheral circuit simplifies much, the volume can be smaller; The more important thing is , integrate get chip to music file function punished to decode, totally finished by the hardware, needn't consider the complicated multimedia is dealt with , the development of the compiled code algorithm, this has saved the cost greatly . This product also has a function of LINE-IN at the same time, it is easy to copy the file form other MP3. F62R MP3 often collects the radio , recorder , replies reading , many kinds of functions that the video is broadcast ,etc. in one suit, small and easy to carry, low power dissipation, such advantages as difficult physics is damaged , the most important thing is , compress than high , the tone quality is better , making is simple, the price is relatively low.Key Words : F62R MP3 Decode chip procedure memory FLASH memory Music Player and so on.目 录一、引言1(一) MP3的诞生1（二）MP3的发展简史1（三）MP3的发展前景2二、MP3的分类3(一) 闪存MP33(二) 硬盘MP33三、MP3音频压缩格式简介和相互转换3(一) MP3音频压缩格式31. WAV格式32. MP3（CBR、VBR、ABR）格式43. WMA格式4(二) 音频压缩格式的转换41. WAVMP342. MP3WAV5四、电路系统设计5(一) F62R MP3工作原理和系统框图5五、各单元电路的设计5(一)主芯片（解码芯片）的选择5(二) 电源电路的设计81. 电源升、降压芯片的选择82. 电源升降压电路93. 电源充放电保护电路94. 电源控制电路的设计12（三）USB接口的设计14（四）存储器电路的设计151. 程序存储器152. FLASH闪存芯片15（五）音频输入和LINE-IN接口电路16（六）FM收音机电路17（七）音频输出181. DAC电路182. 耳机输出电路19（八）MP3显示屏191. MP3显示屏的分类192. 显示屏的选择与设计20(九) 测试结果20六、结束语22附录23参考文献25F62R型MP3音乐播放器的电路设计一、引言 (一) MP3的诞生被称为MP3的这种格式并非官方MPEG标准的第三种重复产品。MP3中的“3”指的是音频编码中的第三层，所以它的全称是MPEG audio layer 3。MPEG audio Layer 3仍然追随了它之前的MPEG2。我们先了解一下MPEG1和MPEG2。MPEG1和MPEG2（MPEG是动态图像专家组的缩写，它是一种压缩比较大的活动图像和声音的编码标准，现已发展至MPEG7）都是数字音视频压缩标准，这两个标准的第三部分对音频的压缩方法和编码格式进行了定义，他们均将音频压缩分成了三层，随着层数的增加，其压缩倍数越大(码速率越低)，回放质量越差。为了完全了解MP3是如何诞生的，我们先来看看原本混合在MPEG1的几个音频层。第一层(Layer-1)主要以32KBs448KBs的比特率为音频编码。压缩率约为1：4，它主要用于CD-I video。Layer-1的问题在于它采用过高的比特率制作立体声文件，从而产生的文件体积过于庞大。为纠正Layer-1的问题，Layer-2采取195KBs -256KB/s的比特率制作立体声文件，压缩率为1：61：8，它的应用领域也比原先的Layer-1广泛得多，除了被应用于CD-I video之外，它还能应用于VCD、DVD、电缆电视、电影原声以及其它的多媒体格式。Layer-3提供了所有三个层的压缩。数字音频编码器仅需要112128KBS的比特率就能产生高等级的立体声音质。MP3的压缩率最大，为1：101：12左右。总而言之，比特率越低，文件的体积就越小。当然，Layer-3的用途主要在于数字音频文件的编码。MP3即是MPEG第三层音频编码标准的简称，使用此技术除了可以获得较大的音乐数据压缩比，还可以得到较高的音乐回放质量。比如，将CD格式的音乐数据压缩成MP3格式，音效与CD相差无几，文件的大小至少可以压缩12倍（每首PC格式的CD歌曲大约4050MB数据量）。正是由于MP3音乐的较小数据量和近似完美的播放效果，使得以MP3为后缀的音乐文件在网络上传输得以实现。与德国Erlangen大学相结合的Frannhofer IIS实验室发展了MP3，他们将这种新技术命名为“MPEG-2.5”。（二）MP3的发展简史第一台MP3随身听诞生于1988年，内置32MB的闪卡存储器，由韩国的Seahan公司制造。20世纪末MP3随身听配置了显示屏，能显示16种颜色图片。2000年MP3随身听改善了性能，采用热插拔的USB接口替代以前的并行接口传输文件，提高了MP3随身听与PC机之间的数据交换速率，同时内置闪存容量的标准配置提高到了64MB，在结构上将控制芯片与解码器改由1个可编程芯片代替。2000年初MP3随身听采用6.25cm微硬盘，其存储量为6GB，并配置大屏幕背光LCD，同时还可用作移动硬盘。MP3随身听具有类似于PC机的各种部件，如存储器（ROM、RAM、闪存卡、微型硬盘）、显示器（LCD显示屏）、微处理器（MCU、DSP）、解码器、DAC/ADC等。2003年，MP3随身听仍处于不断完善的阶段，毕竟MP3随身听发展的时间还不是很长，还有很长的路要走。现今最主要的矛盾还是储存容量和介质的问题。国际上大容量闪存的价格还比较高，而采用微型硬盘并不是最理想的储存介质。采用微型硬盘的MP3随身听在防震方面有很多不足的地方，而且寿命相对较短，体积也较大。而采用其他介质（如DataPlay光盘）的MP3随身听还需要在技术上有所突破。以往的MP3，其声音的采样率和CD是一样的，规格为128kbps、44.1kHz。这样的规格看起来是够了，因为和CD的取样品质一样，但是由于MP3经过压缩，它的音质相对于原始CD就差了一大截。这个问题需要解决，首先出现的是"超取样"的声音品质，即你在制作MP3时可以选择取样等级，超过128kbps的都称为"超取样"。你可以设定160kbps、224kbps或最好是320kbps，当然这需要你的MP3制作软件支持这个功能才行。但是，超取样的后果，就是体积变大。 后来又出现一种叫做VBR（Variable Bit Rate）的技术，即变动取样的意思。所谓的变动取样，是指MP3制作软件会针对音乐来做分析，当需要较高品质描述时，就用较高的取样率，如果只需要一般描述时，则用一般的取样率。因此，在同一首歌中，每一秒的取样频率都在变动，而变动率大约在128kbps320kbps之间。这样的好处是保持了较高音质，以及较小的容量。现在又出现了一种WMA技术，WMA是Windows Media Audio的缩写，是微软力推的数字音乐格式。WMA (Windows Media Audio)是微软在互联网音频视频领域的力作。WMA格式是以减少数据流量但保持音质的方法来达到更高的压缩率的目的，其压缩率可以达到1:20。最早推出的MP3播放器大多采用内置闪存作为存储介质，由于当时存储器生产工艺的限制，大多采用每片64Mbits或128Mbits的Flash，因而大大限制了MP3本身的内置存储容量。随着半导体生产工艺的进步，现在已有每片256Mbits甚至512Mbits的Flash面市，使用这些高容量的Flash，一方面减小了MP3播放器的体积，另一方面也可以获得更高的性价比。为了方便消费者扩充存储器容量，当前生产的MP3播放器大多数都能够使用Flash卡外扩存储器，目前主要是SMC(Smart Media Card)、MMC(Multi Media Card)和CFC (Compact Flash Card)。MP3从单纯的播放MP3音乐发展到同时可以播放各种格式的数字音乐，MP3 现在已经够播放除了MP3之外的WMA(Windows Media Audio Coding；20:1压缩倍数) 和AAC(Advanced Audio Coding；20:1压缩倍数) 格式等具有1/20压缩倍数的数字音乐。（三）MP3的发展前景MP3音乐数字放音系统经过短短的数年就已获得迅速的发展。虽然目前MP3音乐的音质还不如高保真放声系统，但它有许多高科技特点，随着MP3音乐播放器性能的改进，价格的下降，它将结合到更多的数字产品中，如家用立体声MP3播放器，便携式PC机，掌上PC，数码相机，便携式DVD，车用MP3播放器，网络MP3播放器等等。如果开发出直接在网上搜索MP3音乐文件并从网站上下载的专用设备将会更受欢迎，特别是MP3可兼作移动存储器使用，扩展了MP3的应用范围。闪存和硬盘式 MP3现在还处于平行发展的阶段，每种产品都有它独特的发展方向，现在的闪存MP3正在朝着一个多功能产品的方向发展。如果将两款产品的优点结合在一起，使硬盘式MP3具有彩屏的功能，使浏览区域增大，再融合硬盘式MP3容量大的特点，相信其发展前景是非常可观的。音乐以其特有的魅力得到大众的喜爱，尤其在网络，数字技术快速发展的今天，可以毫不夸张地说：人们的生活已经离不开音乐。MP3播放器无疑是近几年来消费类电子产品中最为成功的一类产品，带动了包括设计、资讯、生产、营销在内的整个产业链，也上演了形形色色的技术，品牌，价格，市场等多方面的比拼和会战。同时也给消费者带来了方便，现在的MP3大部分都集成了包括U盘、收音、录音、电子词典、游戏和LINE-IN等功能，甚至有些MP3厂商已经开始把MP3和手机的功能集合在一起，这就是所谓的MP3手机。产品越做越小，功能越来越多，使消费者的生活也越来越丰富多彩，现在硬盘式的MP3又在进一步的发展。 二、MP3的分类(一) 闪存MP3 闪存MP3就是内置闪存的MP3播放器，现在绝大多数MP3都是闪存式，优势是体积小，耗电较小。 闪存MP3，顾名思义是以闪存作为存储介质的MP3播放器。闪存MP3作为一种非挥发性（即在断电的情况下也不会丢失数据，区别于常用的存储体内存断电后数据即丢失）的半导体存储芯片，具有体积小、功耗低、不易受物理损坏等优点，较之微硬盘有其特有的优势,是MP3播放器的理想存储介质之一。(二) 硬盘MP3 硬盘式MP3就是内置微型硬盘，用硬盘来存储文件的MP3播放器，常见的有使用1英寸、1.5英寸和1.8英寸硬盘的播放器。硬盘式的优点是容量大，屏幕大，但是相应的产品体积也大，重量大，携带不太方便，与相同容量的闪存MP3相比，硬盘式的MP3更便宜。5G容量的微硬盘MP3和1G容量的闪存MP3价格差不多。 硬盘MP3播放功能更加丰富，界面更加完善，操作更加灵活，可以支持更加复杂的文件系统具备文件管理、操作、检索等功能。这样就对芯片的控制能力提出了更高的要求，需要支持运行更加复杂的软件。同时由于采用硬盘作为存储介质，功耗的问题更加突出，而通过软件可以实现更加灵活的电源管理功能。硬盘式 MP3在大容量上还有很多发展空间，但它的弱点是体积大。有些厂商已经开始将 1英寸小硬盘用在硬盘式MP3上了。 如果给硬盘 MP3加上更大的屏幕，以及视频解码等功能，一台便携式视频播放器就成型了。其实日本目前已有相关的产品推出，硬盘MP3的前途不可限量，相信在不久的将来，硬盘MP3将取代部分的闪存MP3产品。 三、MP3音频压缩格式简介和相互转换(一) MP3音频压缩格式 数字化音频格式的出现，是为了满足复制、存储、传输的需求。 从CD盘的存储开始，数字格式音频文件开始普及，但又产生了一个问题存储体积上的限制，同时CD盘仍然存在磨损的现象，如果保存到硬盘上（相对存储时间更长），在存储介质（主要是硬盘）仍然昂贵的情况下，也不是好的解决方法。而互联网的出现，更产生了远距离传输文件的要求，在带宽的制约下，缩小文件体积的要求变得更加强烈，这些都从外部因素上导致了有损压缩数字音频格式产生！ MP3播放器支持的音频格式不仅仅是MP3格式一种，除此之外，还有WMA、WAV、MP3Pro、ASF、AAC和VQF等，其中WMA格式以64kbps压缩时就能够达CD音质，而生成的文件大小只有相应MP3文件的一半。这对只装配32MB Flash Memory的机型来说是相当重要的。支持了WMA和RA格式，意味着Flash Memory空间无形中扩大了2倍。在所有的MP3支持的音乐格式中最普遍的就是WAV、MP3、和WMA格式，其他的，要么不流行，要么体积太大，没什么实际意义。1. 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。WAV格式支持许多压缩算法，支持多种音频位数、采样频率和声道，采用44.1kHz的采样频率，16位量化位数，跟CD一样，对存储空间需求太大不便于交流和传播。 采样率：数码音频系统是通过将声波波形转换成一连串的二进制数据来再现原始声音的，实现这个步骤使用的设备是模数转换器（A/D转换器）它以每秒上万次的速率对声波进行采样，每一次采样都记录下了原始模拟声波在某一时刻的状态，称之为样本。 将一串的样本连接起来，就可以描述一段声波了，把每一秒钟所采样的数目称为采样频率或采率，单位为Hz（赫兹）。采样频率越高所能描述的声波频率就越高。 对于每个采样系统均会分配一定存储位（bit数）来表达声波的振幅状态，称之为采样分辨率或采样精度。每增加一个bit，表达声波振幅的状态数就翻一翻，即增加6db的动态范围，一个2bit的数码音频系统表达四种状态，即12db的动态范围。以此类推，如果继续增加bit数则采样精度就将以非常快的速度提高，可以计算出16bit能够表达65536种状态，对应96db 。采样精度越高，声波的还原就越细腻。2. MP3（CBR、VBR、ABR）格式 MP3应该算是目前使用用户最多的有损压缩数字音频格式了。它的全称是MPEG(MPEG：Moving Picture Experts Group动态图象专家组) Audio Layer-3，1993年由德国夫朗和费研究院和法国汤姆生公司合作发展成功。早期的MP3编码采用的是固定编码率的方式（CBR ），我们常看到的128kbps，就是代表它是以128kbps固定数据速率编码传输你可以提高这个编码率，最高可以到320kbps，音质会更好，自然，文件的体积会相应增大。 因为MP3的编码方式是开放的，在这个标准框架的基础上自己选择不同的声学原理进行压缩处理，所以，很快由Xing公司推出可变编码率的压缩方式（VBR）。它的原理就是利用将一首歌的复杂部分用高 bit rate 编码，简单部分用低 bit rate 编码，通过这种方式，进一步取得质量和体积的统一。 在VBR的基础上，发展出ABR算法。ABR（Average Bit rate）平均比特率，是VBR的一种插值参数。针对CBR不佳的文件体积比和VBR生成文件大小不定的特点独创了这种编码模式。ABR在指定的文件大小内，以每50帧（30帧约1秒）为一段，低频和不敏感频率使用相对低的流量，高频和大动态表现时使用高流量，可以作为VBR和CBR的一种折衷选择。3. WMA格式WMA是Windows Media Audio的缩写，是微软力推的数字音乐格式。WMA (Windows Media Audio)是微软在互联网音频、视频领域的力作。WMA格式是以减少数据流量但保持音质的方法来达到更高的压缩率目的，其压缩率一般可以达到1:20。WMA还在压缩比上进行了深化，它的目标是在相同音质条件下使文件体积可以变得更小（当然，只在MP3低于192kbps码率的情况下有效，实际上当采用LAME算法压缩MP3格式时，高于192 kbps时普遍的反映是MP3的音质要好于WMA）。应该说，WMA的推出，就是针对MP3没有版权限制的缺点而来普通用户可能很欢迎这种格式，但作为版权拥有者的唱片公司来说，它们更喜欢难以复制拷贝的音乐压缩技术，而微软的WMA则照顾到了这些唱片公司的需求，可以预见，唱片业可能将全力支持WMA标准。(二) 音频压缩格式的转换1. WAVMP3常见的转换工具是：L3enc、MPEG Layer3 Audio Codec、Right ClickMP3、MP3creator。这些是经常使用的工具，在当初将CD转换成MP3的过程中，都是首先将CD转换成WAV，接着再利用这些工具将WAV转换成MP3。MP3 Creator不仅仅可以将WAV转化成MP3，而且可以直接将CD里的音轨抓出来并编码为MP3，一般都选用它。2. MP3WAVWAV在Windows的应用中非常广泛，可这些WAV文件却实在不好找！当有一个MP3的音乐文件比较适合，这个时候就需要一个将MP3转换成WAV的工具。这些工具主要有：MP32WAV Professional、Mp3towav、Right ClickMP3、DART CDRecorder、mp3decoder等等。Mp3 to Wav()是一个将MP3转换为WAV的工具，主要特点如下：1.支持截段转换。也就是说我们可以将MP3中的任意的一小段转换为WAV，当然也支持全曲转换。2.快速高效。仅需原曲1/10不到的时间即可完成。3.支持鼠标右键操作。用户仅须在MP3文件上轻点右键，选择“转换到WAV”即可完成工作。4.可将MP3文件转换到指定的文件夹。5.Super Cool的界面，异常豪华。6.允许所有用户将自己的MP3网站链接加入到程序并随之传播。四、电路系统设计(一) F62R MP3工作原理和系统框图图1为F62R MP3基本构成框图，它主要以中央处理器（解码芯片）为核心构成。解码芯片首先将歌曲文件从存储体（闪存芯片或微硬盘等介质）中读取出来，对信号进行解码；解码后的数字音频信号通过数模转换器转换成模拟音频信号；最后把还原的模拟音频信号放大并通过低通滤波器滤波后输出给耳机，这样就可以听到美妙的音乐了！中央处理器Flash存储和系统ROMOLED显示按键电路电源部分FM TUNER AND AUDIO CODECUSB接口音频输出音频输入图1 MP3系统框图五、各单元电路的设计(一)主芯片（解码芯片）的选择 中央处理器（即解码芯片）是F62R MP3产品最为关键的部分，闪存MP3 Player的音质一般和解码芯片密切相关。优质的解码芯片能够在很大程度上弥补音频信号的损失。同时解码芯片的性能也决定了在播高码流的MP3音乐时是否可以流畅的播放，是否会导致停滞或是失真的现象。除此以外，解码芯片还决定了MP3 Player是否能够对文件有较强的兼容性，如支持MP3以外的WMV、MP3pro、WAV等格式的音乐，当然也包括是否能够具有更好的录音效果。由于传统的闪存式MP3播放器的音乐播放，解码功能都由解码芯片完成，在软件开发方面主要体现在产品的控制以及OLED界面部分。当然，实际上闪存MP3的界面显示的内容也较为有限，因此，传统的MP3播放器的软件开发大多没有太多的工作量。芯片公司针对MP3产品专门设计此类解码芯片，将一些必要的接口控制器都设计到芯片内部，减少了外部连线，更重要的是对于音乐文件解码处理功能也集成到芯片内部，完全由硬件来处理。目前市面上主流MP3随身听采用的解码芯片主要有Philips 的SAA7750，Sigmatal的STMP3510/3520，Telechips的TCC730，Sunplus SPCA755。（1）Sigmatel公司的STMP3510/3520 STMP3510支持USB2.0接口，支持电池充电功能检测，强化了数字/模拟转换器和耳机的音乐放大器电路，拥有子目录管理能力等功能。STMP3520改进了3510中音表现一般，高音生硬的缺点，声音清晰，信噪比可以达到95dB，增加了对MP3硬件编码、FM收音和USB2.0等功能的支持，其处理速度也有所提高。（2）凌阳的Sunplus SPCA755 Decoder （Flash MP3） 特性：支持MPEG1/2 WMA； 支持录音,储存格式为WAV或ASF, 支持直接视窗操作； 有六种音效控制功能； 加速播放，音调不变； AB 重读； 单曲、单碟、片断重复播放功能，快进、快退功能； 多种播放模式：编程播放、菜单播放、顺序播放、重复单曲、重复所有； 支持从网上下载的LRC 格式文件； 支持歌词同步显示； 支持 FAT12/FAT16/FAT32 文件系统； 支持收音，可自动搜索单个或以前曾搜索过的内容，可以储存20个以上的频道； 支持多种语言播放：简体中文/ 英语/德语/意大利语/法语/西班牙语/荷兰语/葡萄牙语/日语； 操作简单，全中文操作界面； CARD Reader：SD/MMC； 低耗电量：一个标准的7号锂电池可连续播放6个小时； 支持电池充电功能检测。 SPCA755 DECODER系统内部框图如图2: 图2 SUNPLUS SPCA755 DECODER内部框图芯片管脚如图3所示: 图3 SUNPLUS SPCA755 DECODER管脚图 部分管脚说明如下： 1脚 MICP Positive input of AGC amplifier 2脚 MICN Negative input of AGC amplifier 4脚 AD10 Input source 0 of SAR ADC 5脚 AD11 Input source 1 of SAR ADC 6脚 VDET Input source for voltage detection; tied to high if not used 12脚 FM0 Storage media interface21脚 IOTRAP1 I/O trap bit 1 58脚 VDDUSE USB transceiver analog power 59脚 DM USB data minus 60脚 DP USB data plus 81脚 GPIO0 General purpose I/O 118脚 PSEN_N Program space enable 119脚 AUD_BCK Bit clock output to stereo audio DAC 120脚 AUD_DATA Serial data output to stereo audio DAC 121脚 AUD_LRCK Sample rata clock output to stereo audio DAC 122脚 AUD_XCKOUT Oversampling clock to external audio DAC 125脚 AMPI Microphone amplifier input 126脚 AGC AGC output voltage 127脚 AMPO Microphone amplifier output 128脚 MICO AGC amplifier output SPCA755 DECODER的特点是性价比很高,其价格大致相当于同级别的SIGMATEL 35xx 系列芯片价格的70%，却提供了比35xx系列芯片更加丰富的功能。唯一的不足是SPCA755A系列产品却只使用了USB1.1的接口。 凌阳的芯片还需要一个外部的ROM，来存放它的MCU程序，这样的设计有优点也有缺点： 缺点是多增加了一个元件，发生故障的可能性提高了，但是如果焊接工艺完美，选用芯片质量稳定，缺点是完全可以避免的；优点是相对于SIGMATEL芯片来说，它不需要占用闪存内部的存储空间。使用SIGMATEL解码芯片的MP3 格式化完成之后，你会发现可用容量比标称的少了几兆，这些空间都被操作系统占用。当然这对于大容量的产品，用户是不会在意的，但是如果你不小心，在你的电脑上对MP3进行了格式化，你会发现它就无法开机了，因为操作系统被删除了，你必须拿着原厂的光盘对其进行恢复，这是相当麻烦的。对比以上几种解码芯片以及其他公司的解码芯片，我们选择凌阳的SPCA755 DECODER.(二) 电源电路的设计1. 电源升、降压芯片的选择根据不同的工作原理可将电源分成：线性稳压电源（以降压型LDO芯片为代表）和开关稳压电源（以既可以升压也可以降压的DC-DC芯片为代表）。LDO一般是指线性稳压，它具有输出噪声电压低，电网电压变化对它的影响小，负载变化时它的响应很快，静态工作电流也很小，外围元件最少，输出噪声最小，价格便宜等优点。但LDO的输出电压只能低于输入电压，而且效率低，它的效率随着输入输出压差的增加而下降。DC/DC具有效率高的优点，既有升压型又有降压型。但DC/DC的不足之处是输出的纹波电压较高。另外还有一种脉冲频率调制（PFM），它也属于开关稳压电源，但它的缺点就是随机噪声大。2. 电源升降压电路 整个电路设计中需要提供12V、3V以及2V电压,在这里我们采用了TSP6104EVM-001的DC-DC电源芯片来提供输出为+12V的电压,它是一个可调芯片，通过改变电阻值来改变分压，输出电压可由公式VO=1.25（1+R3/R10）计算， 改变R3和R10既可得到我们所需要的VO，当R3=3.3M，R10=390K时即可输出12V的电压。3V的工作电压可以用XC6205P302P三端稳压器提供，2V可由3V电压降压0.7V左右得来,在此可以接一个导通压降为0.7V左右的二极管(IN4148)达到目的,电路图如4所示: 图4 电源升降压电路图3. 电源充放电保护电路 MP3电池供电过程中，当出现电压过高或是电压过低时，都会影响到电源电路和其他芯片的正常工作，甚至会损坏芯片，在此我们采用了电源保护电路，以增强了电源工作的可靠性和稳定性。 在本设计中，我们采用CEM9926和TR9541两个电源类芯片。 CEM9926是锂电池保护芯片，内部结构是双N沟道增强型场效应管，用于对锂电池过充和过放电的保护，保证内置锂电池的电压不超出3.6-4.2V的正常工作范围，以延长电池寿命。内部结构如图5所示：图5 CEM9926内部结构图 TR9541是过流和过压控制芯片，主要用于控制CEM9926的工作，当检测到充电电压4.2V时断开电源；当检测到工作电压<2.9V时，断开电源 管脚设置及说明如图6和表1：图6 CEM9541管脚设置图 Pin NumberPinNamePin FunctionTR9541-CETR9541-CER13COUTOutput of Overcharge Detection, CMOS Output 24CTPin for External Capacitor setting Output Delay of VD136VSSGround41DOUTOutput of Over_discharge Detection,CMOS Output 55VDDPower supply, through a Resistor62V-Pin for Charger Negative Input, through a Resistor表1 CEM9541管脚说明图内部功能结构模块如图7：图7 CEM9541内部结构图如图所示，内部结构主要由运算放大器构成，当电池过充电时，即VDD端口电压高于4.2V，经过运算放大器VD1，由COUT输出到MOS管输出控制电压，当过放电时即VDD端口电压低于2.9V时，通过运算放大器VD2比较后，由DOUT输出到MOS输出控制电压。 典型应用电路如图8：图8 CEM9541典型应用电路图 在本设计中，我们应用CEM9926代替上图中的两个场效应管，这样，电路就更加稳定，便于设计和调试，性能更好，电路图如图9所示： 图9 电源保护电路004. 电源控制电路的设计（1）按键电路的设计 在分析电源控制电路时需要先了解一下按键电路。按键电路的选择：键盘电路的设计因程序设计方式的不同一般有三种，如下图所示：图10 开关电路一图11开关电路二 图12 开关电路三如果软件采用键盘扫描方式，则键盘电路采用第三种（图12）矩阵方式。如果软件直接读取I/O口，则键盘电路采用第二种（图11）矩阵方式。如果采用第一种（图10）键盘电路，其软件不是靠IO口来读取键盘的，而是通过数据采集的方式根据检测ADCI点的不同电压值来实现相应的控制功能。在这里我们选用第三种方式，它主要是由软件程序控制，短按SW2，SW4时前进或倒退歌曲，长按调节音量大小，SW3为主菜单控制按键，可用来选择和设置功能，按键SW5控制A-B点的复读以及录制功能，S2是HOLD键，拉高电平时锁住键盘。当按下PLAY键时PLAY1和PLAY2导通。 （2）电源控制电路图: 工作原理：打开电源开关，当按下PLAY键（拨动开关）延时几秒钟时，PLAY1和PLAY2导通，即两条线路都提供2.7V-4.2V的电压，一路电流经过D6、R49、Q6到达A点，另一路经过R46到达A点，A点被置低电平，Q2导通，输出到DC-DC电压芯片和三端稳压器，从而可以得到需要的电路工作电压。一旦主芯