第11章 设计实例2：MP3播放器硬件电路设计

第11章 设计实例2：MP3播放器硬件电路设计

MP3播放器作为时尚的数码产品已经融入了年轻人的日常生活中，一款常见的MP3播放器往往具有音乐播放、视频播放、液晶显示等功能，因此MP3对与普通人来说是高科技的产品，其实MP3播放器的硬件结构并没有想想中的那么神秘，本章就以一个简单的MP3播放器的硬件电路设计为例，让读者熟悉复杂电路的电路原理图和PCB 设计。

——附带光盘“视频\11.avi”文件。

Mp3原理图文件的设计

MP3 PCB 电路的设计

PCB 文件格式的转化

MP3播放器硬件电路设计

本章要点

本章案例

11.1 实例简介

本实例所介绍的MP3播放器以高性价比的A VR单片机Mega16L为核心，控制音频解码芯片STA013，再通过模数转换芯片PCM1770 A/D转换后从音频输出端口输出模拟的音频信号。播放器的播放文件来自SD卡，从计算机的USB端口取电，并通过RS232串口与计算机通信，另外播放器还提供了LCD液晶显示，音量调节按钮等人机交互功能。该款MP3播放器的硬件电路并不复杂，采用的芯片均是市面上常见的音频信号处理芯片，而且还加入了Mega16L单片机的JTAG调试接口和ISP程序下载端口，可以方便读者自己学习MP3的制作。

图11- 1 MP3播放器原理图

11.2 新建工程

执行【File】|【New】|【Project】|【PCB Project】命令，新建一个空白的工程文件，并将其保存在MP3文件夹下，重新命名为“MP3.PrjPCB”。

执行【File】|【New】|【Schematic】命令，新建一个空白的原理图设计文件，命名为“MP3.SchDoc”。

至此MP3播放器硬件电路设计工程就建立完毕了，下面将详细介绍电路原理图和PCB的设计制作。

11.3 载入元件库

为了方便设计，本书已将工程中所需用到的元器件封装整理出来放置在随书所带的光

盘中，请读者将“MP3.SCHLIB”和“MP3.PcbLib”两个库文件复制到当前的工程项目文件目录中，并在【Libraries】弹出式面板中载入“MP3.SCHLIB”，如图11-2所示

图11- 2 载入“MP3.SCHLIB”

11.4 绘制电路原理图

在绘制电路原理图之前首先要对原理图图纸的属性进行设置，由于本工程项目的电路图并不是十分复杂，不需要采用层次式原理图设计或是多图纸设计，采用简单的单一图纸设计反而更加简单明了，执行【Design】|【Document Options】命令，弹出图纸参数设置对话框，请读者按照图11-3中的参数进行设置。

图11- 3 原理图图纸参数设置

根据电路功能的不同，本播放器可划分为Mega16L单片机控制系统、USB电源供电系统、232串口通信系统、STA013音频解码器系统、DAC模拟信号转换系统以及人机交互系统等，下面就分别介绍。

11.4.1 Mega16L单片机控制系统

Mega16L单片机是整个控制系统的核心，该单片机通过SPI同步串口控制解码芯片、LCD液晶屏、并以SPI通信的方式访问SD存储卡。为了减少绘图的复杂程度，便于阅读，单片机与外部电路的电气连接均通过网络标识的形式进行。需注意的是，单片机的供电电源上布置了四个0.1微法的去耦电容。

图11- 4 Mega16L单片机控制系统原理图

z在【Libraries】弹出式面板的“MP3.SCHLIB”元件库中找到minimega16l元件，点击“Place minimega16l”命令进入元件的放置状态，在图纸中找到合适的位置放置好元件，并双击元件进行属性设置，如图11-5所示。保持元件的默认属性不用修改，元件标号默认为“U？”，可以在原理图绘制完毕后统一修改。

图11- 5 Mega16L单片机属性设置

z以同样的方式放置四个0.1微法的去耦电容，将电容值改为0.1uf，并绘制导线将电

容并联在电源和地之间。

z放置电源符号、接地符号以及网络标识。

至此Mega16L单片机控制系统部分的原理图绘制完毕，为了防止原理图编译时不必

要的错误，读者还需将Mega16L未使用的引脚加上“No ERC”标识。

11.4.2 USB电源供电系统

与众不同的是该款MP3播放器采用USB口取电，这也是为了设计过程中便于调试。如图11-6，取自USB的供电电压经过三端稳压芯片CYT117稳压输出3.3V后给整个系统供电。

图11- 6 USB电源供电系统原理图

11.4.3 RS232串口通信系统

RS232串口用于与计算机的通信，该部分电路采用了常见的串口电平转换芯片MAX232，并通过9针串口接口与计算机相连。

图11- 7 RS232串口通信系统原理图

11.4.4 STA013音频解码器系统

图11- 8 STA013音频解码器系统原理图

播放器采用专用的音频解码芯片STA013，解码后的数字信号再输出给数模转换芯片

PCM1770。

11.4.5 DAC模拟信号转换系统

PCM1770负责将音频解码芯片STA013输出的数字信号转化为人耳能够识别的模拟信号，并通过耳机输出口输出。

图11- 9 DAC模拟信号转换系统原理图

11.4.6 人机交互系统

人机交互体统包括了液晶显示屏、以及键盘的输入。液晶显示屏选用了诺基亚3310手机的液晶屏LCD 3310，通过SPI口与单片机通信。系统总共有四个控制键盘，包括开关键、前进后退键、以及音量调节键。

图11- 10人机交互系统原理图

至此整个MP3电路原理图已经绘制完成，为了方便阅读，读者还需调整电路图各部

分的布局，并绘制直线将各部分的电路描绘出来，最终的电路图如图11-1所示。

11.5 原理图的后续操作