系統的主芯片采用美國ATMEL公司的AT89C51SND1C，該芯片是一個2.5～3.3 V低電壓、80 mW低功耗、運算速度高、功能完善、高度集成并且低成本的單芯片數字(MPEG1，2，2.5&3)音頻解碼器。其特點如下：1)基于8位C51MCU核(最大時鐘頻率20 MHz);2)內部集成了單獨的MP3解碼器，而且支持48，44.1，32，24，22.05，16 kHz采樣頻率，支持左右聲道獨立的音量控制(軟件使用31級)、重低音、中音、高音均衡控制(31級)、重低環繞聲效果、輔助數據輸出、“CRC錯誤”和“MPEG幀同步”指示;3)有44通用I/O口的嵌入式C51 Nand Flash，SSF-DC，I2S，SPI和IDE多種擴展功能接口容易適應多種應用場合Flash/CD/HDD播放器等;4)具有適應市場上不同的D/A轉換器的可編程的音頻輸出接口，兼容PCM格式和I2S格式;5)內置2 304 B RAM;6)64KB Flash程序空間和4 KB引導閃存(AT89C51SND1)，在系統編程：通過USB，UART接口進行在系統編程;7)USB1.1控制器，“Full speed”數據傳輸;8)內置鎖相環，提供MP3音頻時鐘和USB時鐘;9)兼容MultiMedia Card(MMC)卡接口、Atmel Data Flash SPI接口、IDE/ATAPI(硬盤)接口;10)通道10位A/D轉換器，8 kHz(8位真有效值)，包括電池電壓監視和軟監控的錄音;11)兩個標準的16位的定時/計數器、硬件看門狗、帶有波特率發生器的標準通用異步串口、主從I2C控制器、主從SPI控制器;12)電源管理模塊。包括上電復位、軟件可編程MCU時鐘和空閑、掉電模式。

　　AT89C51SND1C內部結構簡化后實際就是64K80C51+MP3解碼器+USB，使用該芯片設計MP3播放系統具有很多優點，如支持在系統編程不需要昂貴的仿真器，系統設計成本降低;內置2 304 B的RAM，方便用戶增加復雜的功能。此外，由于該芯片內部集成了大量的接口，所以只需要很少的外圍器件如DC-DC，音頻D/A轉換器和存儲器就可以實現系統的要求，這樣可以做到系統空間很小，這一點正好適應現代系統設計的纖小而功能全面的要求。

　　3.1.2 存儲部分

　　采用三星公司的Nand Flash K9F1208作為系統的數據存儲器，用來存儲本系統所需播放的音樂文件。主芯片AT89C51SND1C和Flash存儲器間的通信跟讀取一般的存儲器RAM、EEPROM等基本上是一致，不同的就是多了CLE和ALE這2個引腳，這是由Flash本身的特點所決定的。主芯片通過讀取R/B這個引腳來判斷Flash讀寫是否完成的，如果正在讀寫那么這個引腳就為低電平表示正忙，如果讀寫完成，該引腳電平變高，處于READY(準備)狀態，等待下次操作。ALE和CLE這兩個信號均為上升沿有效。WP引腳為寫保護，用來保護當電源由于切換等造成不穩定的情況下丟失數據的情況。

　　3.1.3 接口部分

　　AT89C51SND1C內嵌了USB1.1控制器，這樣便于與外部PC機的連接。AT89C51SND1C有特定的引腳來檢驗USB接口是否接入USB主機設備，當電平由低變高，表示已接入USB主機，系統進入U盤功能。該控制器支持全速數據傳輸，所需的48 MHz的參考時鐘是由PLL鎖相環提供給控制器的。控制器內部通過數字鎖相環DPLL生成控制器內部所需的12 MHz的時鐘。如圖3所示，USB接口電路中除了根據USB協議的要求，要在D+、D-上串聯20 Ω電阻，并在D+上接一個1.5 KΩ的上拉電阻，還增加了一個USB插入的檢測電路以及USB工作指示燈。USB插入檢測電路由一個電阻分壓組成。當USB插入PC上的USB接口時，USB_Insert信號會輸出高電平到P3.4，此引腳檢測到此信號后，便會執行U盤功能;否則，程序運行時會執行MP3功能。P3.5輸入低電平時，VD1會點亮，這個二極管用于表示USB的數據交換狀態，當USB的端點有數據交換時，此燈會閃爍。

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　　3.1.4 D/A轉換部分

　　當MP3或者WMA等格式的音樂文件經過主芯片內部解碼后為數字信號，而人耳所能識別的信號卻為模擬信號，系統利用CS4330進行轉換。AT89C51SND1C從Flash中讀取數據之后，將MP3格式的音樂在其內部進行硬件解碼為二進制數據，之后通過D/A轉換器CS4330來對這些數據進行數模轉換，轉換成人耳可以接受的音樂。主芯片AT89C51SND1C內部有一個音頻輸出接口，支持不同格式的音頻數據流格式，如PCM格式和I2S格式，該接口可以跟幾乎所有的通用音頻D/A轉換器相連。CS4330在改善音頻質量，降低信噪比等方面都很好。同時AT89C51SND1C內部集成了MP3硬件解碼器，系統不需要外接額外的解碼器。解碼后的數字信號經過D/A轉換后還原為模擬音頻信號。

　　3.1.5 控制部分

　　播控系統的設置通過按鍵來選擇，AT89C51SND1C提供4個按鍵輸入口，連接USB前，短接了DFU跳線，運行Boot Loader，進入到固件下載;接到USB前，按下了FORMAT，則格式化U盤;連接到USB，不按任何鍵，則進入U盤功能。使用電池供電時，不按任何鍵，則進入MP3模式。MP3鍵盤由4個鍵組成，分別為Play/Pause鍵、Preview鍵、Next鍵和Func鍵：Func，功能切換;Next，向后;Previous，向前;Pla-y/Pause，播放/暫停。用戶在使用播放器時可以方便地根據自己的喜好來選擇歌曲播放或暫停。操作狀態和設置信息通過LCD1602來顯示。LCD采用液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形。液晶顯示具有厚度薄、適用于大規模集成電路直接驅動、易于實現全彩色顯示的特點，正好適應MP3播放器的需求。