越小越精彩 DIY迷你APE播放机

APE是一种无损压缩的音频格式文件，音质优于MP3，容量又不算太大，因此受到很多音乐爱好者的欢迎。但是，APE音频文件的播放却是个难题，大部分时间是通过PC进行播放。而支持APE格式的MP3播放器则音质欠佳，不太适合发烧友玩家。我是一个影音爱好者，也喜欢捣鼓家庭影院、电脑、数码等产品。一直梦想拥有一台像CD一样，操作简单的APE播放机。后，我自己设计并DIY了一台小巧的APE播放机，专门司职APE播放，解决了很多用传统HTPC播放时的问题。

在搭建这台APE播放机之前，我一般是通过HTPC播放APE音频，然后用S/PDIF同轴接口输出给功放。但是用HTPC播放APE音频相当麻烦，每次听歌还需要打开电视机，功耗浪费也比较大。有时候，我也会采用SONY的UMPC在床头播放APE音频。但是这样的话，还需要连接带耳放的USB声卡，连接线太多，摆在床头一团乱！所以我决心用手里的闲置PC配件自己DIY一台迷你APE播放机。

决心已下，就开始思考APE播放机所需要的功能。首先，这台APE播放机一定要高度整合，体积要小巧。播放机的外观风格与客厅的功放一致，需要使用铝合金机箱，才能和现有的客厅风格相融合。其次，使用要很方便，有独立的显示屏，面板上要有播放、停止、前进，后退等常用的快捷键，好能够加上触控和遥控功能。后，音频播放效果不能太差，以千元左右的CD机播放效果为目标。

基于以上三点目标，大致思考了这台APE播放机的构建方案。它采用PC系统，安装精简版
Windwos XP，才会具有一定的扩展能力。音频部分要单独进行优化，使用独立的USB DAC解码电路，输出两声道的模拟音频到功放，并且自带耳机放大器。而整机外壳在采用铝合金材质的基础上，还要保证静音和散热的多方面需求。在方案拟定之后，便开始采购合适的硬件了，以下的这些主要部件大部分采购至电子市场，还有一部分则来至于网购。

1.车载电脑套装。这是我闲置已久的车载电脑（图1），搭配Pentium Ⅲ 1GHz处理器、
256MB笔记本电脑内存，当时的采购价格约1000元。这样的配置虽不算高，但足以用于APE音频文件的解码和播放。为这台电脑搭配的硬盘是闲置的2.5英寸160GB笔记本电脑硬盘，可以在安装进机箱之前，就通过USB外置光驱安装好精简版的Windows XP操作系统和需要的软件。

图1

2.USB DAC解码器。这是以前在DIY论坛买来的mini USB DAC解码器套件（图2），价格为
480元。该解码器采用PCM2707芯片，拥有USB接口，可以连接电脑，是将普通声卡提升至Hi-Fi水平的热门产品。

图2：原本的USB DAC解码器

它的输出则是耳机接口、模拟接口。而且这套USB DAC解码器还搭配了耳机放大器，音质非常不错。我需要把它的电路板拆下来，用作 APE播放器的音频解码和输出（图3）。

图3：拆下之后用里面的电路板

3.LCD显示屏。采购一块3.5英寸的640×480分辨率的数字LCD显示屏，它采用LED背光，5V电源供电，价格300元。再购买配套的VGA驱动电路，价格约90元。这块显示屏安装在机箱上，是
PC的输出显示设备。

图4：PC电源

4.触摸屏。采购尺寸同样为3.5英寸的4线电阻触摸屏和USB接口的触摸屏驱动板，一共90元。触摸屏和LCD显示屏结合起来，就可以实现触摸操控的功能。

图5：LCD电源

5.电源。购买三个电源适配器，也可以利用旧电源。一个12V 4.5A电源适配器，为mini PC供电。一个5V 1.5A电源适配器，为LCD显示屏供电。一个30W单16V环形变压器，为USB DAC解码器供电。

图6：USB DAC解码器电源，后续还要增加桥型整流电路

6.单片机串口输入快捷键信号电路板1块（图7）。

图7：快捷键电路板

7.4口USB HUB一个，拆下电路板备用。

8.网购的278×86×350全铝机箱（图8），价格200元。

图8

9.其它辅料：特氟龙含银屏蔽线、内部连接线、USB端子、同轴接口、万能电路板、螺丝等配套零件若干。

机箱内部设计

零件在准备好以后就计划开工了，不过开工之前还有一道重要的工序，就是根据需要改造机箱。我根据这台APE播放机的组件功能，把机箱内部规划为三个完全屏蔽的空间，前面大的一个空间用来安装干扰大的PC部分和LCD显示屏。而后半部分为上下两层，下面一层是电源部分，上面的空间则留给USB DAC解码器。

原本机箱面板都是密封的，为了保证散热，在很多地方需要钻出散热孔。底板的散热孔可以自己加工，加上螺丝安装位，一共需要在机箱底板上钻几十个孔。面板钻好孔后，装好需要固定电路板的铜柱。这里的电路板包括PC部分、USB HUB电路板、电源电路、USB DAC解码电路、LCD面板、LCD驱动电路、快捷键单片机等，要经过事先的规划才能动手。

前面板设计

然后就是改造机箱前面板各种按钮的安装位和机箱上部的散热孔。刚买来的机箱没有任何的接口和安装位可以提供给我们安装设备，需要自行加工。整个面板如何布置，我设计了多次样稿，后结合朋友的意见后完成。前面包括一个电源按钮、一个遥控接收窗、两个LED指示灯、四个快捷操作按钮、一个显示屏窗口、一个耳机接口、一个耳机音量调节旋钮和一个前置USB接口。而后面则是一个USB接口、两个同轴接口和一个电源输入接口。开始本来不想在前面板规划USB接口，但是由于经常会用到闪盘欣赏歌曲，在前面板设计一个USB接口会更方便。

图8：需要事先设计好面板的尺寸

由于我工作的地方有铣床、磨床、车床等设备，加工金属零件比较简单。但是在改造前面板时，为了保证美观，后还是在外面的线切割加工店加工，加工的效果会好很多。面板和底部散热孔的线切割加工费大约200元。值得注意的是，前面板部分安装孔前后面的尺寸会有差别。

比如我设计的红外接收孔外面直径是8mm，里面直径是15mm，这样在容纳下接收器后，前面板的孔又不至于太大，还可以在中间安下一块深色的塑料挡片。还有就是USB接口后方的槽也需要开得更大一点。前面板里面还需要为各种电路板的安装位钻出螺丝孔，以便安装。

安装LCD组件和触摸屏

在加工好前面板的安装位后，就可以安装LCD触摸显示屏了。先把LCD屏幕和触摸屏结合起来。把触摸屏和LCD屏的保护膜撕掉（这个过程要小心，不要弄上灰尘和指纹），小心重叠在一起，用透明胶带固定。

图10：安装LCD和触摸屏

然后把LCD面板装入前面板的槽位中，安装固定卡条（图10）。在LCD面板的后面固定LCD驱动电路，这一步完成后，需要连接VGA信号和电源先测试一下。（图11）

图11：安装驱动面板

在设计LCD屏电源控制时要注意和PC联动，否则PC关机后，LCD显示屏是不会自动关闭电源的。我用了mini PC的CPU风扇电源（5V）信号去控制一个继电器来开关LCD屏的电源，这样就可以实现LCD电源和PC电源的联动了。

安装快捷键和电源开关板

因为自己并不懂单片机，所以面板上的快捷键电路板是在网络上找人定做的。工作原理就是模拟PC键盘的信号，按下每个键时，就相当于按下PC键盘的组合键，然后在播放软件里自定义按键的功能就可以了。我目前设定的快捷键分别是：全屏幕、播放/暂停、上一首、下一首。为了简化线路，我把快捷键、快捷键串口驱动电路、电源开关、电源指示灯、硬盘指示灯、红外遥控、LCD显示屏的电源控制放在一块电路板上（红外遥控部分暂时没有安装）。

电源供电

本机主要有三个设备需要电源供电，一个是主要的PC，然后是LCD面板和USB DAC电路。
PC电源输入是普通的5mm内正外负电源插头，我选择了旧的台达12V 4.5A电源适配器为其供电。PC的电源需要是12V～18V，满载功耗40W左右。这个电源的输出为54W，功率能够满足要求。使用时需要拆掉塑料外壳，然后固定在机箱里事先规划的空间中。

图12

LCD模组采用的是LED背光，不需要像CCFL背光那样还要配高压条。它的电源需求较低，规格是5V，500mA，于是采用旧的PDA附带的5V 1.5A电源适配器为其供电。拆掉电源适配器外壳后，固定在机箱中，引出红黑两条电源线连接到LCD面板驱动电路上即可。USB DAC音频部分则采用自制的30W环形变压器整流滤波输出19V直流电。环形变压器次级输出双9V交流，串联后得到交流18V。

图13

然后使用自制的桥式整流电路通过4700μF电解电容滤波，变为24V左右的没稳压的直流电压，后接到USB DAC解码板电源输入端。这个部分的电源设计对于没有相关理论知识的玩家来说比较困难，也可以采用原本USB DAC耳放的电源适配器。这三个电源都是是并联到220V输入端插座上的，然后各自工作，为三种设备进行供电。

CPU散热静音改造

原来的mini PC上的处理器是通过2个小风扇主动散热的，转速极高，噪音比较大。所以考虑对散热部分进行改造，用热管替代散热风扇。方法是去掉原本的涡轮风扇和连接CPU的铜块，然后用自己打造的铜质散热底座配合热管为处理器散热。

图14：散热组件和热管

自制的散热铜质底座一共有三个模块共六部分，每两块组合在一起（图14），中间的圆槽用于夹住热管传递热量。这三个散热模块一个部分用在处理器上，另两个部分是用在机箱两个侧面，然后通过热管把热量从处理器导出到机箱外壳上的。机箱侧面外壳有很多鳍片，可以完成为处理器散热的重任。

图15：先把热管固定到机箱两边的散热座上，利用机箱外壳散热。
然后再安装车载电脑，固定热管到处理器散热片上。

安装时先把散热底座装到处理器上面，另外两个部分则安装到机箱左右侧面板上。然后把热管安装到机箱侧面板的铜座上，拧紧，将热管弯曲到合适的角度刚好放入处理器散热底座的热管槽中。弯曲热管时好找一根内径刚好套得进热管的弹簧，给予热管保护。热管到位后拧紧所有螺丝，散热器就安装成功了。

连接USB接口

由于机箱内很多设备都是通过USB接口连接的，播放器的前后还有外置USB接口，所以还需要连接这些接口。miniPC本身只附带了两个USB接口，一个连接USB DAC解码电路，其它的USB接口则需要通过USB HUB进行扩展。

安装USB DAC解码电路

把USB DAC解码电路的耳放输出端子和音量电位器用焊枪取下，安装到机箱前面板上。然后用屏蔽线，把这些接口按照以前的连接方式焊接起来。取下原有的模拟和S/PDIF接口，把自购的音频接口安装在机箱后面板上，用线焊接到电路板上。然后再把自制环形电源的直流输出焊接到电路板上，再连接mini PC的USB接口到USB DAC解码电路上。在全部安装完毕后，可以对线路进行整理，用扎带扎紧。后对所有的电路连接仔细地检查一遍，如果无误就可以通电试机了。

图16

全部安装完成后，简单的测试了一下，开机到系统自动加载播放软件放出声音的时间为42秒，开机速度比较满意。连接耳机和模拟两声道连接功放试听，信噪比很高，基本听不到电流声和噪音。播放的效果和之前直接用USB DAC解码器连接PC和笔记本电脑一样，没有区别。长时间开机
50小时后，整机温度不算高，主要发热的地方在机箱侧面板，这里散发的是处理器的热量。但是它的操作方式、外观比以前的HTPC强多了，也不用再开电视机了。目前，这台APE播放机主要使用触控面板进行操作，下一步，我还将设计遥控接收组件，想办法用我的罗技diNovo mini成为它的遥控设备。