基于单片机的录音与播放系统开发设计毕业论文(编辑修改稿)

基于单片机的录音与播放系统开发设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

3 章 硬件系统的设计与实现 方案的选择 当今微型计算机技术的发展形成两大技术分支：一是以微处理器 MPU 为核心组成的通用微机系统；另一分支是发展面向对象的用于实时测控的微控制器 MCU 即单片机。 随着超大规模高速集成电路的发展，现代电子技术进入了片上系统 SOC（ System On a Chip）阶段，从而使单片机的设计与应用发生了深刻的变化。 凌阳科技推出的μ’ nSP™单片机就是基于 SOC 的新型数 /模混合 的系统芯片。 凌阳单片机顺应了单片机技术的发展趋势，其系统芯片具有集成度高，数 /模混合，功能全，低功耗，低电压和易于开发等特点。 另外，凌阳单片机还增加了适合与 DSP 的某些特殊指令；有的还嵌入了 LCD 控制 /驱动和双音多频发生器功能。 这些都进一步扩大了单片机的应用范围。 凌阳公司为μ’ nSP™单片机的应用开发提供了较为完善的开发支持工具。 μ’ nSP™ CPU 系统仿真板，高性能的 C 语言编译器，并提供了 C 语言的编程函数库。 因此，我们本次毕业设计选择μ’ nSP™单片机来做一个复读机，在做的过程中熟悉一下凌阳单片机。 凌阳单 片机自带的存储器是不够的，所以我们必须扩展外部存储器。 80C51 方案 在我国单片机的市场中， 51 单片机曾经占据着绝对的主导地位，但在科技不断发展的当今，嵌入式系统正在不断流行开来，对单片机的处理速度的要求不断提高，对单片机的处理功能也要求越来越强。 我个人认为，除了其速度不够快外，集成度不高是 51 最大的缺点。 在当今比较高端应用场合，可能再也难以见到 51 单片机的身影，取而代之的是 ARM和 DSP 等处理器。 DSP 方案 在数字信号处理方面，处处可以见到 DSP 的身影。 对于本系统中的语音采集，数据处理存放，语音回放， DSP 可以轻而易举的完成这些基本功能。 DSP 强大的数据处理能力是让众多的单片机都望尘莫及的。 凌阳方案 我认为，凌阳是 51 和 DSP 之间的一种良好的结合。 SPCE061A 是台湾凌阳公司生产的十六位单片机，该单片机内置有 2 路 DA 转换， 8路 AD 转换及在线仿真等丰富的功能，这毕业论文（设计）用纸 佳木斯大学教务处 5 些都为我们实现数码录音和播放提供良好的方便条件， W29C040 是台湾华邦公司生产的4M位的 FLASH 存储芯片，利用它存储凌阳格式的语音资源。 该系统可以广泛应用于需求的录音较长的场合。 如录音笔、自录语音提示等应用方案。 本系统提供 W29C040 相 关的读写模块，此模块也可应用于 W29C040 同系列的相关 FLASH 芯片中另外，凌阳十六位单片机具有易学易用的效率较高的一套指令系统和集成开发环境。 在此环境中，支持标准 C语言，可以实现 C 语言与凌阳汇编语言的互相调用，并且，提供了语音录放的库函数，只要了解库函数的使用，就会很容易完成语音录放 综上所述，我们选择了凌阳方案。 凌阳单片机的简介 综述 随着单片机功能集成化的发展，其应用领域也逐渐地由传统的控制，扩展为控制处理、数据处理以及数字信号处理（ DSP， Digital Signal Processing） 等领域。 凌阳的 16 位单片机就是为适应这种发展而设计的。 它的 CPU 内核采用凌阳最新推出的μ’ nSP™（ Microcontroller and Signal Processor） 16 位微处理器芯片（以下简称μ’ nSP™）。 围绕μ’ nSP™所形成的 16 位μ’ nSP™系列单片机（以下简称μ’ nSP™家族）采用的是模块式集成结构，它以μ’ nSP™内核为中心集成不同规模的 ROM、 RAM 和功能丰富的各种外设接口部件。 μ’ nSP™内核是一个通用的核结构。 除此之外的其它功能模块均为可选结构，亦即这种结构可大可小或可有可无。 借助这种通用结构附加可选结构的积木式的构成，便可形成各种不同系列派生产品，以适合不同的应用场合。 这样做无疑会使每一种派生产品具有更强的功能和更低的成本。 μ’ nSP™家族有以下特点 : 体积小、集成度高、可靠性好且易于扩展 μ’ nSP™家族把各功能部件模块化地集成在一个芯片里，内部采用总线结构，因而减少了各功能部件之间的连线，提高了其可靠性和抗干扰能力。 另外，模块化的结构易于系统扩展，以适应不同用户的需求。 具有较强的中断处理能力 μ’ nSP™家族的中断系统支持 10个中断向量及 10 余个中断源，适合实 时应用领域。 高性能价格比 毕业论文（设计）用纸 佳木斯大学教务处 6 μ’ nSP™家族片内带有高寻址能力的 ROM、静态 RAM 和多功能的 I/O 口。 另外，μ’ nSP™的指令系统提供具有较高运算速度的 16位 16位的乘法运算指令和内积运算指令，为其应用增添了 DSP 功能，使得μ’ nSP™家族运用在复杂的数字信号处理方面既很便利，又比专用的 DSP 芯片廉价。 功能强、效率高的指令系统 μ’ nSP™指令系统的指令格式紧凑，执行迅速 ,并且其指令结构提供了对高级语言的支持 ,这可以大大缩短产品的开发时间。 低功耗、低电压 μ’ nSP™家族采用 CMOS 制造工 艺，同时增加了软件激发的弱振方式、空闲方式和掉电方式，极大地降低了其功耗。 另外，μ’ nSP™家族的工作电压范围大，能在低电压供电时正常工作，且能用电池供电。 这对于其在野外作业等领域中的应用具有特殊的意义。 SPCE061A 是继μ’ nSP™系列产品 SPCE500A 等之后凌阳科技推出的又一款 16 位结构的微控制器。 与 SPCE500A 不同的是，在存储器资源方面考虑到用户的较少资源的需求以及便于程序调试等功能， SPCE061A 里只内嵌 32K 字的闪存（ FLASH）。 较高的处理速度使μ’nSP™能够非常容易地、快速 地处理复杂的数字信号。 因此，与 SPCE500A 相比，以μ’ nSP™为核心的 SPCE061A 微控制器是适用于数字语音识别应用领域产品的一种最经济的选择。 性能 16位μ’ nSP™微处理器； 工作电压 (CPU)VDD 为 ~(I/O)VDDH 为 ~ CPU 时钟： ~； 内置 2K 字 SRAM； 内置 32KFLASH； 可编程音频处理； 晶体振荡器。 系统处于备用状态下 (时钟处于停止状态 )，耗电仅为 2μ ； 2个 16 位可编程定时器 /计数器 (可自动预置初始计 数值 )； 2个 10 位 DAC(数 模转换 )输出通道； 32位通用可编程输入 /输出端口； 14个中断源可来自定时器 A/B，时基， 2个外部时钟源输入，键唤醒； 具备触键唤醒的功能； 毕业论文（设计）用纸 佳木斯大学教务处 7 使用凌阳音频编码 SACM_S240 方式 ( 位 /秒 )，能容纳 210 秒的语音数据； 锁相环 PLL 振荡器提供系统时钟信号； 32768Hz 实时时钟； 7通道 10 位电压模 数转换器 (ADC)和单通道声音模 数转换器； 声音模 数转换器输入通道内置麦克风放大器和自动增益控制 (AGC)功能； 具备串行设备接口； 具有低电压复位 (LVR)功能 和低电压监测 (LVD)功能； 内置在线仿真电路 ICE（ InCircuitEmulator）接口； 具有保密能力； 具有 WatchDog 功能 应用领域 家用电器控制器：冰箱、空调、洗衣机等白色家电 仪器仪表：数字仪表（有语音提示功能） 电表、水表、煤气表、暖气表 工业控制 智能家居控制器 通讯产品： 多功能录音电话 自动总机 语音信箱 数字录音系统产品 医疗设备 保健器械（电子血压计、红外体温监测仪等） 体育健身产品（跑步机等） 电子书籍（儿童电子故事书类） 电教设备等语 音识别类产品（语音识别遥控器、智能语音交互式玩具等） 结构概览 SPCE061A 的结构如图 32所示 毕业论文（设计）用纸 佳木斯大学教务处 8 F L A S HR A M1 6 位 微 控 制 器双 1 6 位 定 时 器/ 计 数 器时 基中 断 控 制7 通 道 1 0 位D A CC P U 时 钟实 时 时 钟锁 相 环 振 荡 器低 电 压 监 测 / 复 位双 通 道 1 0 位D A C串 行 输 入 输 出端 口3 2 管 脚 通 用 输 入 输 出 端 口I C E _ E NI C E _ S C KI C E _ S D AV C PX I / RX OI O A 1 5 0I O B 1 5 0M I C _ I NA U D _ 1A U D _ 2 图 32 SPCE061A结构图 芯片的引脚排列和说明 SPCE061A 封装片为 84个引脚，它的排列如图 33 所示 ： IOB05XRESB6VDD7VCP8VSS9NC10NC11IOB1076IOB977IOB14IOB23IOB32IOB41NC84NC83NC82IOB581IOB680IOB779IOB878OSC32O12OSC32I13XTEST14VDD15XICE16XICECLK17XICESDA18VSS19DAC121PVIN20DAC222VREF223VSS24AGC25OPI26MICOUT27MICN28PFUSE29NC30NC31NC32MICP33VCM34VRTPAD35VDD36VMIC37VSS38NC39NC40IOA041IOA142IOA243IOA344IOA445IOA546IOA647IOA748VSS49VSS50VDDH51VDDH52IOA853IOA954IOA1055IOA1156IOA1257IOA1358IOA1459IOA1560XROMT61VSS62XSLEEP63IOB1564IOB1465IOB1366IOB1267IOB1168PVPP69NC70NC71NC72NC73NC74VDDH74*2spce061a 图 33 SPCE061A 封装排列图 管脚描述见表 31 表 31 管脚描述表 毕业论文（设计）用纸 佳木斯大学教务处 9 管脚名称 管脚编号 类型 描述 IOA[15,8] 4639 输入输出 IOA[15,8]双向 IO 端口 IOA[7,0] 3427 输入输出 IOA[7,0]:通过编程，可设置成唤醒管脚 IO[6,0]:与 ADC Line In 输入共用 IOB[15,11] 5054 输入输出 IOB[15， 11]，双向 IO 端口， IOB10， 0 除用作普通的 IO 端口，还可作为： IOB10 7 输入输出 IOB10:通过异步串行数据发送管脚 Tx IOB9 58 输入输出 IOB9:TimerB 脉宽调制输出管脚 BPWMO IOB8 59 输入输出 IOB8:TimerA 脉宽调制输出管脚 APWMO IOB7 60 输入输出 IOB7:通用异步串行数据接收管脚 Rx IOB6 61 输入输出 IOB6:双向 IO 端口 IOB5 62 输入输出 IOB5:外部中断元 EXT2 的反馈管脚 IOB4 63 输入输出 IOB4:外部中断元 EXT2 的反馈管脚 IOB3 64 输入输出 IOB3:外部中断元 EXT2 IOB2 65 输入输出 IOB2:外部中断元 EXT1 IOB1 66 输入输出 IOB1:串行借口的数据传送管脚 IOB0 67 IOB0:串行借口的时钟信号 DAC1 12 输出 DAC1 数据输出管脚 DAC2 13 输出 DAC2 数据输出管脚 可将 PFUSE 接 5V, PVIN 接 GND 并维持 1s 以上即可将内部保险丝熔化，此后就无法读取和向闪存加载数据。 SPCE061A 系统的特性参数如表 32 表 32 PCE061A 系统的特性参数 特性参数 Spce061a 工作电压 ~ 最大工作速率 CPU 16 位μ 39。 nSPTM SRAM 容量 2K 字 毕。