【正文】 現(xiàn)在的情況來看， 1GB 閃存可以存儲大約 272 小時錄音信息。對于傳統(tǒng)的磁帶式錄音方式來說，簡直是天方夜譚。 本課題是在 SD 卡和凌陽 SPCE061A 單片機的基礎上設計一款錄音筆。凌陽 SPCE061A 單片機具有的數(shù)字信號處理功能及其所提供的音頻壓縮函數(shù)庫來實現(xiàn)語音信號的實時采樣與壓縮；通過 RS232 接口，將采集到的語音信號實時上傳到 SD 卡中存儲。 SD 卡數(shù)碼錄音筆主要由下列二部分組成： SPCE061A 開發(fā)板， SD 卡模組。 卡數(shù)碼錄音筆的技術要求主要是：錄制語音，播放語音，刪 除語音。 開發(fā)板： SPCE061A 是一款 16 位微控制器，內嵌 32K 的閃存（ FLASH）。 SPCE061A 為語音產(chǎn)品而集成了 ADC、 DAC、 AGC 等，還具有 2 n 項內積運算指令，較高的處理速度使 u?nSP 能夠非常容易快速地處理復雜的數(shù)字信號，是數(shù)字語音識別應用領域的一種最經(jīng)濟選擇。 SPCE061A 精簡開發(fā)板配有調試功能；結合集成開發(fā)環(huán)境不需外界任何仿真、調試器即可以完成編程、仿真、調試功能。 本課題利用 SPCE061A 的語音處理功能，以及其強大的處理能力，再配合SD 卡模 組，很容易實現(xiàn)了大容量超長錄音功能。 SD 卡模組： SD 卡座模組為單片機提供了 SD 卡的插接裝置，以 SPI 總線方式與單片機通訊，同時，提供卡檢測、寫保護檢測等檢測端口，以便用戶可以方便靈活的為單片機外擴 SD 卡存儲設備。 還包括：外置揚聲器，外置電源。 卡數(shù)碼錄音筆廣泛應用于社會各個部分，是當今最為常見的錄音設施之一。錄音筆也由筆形逐漸發(fā)展成為各種形狀，趨于小巧實用。 錄音器的發(fā)展歷史 留聲機 1877 年 8 月 15 日，愛迪生發(fā)明了留聲機。這臺留聲機由金屬大圓桶、曲軸、受話機和膜 板構成，如上圖。金屬圓桶上面刻有螺旋的槽紋，并安裝在一個長的曲軸上，曲軸一端是手柄，搖動手柄圓通就隨之轉動。受話器其實是一根金屬小管，管的一頭有一張振膜，振膜上貼著一個有金屬鈍頭的細針，另一頭是受話端。錄音的時候，先在圓桶上貼一張錫箔，然后將受話器細針端對準圓桶，勻速轉動圓桶，對受話器的另一端說話，聲音則被振動的細針記錄在錫箔上?；胤诺臅r候，將細針端再拿回到圓桶的最開始處，轉筒圓桶，聲音就被原樣播放出來。 鋼絲錄音和磁帶 愛迪生的留聲機是純機械錄音技術，在這之后，錄音技術發(fā)展為光學錄音、磁性錄 音和電子錄音。其中，光學錄音顧名思義就是將聲音信號轉變?yōu)楣鈱W信號，記錄在感光底片上的一種技術，最初應用在有聲電影的研究上，并在最早 3 的電影領域取得了廣泛的應用。在電影膠片的一側有一條窄條，叫做聲帶，播放時由播放機轉變?yōu)橥降穆曇粜盘栍枰园橐?。需要說明的是，光學錄音由于對制作技術環(huán)節(jié)要求較高，且不可擦寫，所以當時除了電影伴音這部分應用廣泛發(fā)展外，其他應用面較為狹窄。 磁性錄音是應非常廣泛的錄音技術，最具代表性的革新就是 1900 年鋼絲錄音機的發(fā)明。鋼絲錄音機利用磁性錄音原理，將受話器與電磁鐵連接，將聲音信號首先轉 換為不斷變化的磁信號，然后將鋼絲與電磁鐵緊密貼在一起并勻速轉動，這樣鋼絲上就形成了強度隨聲音信號變化而變化的磁場，回放的時候只需要把鋼絲重新在電磁鐵上經(jīng)過一次，聲音就被還原出來，磁帶錄音機就是鋼絲錄音機的改進版本，只是現(xiàn)代人把鋼絲改為了軟質的塑料磁帶而已。 數(shù)碼錄音筆 21 世紀 初 ，數(shù)碼錄音技術（也稱電子錄音）誕生，這是通過對模擬信號的采樣、編碼將模擬信號通過數(shù)模轉換器轉換為數(shù)字信號，并進行一定的壓縮后進行存儲的技術。而數(shù)字信號即使經(jīng)過多次復制，聲音信息也不會受到損失，保持原樣不變。 通常數(shù)碼錄 音筆的音質效果要比傳統(tǒng)的錄音機要好一些。錄音筆通常標明有 SP， LP 等錄音模式， SP 表示 ShotPlay 即短時間模式，這種方式壓縮率不高，音質比較好，但錄音時間短。而數(shù)碼錄音筆品牌分布圖 LP 表示 LongPlay，即長時間模式，壓縮率高，音質會有一定的降低。 因此，數(shù)碼錄音筆迅速取代之前所有錄音產(chǎn)品，成為當今錄音領域的 “專家 ”。 SD 卡錄音筆的發(fā)展趨勢 從首款 SD 卡錄音筆上市到現(xiàn)在，短短 4 年內成為銷量最大的隨身錄音設備，證明其有著極高的性能和質量，價格而比較合理。隨著電子錄音技術的發(fā)展和消費者使用需求 的提高，數(shù)碼錄音筆的革新也是勢在必行。 4 提高錄音質量 一方面，隨著科技的發(fā)展，錄音筆的錄音質量將會提升，高清錄音筆，超長時間錄音筆將會面世。 多功能于一身 近幾年，數(shù)碼產(chǎn)品都朝著多功能化發(fā)展，隨著技術的不斷發(fā)展，數(shù)碼產(chǎn)品的整合絕對是將來的一個大方向，現(xiàn)在很多錄音筆都已經(jīng)支持 MP3 播放功能，已經(jīng)從單純的錄音發(fā)展到具備聽 MP3 音樂， U 盤，復讀以及電話錄音等多項功能。 此外，錄音筆將發(fā)展到一個全新的階段，錄音 /復讀， MP3 播放，影像記錄，圖片瀏覽（數(shù)碼伴侶）， TXT 文檔閱讀，移動存儲等 多功能于一身的錄音筆將會出現(xiàn)。 降低成本減小體積 降低成本是任何技術商業(yè)化的重要前提，一般的途徑是通過規(guī)模生產(chǎn)來攤薄成本。錄音筆的成本在于技術和原材料兩個方面，而技術的發(fā)展勢必在成本上很難降低，所以，相信通過生產(chǎn)原材料價格的走低，錄音筆也會漸漸便宜。 既多功能，又小巧實用，外觀精致創(chuàng)新，也是錄音筆外形的發(fā)展趨勢。 基于單片機的 SD 卡錄音筆研究意義 本課題主要是研究基于單片機的 SD 卡錄音筆設計，本課題是以單片機SPCE061A 來實現(xiàn)一個錄音筆系統(tǒng)。 SPCE061A 該款單片機資源豐富， 有強大的數(shù)字語音處理功能可應用與語音播放和語音識別領域，內置有 2 路 DA 轉換，8 路 AD 轉換及在線仿真等豐富的功能，這些都為實現(xiàn)數(shù)碼錄音和播放提供了良好的方便條件。 長期以來，以 Flash Memory 為存儲體的 SD 卡因具備體積小、功耗低、可擦寫以及非易失性等特點而被廣泛應用于消費類電子產(chǎn)品中特別是近年來，隨著價格不斷下降且存儲容量不斷提高，它的應用范圍日益增廣。 5 當數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需要長時間地采集、記錄海量數(shù)據(jù)時，選擇 SD 卡作為存儲媒質是開發(fā)者們一個很好的選擇在電能監(jiān)測以及無功補償系統(tǒng)中，要連續(xù)記錄大 量的電壓、電流、有功功率、無功功率以及時間等參數(shù)，當單片機采集到這些數(shù)據(jù)時可以利用 SD 作為存儲媒質。 因此，基于單片機的 SD 卡錄音筆將會是今后最常見的錄音工具。 2 錄音筆功能分析及開發(fā)環(huán)境 功能概述 隨著數(shù)字存儲技術的發(fā)展，大容量存儲設備充斥著電子應用的方方面面。對于嵌入式系統(tǒng)來說，功能的增強，也需要大容量存儲設備做支撐。 SD 卡是一種輕便的大容量的存儲設備。它使用方便，工作穩(wěn)定，可以為嵌入式系統(tǒng)提供大容量的數(shù)據(jù)存儲擴展，使得系統(tǒng) 有強大 的 錄音 功能。利用 SPCE061A 為主控芯片， SD 卡做為存儲 介質，實現(xiàn)單片機的超長時間錄放音功能。 SPCE061A 對 SD 卡的讀寫功能 （ 1） SPCE061A 對 SD 卡的操作方式為 SPI 模式； （ 2） 提供 SD 卡插入檢測功能，并進行語音提示； （ 3） 提供 SD 卡寫保護檢測功能，并進行語音提示； （ 4） 可以對 SD 卡進行初始化、扇區(qū)寫、扇區(qū)讀、扇區(qū)擦除、得到 SD 卡的容量信息等操作 。 錄 /放音及刪除功能 （ 1） 錄音數(shù)據(jù)存儲在 SD 卡中； （ 2） 支持多段錄音； （ 3） 放音支持 “上一曲 ”、 “下一曲 ”； （ 4） 可以刪除所有的錄音片斷，重新開始錄音 。 6 設計環(huán)境介紹 系統(tǒng)硬件環(huán)境介紹 本系統(tǒng)的硬件部分采用的是 SPCE061A 單片機。 SPCE061A 單片機是一個16 位結構的微控制器。以下是它的性能簡介： （ 1） 16 位的高性能 u?nSP 內核單片機 （ 2） CPU 時鐘范圍： ~49MHz （ 3） 片內 32K 字的 Flash 程序存儲器、 2K 字的 SRAM 數(shù)據(jù)存儲器 （ 4） 4 個 16 位 I/O 端口 （ 5） 14 個中斷源 （ 6） 1 通道專用音頻 AD 轉換通道， 7 通道 AD 轉換通道 （ 7） 內置 MIC 放大電路和自動增益 (AGC)放大電路 （ 8） 2 路電流輸出型的 DA 轉換通道 （ 9） 2 個 16 位通用定時器 /計數(shù)器 （ 10） 實時實鐘（ RTC） （ 11） 低電壓復位、低電壓監(jiān)測 （ 12） 內置在線仿真接口（ ICE） （ 13） 具有保密功能 （ 14） 具有 Watchdog 功能 SPCE061A 片內結構，主要包括 SPCE061A 時鐘電路， PPL 鎖相環(huán)及外圍電路， SPCE061A 系統(tǒng)時鐘和 Watchdog。圖 為 SPCE061A 片內結構圖。 7 雙 16 位定時器/ 計數(shù)器7 通道 10 位 A DC單通道 A DC+ A GCCP U 時鐘實時時鐘F L A S HRA M時基中斷控制IOA 1 5 0IOB 1 5 0鎖相環(huán)振蕩器IOB 0 ( S C K ) IOB 1 (S D A )低電壓監(jiān)測 /低電壓復位 雙通道10 位 DA C串行輸入輸出接口A UD1A UD2M IC_ IN32 管腳通用輸入輸出端口16 位微控制器u 39。n S P+ICEX I/RXOICE _ S CKICE _ S DAICE _ E NCPVIOB 7 （ R X D ） IOB 1 0 （ TXD ）串行異步通訊接口Watchdog 圖 SPCE061A 片內結構 軟件工作環(huán)境μ’ nSP IDE 介紹 本系統(tǒng)的軟件設計使用的是 μ?nSP IDE 集成開發(fā)環(huán)境 。 u?nSP IDE 集成開發(fā)環(huán)境支持匯編語言和 C 語言混合編程進行程序開發(fā)，集程序的編輯、編譯、鏈接、調試以及仿真等功能為一體并且支持軟件仿真和調試 的功能 。 u?nSP IDE 的主要特點是：提供了友好的交互界面、易于操作，使調試工作方便且高效。工具界面主要分為主菜單，工具欄，工作區(qū)窗口，編輯區(qū)窗口，輸出區(qū)窗口。圖 為工具界面參照圖。 8 圖 工具界面參照圖 Workspace 窗口 ， 如圖 。 Workspace 窗口由 FileView 和 ResourceView 兩個視窗組成。單擊 FileView標簽 ，用戶可以方便瀏覽到工程內的各文件。 FileView 視窗用層次圖排列出當前工程的所有文件的邏輯關系。 Files 文件夾包含了源程序、程序接口和說明硬件配置情況的文件。 Resource 文件夾包括了各種資源文件 (rc)。 Source Files 文件夾用于保存源文件。 Head Files 文件夾用于保存頭文件。 External Dependencies文件夾用于保存對工程的一些標注信息。 ResourceView 視窗列出當前工程用到的所有資源?？梢詥螕粢暣皟确种ы敳颗赃叺模停栒归_和收縮層次 圖。 Workspace 窗 口所體現(xiàn)的邏輯位置不是指文件在硬盤上的物理位置，而是指一種邏輯從屬關系。用戶可用拖曳的辦法改變文件的邏輯位置。在 Workspace窗口內，不同類型的文件有不同的圖標表現(xiàn)。 圖 Workspace 窗口 9 Output 窗口 ， 如圖 。 Output 窗口用于顯示編譯、調試和查找的結果。在窗口底部有幾個視窗標簽： Build、 Debug 和 Find in Files 等。用鼠標單擊這些標簽，可以激活相應的視窗。 Build：顯示編譯和鏈接過程里產(chǎn)生的信息，包括文件編輯過程里的錯誤和警告信息等。 Debug：顯 示程序調試過程里出現(xiàn)的信息。 Find in Files：顯示在文件中查找字符的結果。 Edit 窗口：在 Edit 窗口里，文件的打開格式有兩種：用戶可用文本格式打開文件，也可以用二進制代碼格式打開文件。 圖 Output 窗口 文件編輯器 ，如 圖 。 文本編輯器可以用來打開匯編語言程序和 C 語言程序。 圖 文件編輯器 二進制代碼編輯器 ，如 圖 。 二進制代碼編輯器讓用戶在 Edit 窗口里以十六進制數(shù) /ASCII字 符 的形式來編輯二進制代碼的資源文件。 10 圖 二進制代碼 編輯器 工程的操作 創(chuàng)建工程過程 （ 1） 選擇 [File]→[New] ，打開 New 對話框如圖 ，選擇 Project 標簽； （ 2） 在 File 文本框內輸入工程名稱； （ 3） 在 Location 文本框內輸入工程文件的路徑； （ 4） 在 Select Body Here 區(qū)域內選擇 Probe； （ 5） 單擊 [OK]，創(chuàng)建工程 。 圖 創(chuàng)建工程對話窗口 開發(fā)操作過程 從 [開始 ]菜單內啟動工具； 選擇 [File]→[Open Project] ，在 ?打開 ?對話框內選擇所 要打開的工程； 窗口（工作區(qū)窗口）顯示在工具的左