【正文】 現(xiàn)在的情況來看， 1GB 閃存可以存儲(chǔ)大約 272 小時(shí)錄音信息。對(duì)于傳統(tǒng)的磁帶式錄音方式來說，簡(jiǎn)直是天方夜譚。 本課題是在 SD 卡和凌陽(yáng) SPCE061A 單片機(jī)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一款錄音筆。凌陽(yáng) SPCE061A 單片機(jī)具有的數(shù)字信號(hào)處理功能及其所提供的音頻壓縮函數(shù)庫(kù)來實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)的實(shí)時(shí)采樣與壓縮；通過 RS232 接口，將采集到的語(yǔ)音信號(hào)實(shí)時(shí)上傳到 SD 卡中存儲(chǔ)。 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(shù)要求主要是：錄制語(yǔ)音，播放語(yǔ)音，刪 除語(yǔ)音。 開發(fā)板： SPCE061A 是一款 16 位微控制器，內(nèi)嵌 32K 的閃存（ FLASH）。 SPCE061A 為語(yǔ)音產(chǎn)品而集成了 ADC、 DAC、 AGC 等，還具有 2 n 項(xiàng)內(nèi)積運(yùn)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(fù)雜的數(shù)字信號(hào)，是數(shù)字語(yǔ)音識(shí)別應(yīng)用領(lǐng)域的一種最經(jīng)濟(jì)選擇。 SPCE061A 精簡(jiǎn)開發(fā)板配有調(diào)試功能；結(jié)合集成開發(fā)環(huán)境不需外界任何仿真、調(diào)試器即可以完成編程、仿真、調(diào)試功能。 本課題利用 SPCE061A 的語(yǔ)音處理功能，以及其強(qiáng)大的處理能力，再配合SD 卡模 組，很容易實(shí)現(xiàn)了大容量超長(zhǎng)錄音功能。 SD 卡模組： SD 卡座模組為單片機(jī)提供了 SD 卡的插接裝置，以 SPI 總線方式與單片機(jī)通訊，同時(shí)，提供卡檢測(cè)、寫保護(hù)檢測(cè)等檢測(cè)端口，以便用戶可以方便靈活的為單片機(jī)外擴(kuò) SD 卡存儲(chǔ)設(shè)備。 還包括：外置揚(yáng)聲器，外置電源。 卡數(shù)碼錄音筆廣泛應(yīng)用于社會(huì)各個(gè)部分，是當(dāng)今最為常見的錄音設(shè)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(shí)用。 錄音器的發(fā)展歷史 留聲機(jī) 1877 年 8 月 15 日，愛迪生發(fā)明了留聲機(jī)。這臺(tái)留聲機(jī)由金屬大圓桶、曲軸、受話機(jī)和膜 板構(gòu)成，如上圖。金屬圓桶上面刻有螺旋的槽紋，并安裝在一個(gè)長(zhǎng)的曲軸上，曲軸一端是手柄，搖動(dòng)手柄圓通就隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。受話器其實(shí)是一根金屬小管，管的一頭有一張振膜，振膜上貼著一個(gè)有金屬鈍頭的細(xì)針，另一頭是受話端。錄音的時(shí)候，先在圓桶上貼一張錫箔，然后將受話器細(xì)針端對(duì)準(zhǔn)圓桶，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)圓桶，對(duì)受話器的另一端說話，聲音則被振動(dòng)的細(xì)針記錄在錫箔上?；胤诺臅r(shí)候，將細(xì)針端再拿回到圓桶的最開始處，轉(zhuǎn)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(jī)是純機(jī)械錄音技術(shù)，在這之后，錄音技術(shù)發(fā)展為光學(xué)錄音、磁性錄 音和電子錄音。其中，光學(xué)錄音顧名思義就是將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣鈱W(xué)信號(hào)，記錄在感光底片上的一種技術(shù)，最初應(yīng)用在有聲電影的研究上，并在最早 3 的電影領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。在電影膠片的一側(cè)有一條窄條，叫做聲帶，播放時(shí)由播放機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)橥降穆曇粜盘?hào)予以伴音。需要說明的是，光學(xué)錄音由于對(duì)制作技術(shù)環(huán)節(jié)要求較高，且不可擦寫，所以當(dāng)時(shí)除了電影伴音這部分應(yīng)用廣泛發(fā)展外，其他應(yīng)用面較為狹窄。 磁性錄音是應(yīng)非常廣泛的錄音技術(shù)，最具代表性的革新就是 1900 年鋼絲錄音機(jī)的發(fā)明。鋼絲錄音機(jī)利用磁性錄音原理，將受話器與電磁鐵連接，將聲音信號(hào)首先轉(zhuǎn) 換為不斷變化的磁信號(hào)，然后將鋼絲與電磁鐵緊密貼在一起并勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣鋼絲上就形成了強(qiáng)度隨聲音信號(hào)變化而變化的磁場(chǎng)，回放的時(shí)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(jī)就是鋼絲錄音機(jī)的改進(jìn)版本，只是現(xiàn)代人把鋼絲改為了軟質(zhì)的塑料磁帶而已。 數(shù)碼錄音筆 21 世紀(jì) 初 ，數(shù)碼錄音技術(shù)（也稱電子錄音）誕生，這是通過對(duì)模擬信號(hào)的采樣、編碼將模擬信號(hào)通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并進(jìn)行一定的壓縮后進(jìn)行存儲(chǔ)的技術(shù)。而數(shù)字信號(hào)即使經(jīng)過多次復(fù)制，聲音信息也不會(huì)受到損失，保持原樣不變。 通常數(shù)碼錄 音筆的音質(zhì)效果要比傳統(tǒng)的錄音機(jī)要好一些。錄音筆通常標(biāo)明有 SP， LP 等錄音模式， SP 表示 ShotPlay 即短時(shí)間模式，這種方式壓縮率不高，音質(zhì)比較好，但錄音時(shí)間短。而數(shù)碼錄音筆品牌分布圖 LP 表示 LongPlay，即長(zhǎng)時(shí)間模式，壓縮率高，音質(zhì)會(huì)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(dāng)今錄音領(lǐng)域的 “專家 ”。 SD 卡錄音筆的發(fā)展趨勢(shì) 從首款 SD 卡錄音筆上市到現(xiàn)在，短短 4 年內(nèi)成為銷量最大的隨身錄音設(shè)備，證明其有著極高的性能和質(zhì)量，價(jià)格而比較合理。隨著電子錄音技術(shù)的發(fā)展和消費(fèi)者使用需求 的提高，數(shù)碼錄音筆的革新也是勢(shì)在必行。 4 提高錄音質(zhì)量 一方面，隨著科技的發(fā)展，錄音筆的錄音質(zhì)量將會(huì)提升，高清錄音筆，超長(zhǎng)時(shí)間錄音筆將會(huì)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(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)碼產(chǎn)品的整合絕對(duì)是將來的一個(gè)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(fù)讀以及電話錄音等多項(xiàng)功能。 此外，錄音筆將發(fā)展到一個(gè)全新的階段，錄音 /復(fù)讀， MP3 播放，影像記錄，圖片瀏覽（數(shù)碼伴侶）， TXT 文檔閱讀，移動(dòng)存儲(chǔ)等 多功能于一身的錄音筆將會(huì)出現(xiàn)。 降低成本減小體積 降低成本是任何技術(shù)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(shù)和原材料兩個(gè)方面，而技術(shù)的發(fā)展勢(shì)必在成本上很難降低，所以，相信通過生產(chǎn)原材料價(jià)格的走低，錄音筆也會(huì)漸漸便宜。 既多功能，又小巧實(shí)用，外觀精致創(chuàng)新，也是錄音筆外形的發(fā)展趨勢(shì)。 基于單片機(jī)的 SD 卡錄音筆研究意義 本課題主要是研究基于單片機(jī)的 SD 卡錄音筆設(shè)計(jì)，本課題是以單片機(jī)SPCE061A 來實(shí)現(xiàn)一個(gè)錄音筆系統(tǒng)。 SPCE061A 該款單片機(jī)資源豐富， 有強(qiáng)大的數(shù)字語(yǔ)音處理功能可應(yīng)用與語(yǔ)音播放和語(yǔ)音識(shí)別領(lǐng)域，內(nèi)置有 2 路 DA 轉(zhuǎn)換，8 路 AD 轉(zhuǎn)換及在線仿真等豐富的功能，這些都為實(shí)現(xiàn)數(shù)碼錄音和播放提供了良好的方便條件。 長(zhǎng)期以來，以 Flash Memory 為存儲(chǔ)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(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于消費(fèi)類電子產(chǎn)品中特別是近年來，隨著價(jià)格不斷下降且存儲(chǔ)容量不斷提高，它的應(yīng)用范圍日益增廣。 5 當(dāng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需要長(zhǎng)時(shí)間地采集、記錄海量數(shù)據(jù)時(shí)，選擇 SD 卡作為存儲(chǔ)媒質(zhì)是開發(fā)者們一個(gè)很好的選擇在電能監(jiān)測(cè)以及無功補(bǔ)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(shí)間等參數(shù)，當(dāng)單片機(jī)采集到這些數(shù)據(jù)時(shí)可以利用 SD 作為存儲(chǔ)媒質(zhì)。 因此，基于單片機(jī)的 SD 卡錄音筆將會(huì)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(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，大容量存儲(chǔ)設(shè)備充斥著電子應(yīng)用的方方面面。對(duì)于嵌入式系統(tǒng)來說，功能的增強(qiáng)，也需要大容量存儲(chǔ)設(shè)備做支撐。 SD 卡是一種輕便的大容量的存儲(chǔ)設(shè)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(chǔ)擴(kuò)展，使得系統(tǒng) 有強(qiáng)大 的 錄音 功能。利用 SPCE061A 為主控芯片， SD 卡做為存儲(chǔ) 介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的超長(zhǎng)時(shí)間錄放音功能。 SPCE061A 對(duì) SD 卡的讀寫功能 （ 1） SPCE061A 對(duì) SD 卡的操作方式為 SPI 模式； （ 2） 提供 SD 卡插入檢測(cè)功能，并進(jìn)行語(yǔ)音提示； （ 3） 提供 SD 卡寫保護(hù)檢測(cè)功能，并進(jìn)行語(yǔ)音提示； （ 4） 可以對(duì) SD 卡進(jìn)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(chǔ)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(shè)計(jì)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(jī)。 SPCE061A 單片機(jī)是一個(gè)16 位結(jié)構(gòu)的微控制器。以下是它的性能簡(jiǎn)介： （ 1） 16 位的高性能 u?nSP 內(nèi)核單片機(jī) （ 2） CPU 時(shí)鐘范圍： ~49MHz （ 3） 片內(nèi) 32K 字的 Flash 程序存儲(chǔ)器、 2K 字的 SRAM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 （ 4） 4 個(gè) 16 位 I/O 端口 （ 5） 14 個(gè)中斷源 （ 6） 1 通道專用音頻 AD 轉(zhuǎn)換通道， 7 通道 AD 轉(zhuǎn)換通道 （ 7） 內(nèi)置 MIC 放大電路和自動(dòng)增益 (AGC)放大電路 （ 8） 2 路電流輸出型的 DA 轉(zhuǎn)換通道 （ 9） 2 個(gè) 16 位通用定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 （ 10） 實(shí)時(shí)實(shí)鐘（ RTC） （ 11） 低電壓復(fù)位、低電壓監(jiān)測(cè) （ 12） 內(nèi)置在線仿真接口（ ICE） （ 13） 具有保密功能 （ 14） 具有 Watchdog 功能 SPCE061A 片內(nèi)結(jié)構(gòu)，主要包括 SPCE061A 時(shí)鐘電路， PPL 鎖相環(huán)及外圍電路， SPCE061A 系統(tǒng)時(shí)鐘和 Watchdog。圖 為 SPCE061A 片內(nèi)結(jié)構(gòu)圖。 7 雙 16 位定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器7 通道 10 位 A DC單通道 A DC+ A GCCP U 時(shí)鐘實(shí)時(shí)時(shí)鐘F L A S HRA M時(shí)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(cè) /低電壓復(fù)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(nèi)結(jié)構(gòu) 軟件工作環(huán)境μ’ nSP IDE 介紹 本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)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(yǔ)言和 C 語(yǔ)言混合編程進(jìn)行程序開發(fā)，集程序的編輯、編譯、鏈接、調(diào)試以及仿真等功能為一體并且支持軟件仿真和調(diào)試 的功能 。 u?nSP IDE 的主要特點(diǎn)是：提供了友好的交互界面、易于操作，使調(diào)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?qǐng)D。 8 圖 工具界面參照?qǐng)D Workspace 窗口 ， 如圖 。 Workspace 窗口由 FileView 和 ResourceView 兩個(gè)視窗組成。單擊 FileView標(biāo)簽 ，用戶可以方便瀏覽到工程內(nèi)的各文件。 FileView 視窗用層次圖排列出當(dāng)前工程的所有文件的邏輯關(guān)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(duì)工程的一些標(biāo)注信息。 ResourceView 視窗列出當(dāng)前工程用到的所有資源?？梢詥螕粢暣皟?nèi)分支頂部旁邊的＋和－號(hào)展開和收縮層次 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(guān)系。用戶可用拖曳的辦法改變文件的邏輯位置。在 Workspace窗口內(nèi)，不同類型的文件有不同的圖標(biāo)表現(xiàn)。 圖 Workspace 窗口 9 Output 窗口 ， 如圖 。 Output 窗口用于顯示編譯、調(diào)試和查找的結(jié)果。在窗口底部有幾個(gè)視窗標(biāo)簽： Build、 Debug 和 Find in Files 等。用鼠標(biāo)單擊這些標(biāo)簽，可以激活相應(yīng)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(cuò)誤和警告信息等。 Debug：顯 示程序調(diào)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(jié)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(jìn)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(yǔ)言程序和 C 語(yǔ)言程序。 圖 文件編輯器 二進(jìn)制代碼編輯器 ，如 圖 。 二進(jìn)制代碼編輯器讓用戶在 Edit 窗口里以十六進(jìn)制數(shù) /ASCII字 符 的形式來編輯二進(jìn)制代碼的資源文件。 10 圖 二進(jìn)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(duì)話框如圖 ，選擇 Project 標(biāo)簽； （ 2） 在 File 文本框內(nèi)輸入工程名稱； （ 3） 在 Location 文本框內(nèi)輸入工程文件的路徑； （ 4） 在 Select Body Here 區(qū)域內(nèi)選擇 Probe； （ 5） 單擊 [OK]，創(chuàng)建工程 。 圖 創(chuàng)建工程對(duì)話窗口 開發(fā)操作過程 從 [開始 ]菜單內(nèi)啟動(dòng)工具； 選擇 [File]→[Open Project] ，在 ?打開 ?對(duì)話框內(nèi)選擇所 要打開的工程； 窗口（工作區(qū)窗口）顯示在工具的左