【正文】 題 目：基于單片機的數(shù)碼錄音與播放系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計學 院：信息電子技術(shù)學院年 級：專 業(yè)： 自動化姓 名： 學 號： 指導(dǎo)教師： 摘 要畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名： 日期： 年 月 日學位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)　　 　 　大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日摘 要本次課程設(shè)計的主要目的是制作一個基于單片機的數(shù)碼錄音和播放系統(tǒng)。選用凌陽16位單片機SPCE061A和外部擴展存儲器W29C040來實現(xiàn)。其具有體積小、集成度高、易擴展、可靠性高、功耗低、結(jié)構(gòu)簡單、中斷處理能力強等特點，特別適應(yīng)于數(shù)字語音錄放和語音識別等數(shù)字應(yīng)用領(lǐng)域。 SPCE061A是臺灣凌陽公司生產(chǎn)的十六位單片機，該單片機內(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， W29C040是臺灣華邦公司生產(chǎn)的4M位的FLASH存儲芯片，利用它存儲凌陽格式的語音資源。該系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于需求的錄音較長的場合。如檢測溫度的存儲播放系統(tǒng)，自錄語音提示等應(yīng)用方案。本系統(tǒng)提供W29C040相關(guān)的讀寫模塊，此模塊也可應(yīng)用于W29C040同系列的相關(guān)FLASH芯片中。如果是簡單的控制對象，只需要利用單片機作為控制核心，不需要另加外部設(shè)備就能實現(xiàn)。對于較復(fù)雜的系統(tǒng)，只需對單片機進行適當?shù)臄U展即可，十分方便。對一個復(fù)雜或功能強大的語音， 圖象處理系統(tǒng)需要很大的,不同的存儲器（ROM,FLASH,SRAM）的存儲空間，為了解決I/O不夠的問題，我們使用W29C040芯片來擴展SPCE061A的存儲器來實現(xiàn)更大空間的存儲。關(guān)鍵字：SPCE061A；閃存；W29C040；語音輸入/錄放佳木斯大學教務(wù)處 iv AbstractAbstractThis curriculum designs mainly is 16 monolithic integrated circuits which newly develops using Ling Yangzui manufactures based on SPCE061A and the W29C040 digital sound recording and the broadcast system. This system provides the W29C040 correlation the readwrite module, this module also may apply to W29C040 with the serise in correlation FLASH chip. SPCE061A is Taiwan insults 16 monolithic integrated circuits which the positive pany produces, in sets has 2 group DA to transform _ group AD transformation and the online simulation and so on rich function W29C040 M FLASH memory chip, uses it to save insults the positive form the pronunciation resources,. This system may widely apply to a demand recording longer situation. If the temperature examination memory broadcast system, from records application plan and so on voice prompt.Keywords :PCE061A 。W29C040。flash memory。voice record目 錄目 錄摘 要 iAbstract ii第 1 章 緒論 1第 2 章 總體設(shè)計 3第 3 章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 4 方案的選擇 4 80C51方案 4 DSP方案 4 凌陽方案 4 凌陽單片機的簡介 5 綜述 5 結(jié)構(gòu)概覽 8 芯片的引腳排列和說明 8 SPCE061A最小系統(tǒng) 10 SPCE061A開發(fā)方法 11 SPCE061A 的外部存儲器（Memory）的擴展 12 綜述 12 W29C040的介紹 13 W29C040寫、擦除流程圖 14 SPCE061A與W29C040的硬件連接圖 16第 4 章 軟件系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 19 凌陽音頻介紹 19 音頻概述 19 數(shù)字音頻的采樣和量化 19 音頻格式的介紹 19 語音壓縮編碼基礎(chǔ) 19 凌陽音頻編碼算法 21 壓縮分類 21 凌陽常用的音頻形式和壓縮算法 21 凌陽語音的播放、錄制、合成和辨識 22 語音錄入使用介紹 23 W29C040與SPCE061A的系統(tǒng)軟件設(shè)計 27 本系統(tǒng)軟件實際流程圖 27 程序源代碼： 30第 5 章 拓 展 設(shè) 計 31 數(shù)碼錄音和播放系統(tǒng)的增強設(shè)計 31 溫度測量顯示存儲系統(tǒng) 32 系統(tǒng)總體方案介紹 32 SPCE061A的周邊模塊 32 電源模塊 32 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 32 主流程 32 凌陽的其他應(yīng)用 33結(jié) 論 36致 謝 37參考文獻 38附錄A 39附錄B 41附錄C 44附錄D 54佳木斯大學教務(wù)處 2 畢業(yè)論文（設(shè)計）用紙第 1 章 緒論隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，語音處理技術(shù)越來越多在工業(yè)、交通、通信等領(lǐng)域得到應(yīng)用。語音處理的理論和技術(shù)也日趨完善和成熟。人們對語音技術(shù)的實際需求也越來也迫切，使得語音處理實用化產(chǎn)品不斷出現(xiàn)。語音錄音播放設(shè)備在人們的生活娛樂中一直以不同種類為人們提供各種各樣的服務(wù)。例如，復(fù)讀機的出現(xiàn)為學習外語提供了便利，它不僅僅是一種學習工具，更是一種科學的學習方法；錄音播放電話機，用來記錄通話雙方的談話內(nèi)容以備參考，并在主人外出時，可在錄音播放中留言并收錄呼叫方的留言以便事后處理，大大的減少了一些不必要的麻煩。從老式的晶體管錄音機到今天的微型錄放機不斷發(fā)展的過程，說明在人們的生活娛樂中語音錄音播放設(shè)備占有越來越重要的地位，通過錄音播放享受生活已經(jīng)成為人們不可缺少的生活方式。如今，隨著消費類電子的興起和繁榮以及各類芯片的發(fā)展，人們對錄音播放設(shè)備的需求也不斷的增多，錄音播放設(shè)備應(yīng)用的領(lǐng)域也不斷增加。從以往在生活中的應(yīng)用漸漸發(fā)展到語音識別、語音控制方面的應(yīng)用。傳統(tǒng)的錄放解決方案存在電路體積大、錄放效果差、穩(wěn)定性欠佳等弊端逐漸展現(xiàn)出來。語音錄音播放系統(tǒng)也在不斷的改進傳統(tǒng)的錄放所存在弊端。并向著體積小、錄放效果好、穩(wěn)定性強、系統(tǒng)更完善的方向發(fā)展。本次的錄音播放控制器設(shè)計正是符合了錄音播放設(shè)備的這種發(fā)展大環(huán)境，滿足了人們的需要。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和在控制系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，以及設(shè)備向小型化、智能化的發(fā)展，作為高新技術(shù)之一的單片機以其體積小，功能強，價格低，使用靈活等特點，顯示出出很強的生命力?？梢哉J為，單片機技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代電子技術(shù)的十分重要的技術(shù)之一，可以使設(shè)計的電子產(chǎn)品更具智能化和先進性。進入21世紀以來，開發(fā)推出單片機的公司很多，各種高性能單片機芯片市場也異?；钴S，新技術(shù)的不斷采用，更加使單片機的種類、性能以及應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大和提高。臺灣凌陽科技公司公司最近推出一種新型16位單片機SPCE061A。該單片機的問世，使得16位單片機的科技含量及應(yīng)用躍上一個新的臺階。在航空航天，機械加工，智能儀器儀表，家用電器，通信系統(tǒng)，智能玩具等領(lǐng)域，單片機都發(fā)揮了巨大的作用。單片機是隨著微型計算機，單板機的發(fā)展及其在智能測控系統(tǒng)中的應(yīng)用而發(fā)展起來的。隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，目前世界上各個公司都研制出了各種應(yīng)用領(lǐng)域的單片機，單片機芯片市場也異?；钴S，從8位低端，到高性能的16位，到集成度，速率，可靠性等全方位向更高水平發(fā)展的32位系列。隨著微電子，半導(dǎo)體工藝的不斷進步，單片機芯片在向高度集成化，低功耗的方向發(fā)的發(fā)展。目前世界上各個公司都研制出了各種應(yīng)用領(lǐng)域的單片機，如ATMEL公司的80C9X系列，INTEL公司的MCS5X系列，MOTOROLA的68系列和ZILOG的Z8系列。目前，中國臺灣的凌陽公司最新推出了16位的SPCE系列由于其在語音功能的獨特應(yīng)用，得到了廣大客戶的認可，因此，也是我這次畢業(yè)論文所選擇的單片機。本次畢業(yè)論文就是選用凌陽16位單片機SPCE061A和外部擴展存儲器W29C040來實現(xiàn)數(shù)碼語音的錄取和播放系統(tǒng)。第 2 章 總體設(shè)計本系統(tǒng)是由單片機、按鍵、音頻輸入、音頻輸出和外部擴展存儲器等五個主要部分通過硬件電路的連接組合在一起而組成，并通過一系列的操作來完成對語音芯片的錄音/播放功能。系統(tǒng)的主要器件結(jié)構(gòu)框圖如圖21所示。輸出儲存單片機按鍵MIC輸入圖21 系統(tǒng)的主要器件結(jié)構(gòu)圖本系統(tǒng)包括按鍵部分、音頻錄入部分、音頻輸出部分和W29C040存儲擴展等四部分。按鍵部分：按鍵1 開始語音錄入按鍵2 停止錄音，播放語音。音頻錄入部分：主要是由MIC、自動增益電路、AD轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成，通過MIC采樣語音數(shù)據(jù)，并經(jīng)內(nèi)置自動增益電路處理、AD轉(zhuǎn)換后，編碼并存儲。音頻輸出部分：主要是將音頻輸出端放大，經(jīng)喇叭播放。存儲擴展部分：通過控制，將錄音編碼后的數(shù)據(jù)存儲。系統(tǒng)實現(xiàn)的功能：通過按鍵1，開始錄音，按鍵2，結(jié)束錄音并播放所錄的語音。播放結(jié)束后，可以繼續(xù)錄入下一段語音。第 3 章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 方案的選擇當今微型計算機技術(shù)的發(fā)展形成兩大技術(shù)分支：一是以微處理器MPU為核心組成的通用微機系統(tǒng)；另一分支是發(fā)展面向?qū)ο蟮挠糜趯崟r測控的微控制器MCU即單片機。隨著超大規(guī)模高速集成電路的發(fā)展，現(xiàn)代電子技術(shù)進入了片上系統(tǒng)SOC（System On a Chip）階段，從而使單片機的設(shè)計與應(yīng)用發(fā)生了深刻的變化。凌陽科技推出的μ’nSP?單片機就是基于SOC的新型數(shù)/?；旌系南到y(tǒng)芯片。凌陽單片機順應(yīng)了單片機技術(shù)的發(fā)展趨勢，其系統(tǒng)芯片具有集成度高，數(shù)/?；旌?，功能全，低功耗，低電壓和易于開發(fā)等特點。另外，凌陽單片機還增加了適合與DSP的某些特殊指令；有的還嵌入了LCD控制/驅(qū)動和雙音多頻發(fā)生器功能。這些都進一步擴大了單片機的應(yīng)用范圍。凌陽公司為μ’nSP?單片機的應(yīng)用開發(fā)提供了較為完善的開發(fā)支持工具。μ’nSP? CPU系統(tǒng)仿真板，高性能的C語言編譯器，并提供了C語言的編程函數(shù)庫。因此，我們本次畢業(yè)設(shè)計選擇μ’nSP?單片機來做一個復(fù)讀機，在做的過程中熟悉一下凌陽單片機。凌陽單片機自帶的存儲器是不夠的，所以我們必須擴展外部存儲器。 80C51方案在我國單片機的市場中，51單片機曾經(jīng)占據(jù)著絕對的主導(dǎo)地位，但在科技不斷發(fā)展的當今，嵌入式系統(tǒng)正在不斷流行開來，對單片機的處理速度的要求不斷提高，對單片機的處理功能也要求越來越強。我個人認為，除了其速度不夠快外，集成度不高是51最大的缺點。在當今比較高端應(yīng)用場合，可能再也難以見到51單片機的身影，取而代之的是ARM和DSP等處理器。 DSP方案在數(shù)字信號處理方面，處處可以見到DSP的身影。對于本系統(tǒng)中的語音采集，數(shù)據(jù)處理存放，語音回放，DSP可以輕而易舉的完成這些基本功能。DSP強大的數(shù)據(jù)處理能力是讓眾多的單片機都望塵莫及的。 凌陽方案我認為，凌陽是51和DSP之間的一種良好的結(jié)合。SPCE061A是臺灣凌陽公司生產(chǎn)的十六位單片機，該單片機內(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，這些都為我們實現(xiàn)數(shù)碼錄音和