【正文】 大慶石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） I 目 錄 第 1 章 緒 論 ...............................................................................................................1 課題選擇與背景 .....................................................................................1 錄音播放系統(tǒng)的發(fā)展綜述 .....................................................................1 課題研究的內(nèi)容 .....................................................................................3 第 2 章 錄音播放系統(tǒng)總體設(shè)計方案 .........................................................................4 方案對比與選擇 .....................................................................................4 錄音播放系統(tǒng)中 SPCE061A 單片機特性 .............................................5 第 3 章 錄音播放系統(tǒng)的硬件設(shè)計 ...........................................................................10 按鍵部分硬件連接 ...............................................................................10 音頻錄音器件的組成 ...........................................................................12 音頻輸出器件的組成 ...........................................................................12 系統(tǒng)中 SPCE061A 的功能應(yīng)用 ...........................................................13 第 4 章 錄音播放系統(tǒng)的軟件設(shè)計 ...........................................................................16 錄放音頻數(shù)據(jù)編碼算法 .....................................................................17 4. 2 集成開發(fā)環(huán)境 IDE ..............................................................................21 4. 3 系統(tǒng) 的錄放主程序設(shè)計 ......................................................................22 第 5 章 錄音播放系統(tǒng)的測試 ...................................................................................29 5. 1 錄音播放 系統(tǒng) 的程序調(diào)試 ..................................................................29 5. 2 錄音播放 系統(tǒng) 的功能測試 ..................................................................30 結(jié) 論 ...........................................................................................................................31 參考文獻 .....................................................................................................................32 致 謝 ...........................................................................................................................33 大慶石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 第 1 章 緒 論 課題 選擇與背景 語音錄音播放設(shè)備在人們的生活娛樂中一直以各個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(xué)習(xí)外語提供了便利，它不僅僅是一種學(xué)習(xí)工具，它更是一種科學(xué)的學(xué)習(xí)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，可在錄音電話中留言并收錄呼叫方的留言以便事后處理 ，大大的減少的一些不必要的麻煩。 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)備的要求也不斷曾多， 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。為滿足人們的需求，從事消費類電子設(shè)計的廠商都不忘在諸如 MP智能手機、便攜式 Video播放器等產(chǎn)品中嵌入播放錄音部分。語音錄音播放系統(tǒng)也在不斷的改進傳統(tǒng)的錄放解決方案存在弊端。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 次的語音錄音播放系統(tǒng)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。 錄音播放系統(tǒng)的發(fā)展綜述 錄音播放技術(shù)經(jīng)歷了漫長的發(fā)展過程，它 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展創(chuàng)新，不斷的發(fā)展 完善 。 錄音播放技術(shù)大體可分為以下幾個階段。 錄音播放機問世 話說當(dāng)年丹麥有位年輕電機工程師 Valdemar Poulsen，他利用磁性變化的原理，以鋼琴線制造了一部 錄音播放機 ， 1898 年獲得專利，這就是 1930 年代鋼線錄音機的前身。 1900 年巴黎的世界博覽會中， Poulsen 展出了他的錄話機，雖然早十年前就已 經(jīng)有著名歌唱家的錄音圓筒出售，科學(xué)家仍對錄話機大感興趣，大慶石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 Franz Josef 皇帝還留下一段談話，成為現(xiàn)存最早的磁性錄音數(shù)據(jù)。 1927 年 Fritz Pfleumer 成功的以粉狀磁性物質(zhì)涂布在紙帶或膠帶上進行錄音，希望能取代當(dāng)時的鋼線錄音機。當(dāng)時英國 BBC 廣播公司使用由錄話機改良的巨型 Blattnerphone鋼帶錄音機。這種錄音機可切斷鋼帶重新焊接來進行剪輯，但焊接點總會有轟然巨響，操作時又怕焊點斷裂而鋼片橫飛，所以德國人發(fā)展的磁帶安全又理想。1932 年著名的 BASF 成功開發(fā)出可大量生產(chǎn)的錄音帶，他們與德 國最大的電機制造商 AEG 合作，希望在 1934 年的柏林無線電展覽中推出「 Magophon」磁音機， BASF 并先行制造了五萬公尺的錄音帶，在塑料材料還未普遍運用前，這是個很驚人的成就。 磁性錄音播放 1936 年英國指揮家畢勤爵士率領(lǐng)倫敦愛樂訪問德國，應(yīng) BASF 邀請， 11 月19 日在該公司 Ludwigshafen 的大禮堂中進行了一場演奏，曲目包括莫扎特《第39 號交響曲》等，這是音樂史上第一次大型的磁性錄音；在大西洋彼岸，指揮家史托考夫斯基 1931 年的立體聲實驗錄音，以及同年 RCA 示范的 33 又 1/3 轉(zhuǎn)長時間錄音，都還是直接將聲音刻在蠟盤上。美國人也進行磁性錄音研究，像是 Marvin Camras 把交流偏壓技術(shù)引進鋼絲錄音機，使其頻寬與雜音都達到可收錄音樂的水平。另一家 Brush 公司也發(fā)展出錄音帶，他們委請 3M制造一種有光滑表面，厚度為千分之三寸的薄膠帶，柔軟防潮，在上面可涂布磁性鐵粉。這些規(guī)格后來持續(xù)用了三十年，不過 Brush 所設(shè)計的錄音機 Soundmirror 卻沒有形成氣候。 二次大戰(zhàn)期間，德國廣播電臺已經(jīng)開始大量運用磁帶錄音機，播出重要軍事將領(lǐng)的錄音，美國人常搞不清楚為什么希特勒可以同時出現(xiàn)在 好幾個地方？直到二次大戰(zhàn)后，終于誕生了第一臺可供錄音室用的美國磁帶錄音機。不過在推銷時卻遭遇了一些困難， Mullin 想到何不請?zhí)焱蹙扌瞧娇藙谒关愃鞒值膹V播節(jié)目試用？ 1947 年夏天， Ampex 提供的錄音機派上用場，平克勞斯貝對于剪接方便的磁帶錄音機非常滿意，于是預(yù)定秋天起都改用磁帶錄音機。不過工程人員心里怕怕的，把磁帶的內(nèi)容又在唱片上刻了一次，再以唱片播出，如此持續(xù)了半年多，沒想到這居然是后來音樂唱片制作的標(biāo)準(zhǔn)模式。 匣式錄音帶的出現(xiàn) Ampex 的錄音機是使用錄音帶的全部寬度，單方向錄一次，每 次錄完后就要回卷，這樣的方式稱為全軌式（ Full Track）。不久就出現(xiàn)了每次只用磁帶一半寬度的半軌式錄音機，錄完后相反的方向可再錄一次，時間也增加了一倍。嘿！對了，既然可以用兩軌，就可以錄兩種不同的訊號， 1949 年美國的 Magnecord大慶石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 公司就開發(fā)出一種雙軌式的立體聲錄音機，比第一張商用的立體聲唱片足足早了近十年。有了立體聲錄音機之后， 1952 年紐約的 WQXR 電臺開始立體聲的FM 廣播， 1954 年 Audiosphere 也發(fā)行了第一卷商業(yè)性的立體聲錄音帶，音響世界正式進入立體聲時代，并間接推動了立體聲唱片的 發(fā)展。 Ampex 則在磁帶錄音的基礎(chǔ)上， 1953 年成功開發(fā)出彩色錄像機，此后廿年間獨霸市場。 數(shù) 碼 錄音播放設(shè)備 隨著新技術(shù)、新電路不斷涌現(xiàn)， 數(shù)碼 錄音播放設(shè)備 涌現(xiàn)出來。 數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展和集成電路技術(shù)的進步，諸如選曲系統(tǒng)、數(shù)字調(diào)諧系統(tǒng)、自動偏磁均衡等新技術(shù)在錄音座中的廣泛應(yīng)用，使錄音播放設(shè)備的性能和功能達到了前所未有的水平。 錄音播放設(shè)備不斷 向高性能、多功能和自動化方向發(fā)展。 課題研究的內(nèi)容 本課題研究的是 以 SPCE061A 單片機 為核心部件來 設(shè)計一個 語音錄音與播放系統(tǒng)。 要求該系統(tǒng) 可以錄入存儲時 間為 20 秒 語音 數(shù)據(jù) ， 并具有 播 放 質(zhì)量良好語音數(shù)據(jù)的播放 功能 。 本課題研究 的主要 內(nèi)容有 ： 進行語音錄音播放的機理分析； 研究 SPCE061A 單片機 體系結(jié)構(gòu)與 集成開發(fā)環(huán)境 IDE； 給出合理的基于 SPCE061A 單片機 語音錄音播放系統(tǒng)方案； 設(shè)計語音錄音播放系統(tǒng)的硬件電路并編寫操作程序； 通過對硬件電路的連接和程序的下載測試設(shè)計錄音播放系統(tǒng)。 大慶石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 第 2 章 錄音播放系統(tǒng)總體 設(shè)計方案 方案 對比與 選擇 在本次畢業(yè)設(shè)計中，要實現(xiàn)完成本次 設(shè)計 可以采用三種不同的方案。它們分別 為 ： 方案 一基于 80C51 的語音錄音播放系 統(tǒng) :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(dāng)今，嵌入式系統(tǒng)正在不斷流行開來，對單片機的處理速度以及處理功能的要求不斷提高。在此背景下，51 所能完成的功能越來越顯得捉襟見軸。在當(dāng)今比較高端應(yīng)用場合 51 因其速度不夠快以及集成度不高， 51 單片機的身影越來越難看見 [1]。 方案 二 基于 DSP 的語音錄音播放系統(tǒng) :在數(shù)字信號處理方面，處處可見。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。DSP 強大的數(shù)據(jù)處理能力更是讓眾多的單片機都望塵莫及。但 DSP 開發(fā) 的成本過高。而且在短短的幾個月的畢業(yè)設(shè)計中，要完成從原理的學(xué)習(xí)到實物的調(diào)試成功，難度太大。 方案 三 基于 SPCE061A 的 語音錄音播放系統(tǒng) : SPCE061A 是臺灣凌陽公司生產(chǎn)的十六位單片機，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 ,有 DSP 功能，有很強的信息處理能力，最高時鐘可達到 49M，具備運算速度高的優(yōu)勢等 [2]。 對上述三種方案進行對比可知 , 隨著錄音播放系統(tǒng)的 發(fā)展 方案 一基于80C51 的語音錄音播放系統(tǒng) 已經(jīng)漸漸的滿足不了設(shè)計的要求 ；方案二基于 DSP的語音錄音播放系統(tǒng) 雖然 能滿足設(shè)計的需要 ， 但在實際應(yīng)用中 因其太過復(fù)雜和成本 他高，給設(shè)計帶來了一些困難。而方案三基于 SPCE061A 的 語音錄音播放系統(tǒng) 不僅 從理論上既可以較好的完成本次畢業(yè)設(shè)計， 在現(xiàn)實中 因其的操作簡單和較低的成本 也可以很容易的完成實物的設(shè)計 [3]。 另外，凌陽十六位單片機具有易學(xué)易用的效率較高的一套指令系統(tǒng)和集