【正文】 ，燒寫到存儲(chǔ)器中， 完成整體功能的運(yùn)行。 三、主要研究?jī)?nèi)容： 本課題需要重點(diǎn)研究的是 DSP芯片的工作原理，程序算法的設(shè)計(jì)，以及外圍電路的時(shí)序搭配。 二、本課題在國(guó)內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢(shì)： 數(shù)字信號(hào)處理 器是 20世紀(jì) 60 年代前后發(fā)展起來(lái)的，并廣泛應(yīng)用于許多新興領(lǐng)域的新型學(xué)科，進(jìn)入 70年代以來(lái)，隨著電 子計(jì)算機(jī)，大規(guī)模集成電路（ LSI）和超大規(guī)模集成電路（ VLSI）以及處理器技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理無(wú)論在理論還是在工程應(yīng)用中，都是目前發(fā)展最快的學(xué)科之一，并且日趨完善和成熟。其控制核心采用 TI 的 TMS320VC5416 論文答辯 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作 進(jìn)程 起止時(shí)間 工作內(nèi)容 202031～ 2020319 2020320～ 202053 202054～ 2020526 2020527～ 202067 202068～ 2020610 利用學(xué)校圖書館電子閱覽室和圖書，查閱 有關(guān)運(yùn)用 DSP設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)，收集資料，填寫開(kāi)題報(bào)告。 2. 掌握對(duì) TLC320AD50C的編程方法；掌握 Protel進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的基本方法。 西安文理學(xué)院機(jī)械電子工程系 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 基于 DSP的語(yǔ)音采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 專業(yè)班級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 設(shè)計(jì)所在單位 機(jī)械電子工程系 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 題 目 基于 DSP 的語(yǔ)音采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 專業(yè) 班級(jí) 指導(dǎo)教師 職 稱 教 研 室 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 任務(wù)與要求 設(shè)計(jì)一個(gè)由 DSP控制的語(yǔ)音錄放系統(tǒng)，要求設(shè)計(jì)硬 件 電路，由 DSP芯片實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)的采集，存儲(chǔ)和回放功能。 3. 使用集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 CCS編寫程序，通過(guò)仿真調(diào)試器將程序下載至 DSP存儲(chǔ)芯片中并進(jìn)行在線仿真調(diào)試。 根據(jù)設(shè)計(jì)方案， 購(gòu)買元器件并設(shè)計(jì)電路 ，檢查錯(cuò)誤并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 開(kāi)始日期 202031 完成日期 2020610 教研室主任（簽字） 系 主任（簽字） 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 題 目 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 專業(yè)名稱 指導(dǎo)教師 開(kāi)題 時(shí)間 班 級(jí) 一、 選題目的和意義： 目前，由于具有運(yùn)算速度快、片上資源豐富和能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的線性和非線性算法等特性，DSP已成為通信、 雷達(dá)、聲納 和消費(fèi)電子產(chǎn)品等領(lǐng)域的基礎(chǔ)器件，其中在 圖像、 語(yǔ)音信號(hào)處理技術(shù)方面顯得尤為突出。技術(shù)指標(biāo)：采樣率 ，錄音時(shí)間約 7s，工作頻率為 10Mhz160Mhz，供電電壓 9V,系統(tǒng)功耗為 40mA100mA。 語(yǔ)音 信號(hào) 處理一直是數(shù)字信號(hào)處理的一個(gè)方向，廣泛使用在通信，安防等各類工程應(yīng)用中。程序是系統(tǒng)的靈魂，通過(guò)程序算法的編寫和調(diào)試，完成各個(gè)不同的功能；最終實(shí)現(xiàn)從話筒采集語(yǔ)音信號(hào)，存儲(chǔ)并回放，完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本課題的研究結(jié)果與實(shí)際應(yīng)用基本一致， 對(duì)于后期的語(yǔ)音算法研究 與實(shí)驗(yàn) 起了基礎(chǔ)性的作用。同意開(kāi)題。 目前工作基本上都是順利按原計(jì)劃完成，為了很好的完成本次設(shè)計(jì)，本人又重新學(xué)習(xí)了 PROTEL 及 CCS 工具的使用方法，但任務(wù)安排時(shí)間全在計(jì)劃之內(nèi)， 4 月初基本完成電路板的布線，目前正在進(jìn)一步的檢查漏洞，爭(zhēng)取制板一次成功，預(yù)計(jì) 4 月中旬可以出圖制作， 4 月下旬即可著手調(diào)試。 簽字 ： 年 月 日 教研室意見(jiàn) 簽字 ： 年 月 日 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師評(píng)分表 學(xué)生姓名 王家華 學(xué) 號(hào) 02101060225 專 業(yè) 電子信息工程 班 級(jí) 06級(jí) 2班 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 基于 DSP 的語(yǔ)音采集系統(tǒng) 硬件 設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)（論文）起止時(shí)間 2020年 3 月 1 日 至 2020 年 5 月 28日 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)： 建議成績(jī)： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱教師評(píng)分表 學(xué)生姓名 王家華 學(xué) 號(hào) 02101060225 專 業(yè) 電子信息工程 班 級(jí) 06級(jí) 2班 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 基于 DSP 的語(yǔ)音采集系統(tǒng) 硬件 設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)（論文）起止時(shí)間 2020年 3 月 1 日 至 2020 年 5 月 25 日 評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ)： 建議成績(jī)： 評(píng)閱教師簽名： 年 月 日 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯記錄 學(xué)生姓名 王家華 學(xué) 號(hào) 02101060225 專業(yè)名稱 電子信息工程 答辯時(shí)間 2020年 5月 28 答辯地點(diǎn) 指導(dǎo)教師 劉渭清 題 目 基于 DSP 的語(yǔ)音采集系統(tǒng) 硬件 設(shè)計(jì) 答辯小組 成 員 姓 名 職 稱 姓 名 職 稱 提問(wèn)及回答情況記錄： 記錄人簽字： 年 月 日 答辯成績(jī)： 答辯小組組長(zhǎng)簽名： 年 月 日 畢業(yè)論文成績(jī) 答辯委員會(huì) 認(rèn)定成績(jī) 畢業(yè)論文等級(jí) 系（ 院）答辯委員會(huì)意見(jiàn) ： 負(fù)責(zé)人簽名： 年 月 日 注： 畢業(yè) 論文 成績(jī) =指導(dǎo)教師成績(jī) 40%＋評(píng)閱教師成績(jī) 20%＋答辯成績(jī) 40%； 論文等級(jí)分優(yōu)秀（≥ 90 分）、良好（ 80~89 分）、中等（ 70~79 分）、 及格 （ 60~69 分） 、 不及格（ 60 分）。 對(duì)于系統(tǒng)硬件部分，采用 TMS320VC5416160 作為采集回放控制及算法處理器 。 關(guān)鍵詞： TMS320VC5416。 TLC320AD50C。本課題就是完成語(yǔ)音數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和回放。 表 DSP 與普通 MCU 的 設(shè)計(jì)及 應(yīng)用前景對(duì)比 本課題 的發(fā)展趨勢(shì) 數(shù)字信號(hào)處理器是 20 世紀(jì) 60 年代前后發(fā)展起來(lái)的，并廣泛 應(yīng)用于許多新興領(lǐng)域的新型學(xué)科，進(jìn)入 70 年代以來(lái)，隨著電子計(jì)算機(jī)，大規(guī)模集成電路（ LSI）和超大規(guī)模集成電路（ VLSI）以及處理器技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理無(wú)論在理論還是在工程應(yīng)用中，都是目前發(fā)展最快的學(xué)科之一，并且日趨完善和成熟。 DSP 芯片走過(guò)了近 30 年的發(fā)展歷程。本設(shè)計(jì)選用的就是TMS320C54x 系列的 DSP 芯片。同時(shí)必須能夠熟練操作 TI 的 DSP 開(kāi)發(fā)環(huán)境 CCS，及 Protel 的使用方法，在電路設(shè)計(jì)中要加入仿真接口的設(shè)計(jì)。 第二章： TMS320VC5416 結(jié)構(gòu)及原理 介紹了本設(shè) 計(jì)中采用的 TMS320VC5416 DSP 處理器的原理及結(jié)構(gòu)。 第六 章： 語(yǔ)音采集系統(tǒng)的應(yīng)用展示 說(shuō)明了該做品的 具體應(yīng) 用方法， 并 將 最終的設(shè)計(jì) 成品 在 實(shí)際 使 用 中 的效果做以展示 ，給出測(cè)評(píng)和結(jié)論 。 TMS320VC5416芯片的基本結(jié)構(gòu)包括：哈佛結(jié)構(gòu) 、 流水線操作 、 專用的硬件乘法器 、 特殊的 DSP 指令 、 快速的指令周期。 哈佛結(jié)構(gòu) 哈佛結(jié)構(gòu)是不同于傳統(tǒng)的馮?諾曼（ Von Neuman）結(jié)構(gòu)的并行體系結(jié)構(gòu)，其主要特點(diǎn)是將程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在不同的存儲(chǔ)空間中，即程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是兩個(gè)相互獨(dú)立的存儲(chǔ)器，每個(gè)存儲(chǔ)器獨(dú)立編址，獨(dú)立訪問(wèn)。在哈佛結(jié)構(gòu)中，由于程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器在兩個(gè)分開(kāi)的空間中，因此取指和執(zhí)行能完全重疊運(yùn)行。 TMS320VC5416 處理器的流水線深度從 2~6 級(jí)不等。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁(yè) 圖 三級(jí)流水線操作 在三級(jí)流水線操作中，取指、譯碼和執(zhí)行操作可以獨(dú)立地處理，這可使指令執(zhí)行能完全重疊。 專 用硬件乘法器 在一般形式的 FIR 濾波器中，乘法是 DSP 的重要組成部分。相比而言， DSP 芯片的特征就是有一個(gè)專用的硬件乘法器。在典型的通用微處理器中，每個(gè)抽頭需要 30 ~ 40 個(gè)指令周期，而TMS320VC5416 只需 4 條指令。在數(shù)字信號(hào)處理中，延遲操作非常重要，這個(gè)延遲就是由 DMOV 來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 TMS320 系列處理器的指令周期已經(jīng)從第一代的 200ns 降低至現(xiàn)在的 20ns 以下。存儲(chǔ)器包括片內(nèi) ROM、單訪問(wèn) RAM(SARAM)和雙訪問(wèn) RAM(DARAM)。 本系統(tǒng)采用 TI 公司的 TMS320VC5416 DSP 芯片作為核心處理器，并采用TLC320AD50C 語(yǔ)音芯片進(jìn)行 AD、 DA 轉(zhuǎn)換。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)由 DSP、電源、存儲(chǔ)、按鍵、顯示、語(yǔ)音采集、語(yǔ)音播放、外圍接口幾個(gè)模塊構(gòu)成，其中串口 0 的顯示功能僅為調(diào)試時(shí)使用 。 (4) 仿真模塊 ： 本設(shè)計(jì)并未提供大部分設(shè)計(jì)中用到的 TTL 電平串口，因?yàn)榕浜蟄SB 仿真器同樣可以實(shí)現(xiàn)調(diào)試、仿真功能，所以本設(shè)計(jì)中 JTAG 仿真口起到了程序下載、數(shù)據(jù)上傳、仿真調(diào)試等多項(xiàng)功能，并且配合 CCS 仿真軟件使用時(shí)，串口調(diào)試法就顯得不太實(shí)用。 在硬件 上 內(nèi)部多總線結(jié)構(gòu)保證在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)可以多次訪問(wèn)程序空間和數(shù)據(jù)空間；指令執(zhí)行時(shí)的多重流水線結(jié)構(gòu)將指令周期降低到了最小值；多處理單元可以在一個(gè)指令周期內(nèi)同時(shí)進(jìn)行運(yùn)算，而這種結(jié)構(gòu)恰好滿足了數(shù)字信號(hào)處理中的一些特殊要求如 FIR、 IIR、 FFT 等運(yùn)算。 TLC320AD50C 內(nèi)還包括定時(shí)器 (調(diào)整采樣率和幀同步延時(shí) ) 和控制器 (調(diào)整編程放大增益 ,鎖相環(huán) ,主從模式 ) 。 語(yǔ)音放大芯片 信號(hào)放大 :TLC2272 語(yǔ)音信號(hào) 放大器采用美國(guó)德州儀器公司的 TLC2272，是單芯雙運(yùn)放放大器，具有相當(dāng)好的 AC 性能，有更好的輸入失調(diào)電壓、噪聲和功耗性能，增益帶寬為 2 MHz，轉(zhuǎn)換速率為 3 V/μs。訪問(wèn)時(shí)間只有 10ns，低功耗操作 5mA。 該芯片具有 10MHz 傳輸率的三線串行接口可與任何微處理器相連，只需一個(gè)外接電阻即可設(shè)置所有 LED 的段電流。 電源芯片 5V: 78M05 本設(shè)計(jì)中選用的 78M05 為江蘇長(zhǎng)江公司生產(chǎn)的 3 端 5V 穩(wěn)壓電源，最大工作電流可達(dá) 500mA，該芯片具有穩(wěn)定性好，工作范圍寬（ 7V20V），價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。 TPS73HD301 為雙輸出穩(wěn)壓電源，可提供一路 的電源，為 DSP 及外圍器件提供 CMOS 電平，另一路為可調(diào)電源，由于 5416 核心電壓需要 所以調(diào)整至 輸出。 圖 78M05 布線設(shè)計(jì) 圖 總電源入口設(shè)計(jì) TPS73HD301 電源轉(zhuǎn)換原理與 LM7805 不同， LM7805 內(nèi)部將欲輸出電壓與實(shí)際輸出電壓使用穩(wěn)壓管進(jìn)行差值比較，進(jìn)行門開(kāi)關(guān)輸出控制，從而達(dá)到平衡輸出的效果。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 12 頁(yè) 存儲(chǔ)模塊 設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)存儲(chǔ)模塊時(shí)必須先要完全理解 TMS320VC5416 的內(nèi)部存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，這樣才可以正確的進(jìn)行擴(kuò)展存儲(chǔ)空間的設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間存放執(zhí)行指令所要用的數(shù)據(jù)。在片內(nèi) ROM 的 0FF80h 地址上，有一條分支轉(zhuǎn)移指令，以啟動(dòng) ROM 中存放的自舉加 載器程序。在硬件電路上可由用戶手動(dòng)配置存儲(chǔ)器工作方式。 圖 存儲(chǔ)器高速設(shè)計(jì)中走線等長(zhǎng)設(shè)計(jì) DSP 外圍電路設(shè)計(jì) DSP 外圍設(shè)計(jì)包含 DSP 時(shí)鐘震蕩信號(hào)、復(fù)位信號(hào)、工作方式、時(shí)鐘方式設(shè)定等。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 16 頁(yè)