【正文】 合，會派生更低成本和更強的功能的產(chǎn)品，這也是凌陽 16 位單片機基于 SOC 的結(jié)構(gòu)特點。 ② DSP 方案： 在 數(shù)字信號處理 方面 ， DSP 的身影隨處可見。 ③ 凌陽 方案： 凌 陽單片機正是 SOC 發(fā)展的產(chǎn)物， 它具備了集成度高，凌陽單片機內(nèi)部集成了 2 路 DA 轉(zhuǎn)換和 8 路的 AD 轉(zhuǎn)換，而且 AD 轉(zhuǎn)換當中有一路是專門用于聲音的數(shù) /模轉(zhuǎn)換 ,該芯片具有 DSP 處理能力 ,并且 凌陽單片機在語音處理能力方面存在優(yōu)勢 。因此， 我認為，凌陽是 51 和 DSP 之間的良好結(jié)合。 9 第 三 章 單片機的錄放音 硬件設計 現(xiàn) 針對選擇的方案，設計一套具有錄放音功能的系統(tǒng)，選用的是凌陽單片機，它具有體積小、集成度高、易擴展等特點。 SPCE061A 是繼μ’ nSP?系列產(chǎn)品 SPCE500A 等之后凌陽公司推出的16 位微處理器。主要的模塊功能有數(shù) /模轉(zhuǎn)換（ DAC） 、模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器（ ADC）、定時器 /計數(shù)器、 WATCHDOG、并行輸入輸出 I/O、設備串行口 SIO、 定時器 /計數(shù)器 T/C（脈寬調(diào)制輸出 PWM）、 低電壓檢測 LVD、異步串行通信口 等。專用包括 SP、 BP、 SR、 PC，而通用的則包括 R1~R4。 時鐘電路 如圖 所示： 圖 時鐘電路 二、 鎖相環(huán)電路 12 鎖相環(huán)作用是將系統(tǒng)提供的實時時鐘基頻（ 32768Hz）進行倍頻，調(diào)整到、 MHz、 MHz、 MHz 或者 MHz，作為系統(tǒng)時鐘 Fosc。 復位電路 如圖 所示： 圖 復位電路 13 第四節(jié) 按鍵電路 按鍵電路是通過產(chǎn)生中斷來控制語音錄放，其電路包括錄音、暫停、播放三個功能。當輸入電平信號減小時， AGC 電路自動增大放大器的增益，當輸入信號增大時，前置放大器 AGC 自動減少放大器的增益，以便輸入 A/D 的信號保持在最佳電平。 VMIC 是麥克風電源（ +），它經(jīng)過電阻、電容濾波加在 R MIC、 R8三者串聯(lián)的通路中。 061A 的 DAC 是可有程序控制的恒流源輸出，恒流源的變化范圍為 03mA。當把 3 引腳連接在一起時，在 R9 產(chǎn)生恒壓。它可以與凌陽單片機 SPCE061A 連接來實現(xiàn)具有錄放功能的系統(tǒng)。管腳表分布如 表 所示 ： 表 W29C040 管腳表 管腳名稱 功能描述 A0A18 地址的輸入口 DQ0DQ7 數(shù)據(jù)的輸入輸出口 CE 片選腳 OE 讀腳 WE 寫腳 VDD 5V VSS 地 W29C040 讀寫時序圖 16 （ 1）、讀時序圖 W29C040 讀的時序如圖 所示： 圖 讀時序圖 （ 2）、 在數(shù)據(jù)保護模式下的 頁寫時序圖 數(shù)據(jù)模式下的頁寫時序如圖 圖 寫時序圖 （ 3）、寫結(jié)果判斷時序圖 17 結(jié)果判斷如圖 圖 結(jié)果判斷圖 二、 W29C040 寫、擦除流程圖 在凌陽 SPCE061A 單片機當中，如果要使用閃存，必須先在閃存編程前，對其進行擦除。在設 計核心部分時，遇到了一些問題，比如，再設計 MIC 電路圖時，對選擇什么樣的元件來搭建，參考了不同的書籍，各種書籍有幾種不同的設計方法，考慮到使用性和常見性選擇了上述的方案，而在設計 DAC 電路時，在選擇放大器時，為了讓放音的效果更好，放棄了 LM386 放大器，而是選擇了凌陽公司生產(chǎn)的可以使聲音更加清晰的 SPY0030 這一款語音放大器，選擇喇叭時，選取了大于 8 歐姆的 揚聲器 。 第一節(jié) 凌陽音頻的介紹 一、 音頻概述 日常我們說的人能夠正常聽到聲音的頻率范圍 20Hz20kHz，也就是我們說的音頻范圍。通常語音也可以表示波形聲音，至于波形聲音表示不出聲音信號的內(nèi)涵，因為語音是一種抽象的信號， 是語音的載體，是人類信息交流的系統(tǒng)，是社交的一種工具。 將音頻模擬信號數(shù)字化分為兩個方面，一是采樣，二是量化。聲音文件的格式包含的形式很多，有 WAVE 文件、 AIFF 文件、AUDIO 文件、 MPEG 文件、 REALAUDIO 文件等，現(xiàn)在使用最多是 WAVE 文件和 MPEG 文件，其他文件也經(jīng)常使用。壓縮編碼的目的是通過對數(shù)據(jù)的壓縮，達到高效率儲存和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的目的。比如沒有經(jīng)過壓縮編碼的一張 CD 錄制一分鐘的歌曲需要占用Mb，如果對原始數(shù)據(jù)進行壓縮編碼，先對其采樣后進行編碼，就可以把它壓縮到 ，儲存容量減小了一半，采用不同的編碼技術(shù)可以壓縮到更小。特點就是語音質(zhì) 量高、數(shù)碼率高，適合高保真音樂和語音場合。參量編碼的比特率可以壓縮到 2～ ，甚至更低，但是語音質(zhì)量只能達到中等，特點就是壓縮比大，計算量大、傳輸時間短、儲存容量大，音質(zhì)一般?；旌暇幋a是將波形編碼和參量編碼結(jié)合起來，結(jié)合了參量編碼和波形編碼的優(yōu)點，即波形編碼的語音質(zhì)量高、數(shù)碼率高的特點和參量編碼的儲存空間和傳輸時間短的特點，當然也克服了它們的缺點。 （ 2）、實現(xiàn)高保真復雜的壓縮技術(shù)，用于對高保真需求較多的場合。凌陽音頻壓縮算法處理的語音信號頻率范圍為 200Hz～ ～ 。音質(zhì)排序為： A20xxS480S240。特點為壓縮比高，計算量大，音質(zhì)一般，價格便宜。 凌陽單片機 SPCE061A 是 16 位的單片機，具有 DSP 功能，有很強的數(shù)據(jù)處理和最高時鐘頻率可以達到 49MHz，具有運算速度高等一些列又是，這無疑為語音的錄制、播放、合成和識別帶來了不可逾越的優(yōu)勢。將 A/D 編碼、解碼、儲存和 D/A 轉(zhuǎn)換成相應的模塊，每個模塊都有 API，我們只需知道每個 API 應用程序接 口的功能和其參數(shù)內(nèi)容，然后調(diào)用該 API 函數(shù)即可實現(xiàn)其功能。 int SACM_DVR_Initial(int Init_Index)//初始化 void SACM_DVR_ServiceLoop(void)//獲取資料，填入譯碼隊列 void SACM_DVR_Encode(void)//錄音 SACM_DVR_StopEncode(void)//停止編碼 SACM_DVR_InitEncode(RceMonitorOn) //初始化編碼器 void SACM_DVR_Stop(void) //停止錄音 void SACM_DVR_Play(void) //開始播放 unsigned int SACM_DVR_Status(void) //獲取 SACM_DVR 模塊的狀況 void SACM_DVR_InitDecoder(void) //開始譯碼 void SACM_DVR_Decode(void)//獲取語音資料并譯碼，中斷播放 SACM_DVR_StopDecode(void)//停止解碼 unsigned int SACM_DVR_TestQueue(void) //獲取語音隊列狀態(tài) int SACM_DVR_FetchQueue()//獲取錄音編碼程序 void SACM_DVR_FillQueue(unsigned int encodeddata) //填充資料到語音隊列，等待播放 int GetResource(long Address)//從資源里獲取一個字型語音資料 中斷。 五、 相關 API 介紹 SACMDVR 具有語音的錄音和播放的功能，采用的算法是 SACM_A20xx，錄音時采用 8K 采樣率和 16K 數(shù)據(jù)率來獲取語音資源， 經(jīng)過 A20xx 壓縮后儲存在擴展的外部儲存器 W29C040 的空間當中，錄完后在從其中取出來用于放音。 四、 程序接口介紹 語音在社會生活當中占據(jù)非常重要的地位，它可以為我們生活帶來樂趣。特點是彌補了波形編碼和參量編碼的缺點，當然也保留了它們的優(yōu)點。特點為語音質(zhì)量高，編碼率高，適用于高保真語音和音樂。無損壓縮一般是指磁盤文件，壓縮比比較低（ 2:1～ 4:1）；有損壓縮是指語音、視頻文件，因為要求信息量大，壓縮比比較高（ 100:1）。 而凌陽單片機的錄放音的編碼 /解碼是靠調(diào)用庫函數(shù)來完成的，我們只需完成數(shù)據(jù)的存入和讀出即可。 總之，音頻壓縮編碼技術(shù)發(fā)展趨勢： （ 1）、降低數(shù)據(jù)率，提高壓縮比，用于廉價的低保真場合。 混合編碼 混合編碼是將波形編碼技術(shù)和參量編碼技術(shù)結(jié)合使用的技術(shù)。 參量編碼 參量編碼是叫聲源編碼，是將信源信號在頻率域或者其他正交變換域提取特征參數(shù)， 并將其變成數(shù)字代碼進行儲存和傳輸?shù)倪^程。波形編碼的原理是在時間軸上對模擬語音信號按一定的速率抽樣，然后按幅度樣本量化、編碼。 實際上音頻數(shù)據(jù)量比較大，直接進行傳輸和儲存是比較不現(xiàn)實的，我們要對信號趨勢的預測和冗余信息處理進行數(shù)據(jù)壓縮，這樣可以減少對資源傳輸?shù)臅r間的和對儲存更多的語音數(shù)據(jù)。相 對于保存真實數(shù)據(jù)的聲音文件， MIDI 顯得更加緊湊。 三 、 音頻格式 音頻文件通常分為兩類：聲音文件和 MIDI 文件。 二、 數(shù)字音頻的采樣和量化 因為音頻信號是模擬的信號，是連續(xù)的信號，而現(xiàn)在計算機是采用的數(shù)字算法，所以要將模擬的音頻信號進行數(shù)字化處理。我們能聽到聲音的范圍，分為語音信號、聲音波形信號和音樂信號三種。 20 第四 章 單片機 的錄放音 軟件設計 錄音是對語音信號進行采集，經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換后，編碼儲存在存儲 器當中；放音是把數(shù)據(jù)從存儲器當中取出并解碼，然后 D/A 轉(zhuǎn)換，經(jīng)過放大器，傳送到揚聲器輸出。 去掉寫保護流程圖 和片擦除流程圖 去掉寫保護流程如圖 和擦除流程如圖 寫保護流程圖 擦除流程圖 頁寫流程圖和寫結(jié)束判斷流程圖 18 頁寫流程如圖 和寫結(jié)束判斷流程如圖 頁寫流程圖 寫結(jié)束判斷流程圖 第八節(jié) 單片機與外部儲存器連接電路 SPCE061A 單片機與 W29C040 外部儲存器的連接圖如圖 所示： 19 圖 外擴連接圖 第九節(jié) 本章小結(jié) 本章通過對本次設計 的硬件的介紹和電路原理圖的設計來實現(xiàn)了基于單片機的數(shù)碼錄音與播放系統(tǒng)的硬件的搭建。系統(tǒng)提供 W29C040 的讀寫模塊，該模塊可以應用于 W29C040 同系列的相關的芯片中。 DAC 輸出電路如圖 所示： 15 圖 DAC 放音電路 第七節(jié) 外部儲存器 W29CO40 電路 隨著數(shù)字語音的快速發(fā)展，具有語音功能的電子產(chǎn)品得到了廣泛的應用。 外接電阻小于 1K,恒流源是可以短路的。然后這個具有直流分量的兩個信經(jīng)過兩個電容就加到 061A 的 MICP 和 MICN 兩個引腳，經(jīng)過 061A 的自動增益放大后送入AD 轉(zhuǎn)換器，生成數(shù)字量的音頻電壓值。為了增加儲存時間，系統(tǒng)擴展一塊外部儲存器 W29C040 來進行擴展容量和空間。語音信號經(jīng)過 MIC 轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)過隔直電容隔掉 直流成分，然后再輸入 SPCE061A內(nèi)部前置放大器。鎖相環(huán)電路 是由電容和電路組成， 鎖相環(huán)電路 如圖 所示： 圖 鎖相環(huán)電路 三、 復位電路 復位是指使單片機的 寄存器和內(nèi)存值變成初始值的操作。從輸入端輸入和輸出端引到芯片外部構(gòu)成時鐘電路。FLASH IR SIO T/C 11 第二節(jié) μ’ nSP?內(nèi)核結(jié)構(gòu) SPCE061A 單片機采用凌陽 u’ nSPTM 內(nèi)核， u’ nSPTM 內(nèi)核主要由總線、算術(shù)邏輯運算單元、寄存器組、中斷系統(tǒng)及堆棧等部分組成 。其內(nèi)嵌 32K 字的 FLASH 存儲器，較高的處理能力使得μ’ nSP?單片機能夠非常容易地、快速地處理復雜的數(shù)字信號，而且以μ’ nSP?為核心的 SPCE061A 單片機適合數(shù)字語音處理應用領域。 第 一節(jié) SPCE061A 單片機 概述 一、 SPCE061A 單片機介紹 隨著集成功能逐漸成熟，單片機逐漸地由