【正文】 V DDHV DDHIOA8V MICC 71 00 0 0 p FC 2 71 00 uP / 1 6 VC 1 11 00 0 0 p F 1 21 00 0 0 p fV S S A V S SMICPVCMVRTPADV DDVMICVSSNC NCIOA0IOA1IOA2IOA3IOA4IOA5IOA6IOA7VSSVSSVDDH VDDH IOA8NC NC VSSVCPVDDXRESBIBO0IBO1IBO2IBO3IBO4IBO5IBO6IBO7NC NC NCIBO9IBO8IBO10VDDHNCNCNCNCNCP V P PI O B 1 1I O B 1 2I O B 1 3I O B 1 4I O B 1 5X S L E E PV S SX R O M TI O A 1 5I O A 1 4I O A 1 3I O A 1 2I O A 1 1I O A 1 0I O A 9O S C 32 OO S C 32 IX T E S TVDDX I C EX I C E C L KX I C E S D AV S SD A C 1D A C 2V R E F 2V S SAGCO P IM I C O U TM I N CP V I NP F U S ENCNCNCI O B 1 1I O B 1 2I O B 1 3I O B 1 4I O B 1 5S L E E PV S SI O A 1 5I O A 1 4I O A 1 3I O A 1 2I O A 1 1I O A 1 0I O A 9VSSPVCPV DOPPESBIBO0IBO1IBO2IBO3IBO4IBO5IBO6IBO7IBO8IBO9IBO10VDDHC 91 00 0 0 p FC 1 01 00 0 0 p FV S S 圖 35 SPCE061A最小系統(tǒng)原理圖 大慶石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 閃存 Flash 在本次畢業(yè)設(shè)計中使用 SPCE061A 中的 Flash閃存來存貯 通過錄音得到的 最長 20 秒 數(shù)據(jù) 。’nSP?的指令系統(tǒng)提供具有較高運(yùn)算速度的 16 位 16 位的乘法運(yùn)算指令和內(nèi)積運(yùn)算指令，為其應(yīng)用增添了 DSP 功能，使得 181。另外，模塊化的結(jié)構(gòu)易于系統(tǒng)擴(kuò)展，以適應(yīng)不同用戶的需求?！痭SP?家族把各功能部件模塊化地集成在一個芯片里，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，因而減少了各功能部件之間的連線，提高了其可靠性和抗干擾能力。借助這種通用結(jié)構(gòu)附加可選結(jié)構(gòu)的積木式的構(gòu)成，便可形成各種不同系列派生產(chǎn)品，以適合不同的應(yīng)用場合。他的 CPU 內(nèi)核采用凌陽最新推出的 181。 他可以工作在 ～ 范圍內(nèi)，最大輸出功率 可達(dá) 700mW。 A/D 轉(zhuǎn)換器對輸 入的音頻信號進(jìn)行 8kHz 采樣，并按照凌陽音頻編碼格式進(jìn)行編碼，每秒將占用 16kBits 的存儲器空間。與其它的單片機(jī)相比， SPCE061A 除 了每個 I/O 口可以單獨(dú)定義其狀態(tài)外，每個對應(yīng)狀態(tài)下的 I/O 端口性質(zhì)電路都是內(nèi)置的，在實(shí)際的電路中不需要再 外接。每個獨(dú)立的位可通過以下 3 種控制向量來作設(shè)定： 數(shù)據(jù)向量 Data、 屬性向量 Attribution 、方 向控制向量 Direction。 A 口的 IOA0~IOA7 作為輸入端口時，具有喚醒功能，即當(dāng)輸入電平發(fā)生變化時，會觸發(fā) CPU 中斷?！痭SP?內(nèi)有并行和串行兩種方式的 I/O 口。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 6 J u n 2 0 09 S he e t o f F i l e : C : \ D o c u m e n t s a n d S e t t i n gs \ A d m i n i s t r a t o r \桌面 \新建文件夾 \ M y D e s i g n 1 .d dbD r a w n B y:K 1I O A 0K 2I O A 1K 3 I O A 2V D D 圖 32 系統(tǒng)按鍵電路圖 輸入 /輸出接口（也可簡稱為 I/O 端口）是單片機(jī)與外設(shè)交換信息的通道。 圖 31 語音錄音播放 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 按鍵部分 硬件連接 該系統(tǒng)按鍵部分由三個按鍵開關(guān)組成。 音頻錄入部分： 完成對外來語音數(shù)據(jù)的采集錄入。 系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下 (時鐘處于停止?fàn)顟B(tài) )，耗電僅為 ； 2 個 16 位可編程定時器 /計數(shù)器 (可自動預(yù)置初始計數(shù)值 )； 2 個 10 位 DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換 )輸出通道； 32 位通用可編程輸入 /輸出端口； 32 位通用可編程輸入 /輸出端口； 14 個中斷源可來自定時器 A / B，時基， 2 個外部時鐘源輸入，鍵喚醒； 特性參數(shù) SPCE061A 工作電壓 ～ 最大工作速率 CPU 16 位 μ’nSPTTM SRAM 容量（字） 32K 閃存 ROM 并行 I/O 端口 A IOA15～ 0 并行 I/O 端口 B IOB15～ 0 音頻輸出方式 DAC2 中斷源 TimerA/B、時鐘信號發(fā)生器 外部中斷、觸鍵喚醒 喚醒源 IOA7～ 0，其它中斷源 定時器 /計數(shù)器 雙 16 位加計數(shù)定時器 /計數(shù)器 雙通道 PWM 輸出 UART 具備 ADC 7 通道 10 位電壓模 數(shù)轉(zhuǎn)換器（ ADC）和單通道聲音模 數(shù)轉(zhuǎn)換器（ ADC） 串行 SRAM 接口 具備（凌陽格式） 麥克風(fēng)放大器和自動增益控制 單通道 大慶石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 使用凌陽音頻編碼 SACM_S240 方式 ( 位 /秒 )，能容納 210 秒的語音數(shù)據(jù)； 鎖相環(huán) PLL 振蕩器提供系統(tǒng)時鐘信號； 32768Hz 實(shí)時時鐘； 7 通道 10 位電壓模 數(shù)轉(zhuǎn)換 器 (ADC)和單通道聲音模 數(shù)轉(zhuǎn)換器； 聲音模 數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入通道內(nèi)置麥克風(fēng)放大器和自動增益控制 (AGC)功能； 具備串行設(shè)備接口； 具有低電壓復(fù)位 (LVR)功能和低電壓監(jiān)測 (LVD)功能； 內(nèi)置在線仿真電路 ICE（ In Circuit Emulator）接口； 具有保密能力； 具有 WatchDog 功能 大慶石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 按鍵 SPCE061A單片機(jī) MIC 喇叭 第 3 章 錄音播放 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 本系統(tǒng)是由 按鍵、音頻錄入、音頻輸出和 SPCE061A 單片機(jī) 主體 等四 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 數(shù)據(jù)的錄音播放功能 [9]。在 LQFP80封裝中有 9個空余腳，用戶使用這 9個空余腳接地。無論 在工業(yè)，通訊，醫(yī)療，教學(xué)，家庭等社會的方方面面都顯示出先鋒的作用。 開發(fā)系統(tǒng)提供了高性能的 C 語言編譯器 Gcc，它采用符合 ANSI 標(biāo)準(zhǔn)的 C 語言編程，并提供 了 C 語言的編程函數(shù)庫（ CLib）。這樣做無疑會使每一種派生產(chǎn)品具有更強(qiáng)的功能和更低的成本。凌陽的 16 位單片機(jī)就是為適應(yīng)這種發(fā)展而設(shè)計的。 SPCE061A 單片機(jī) 簡介 所謂單片機(jī)是指在一塊芯片中集成中央處理器 （ CPU） 、存儲器（ RAM 和ROM）、基本 I/O 接口以及定時器 /計數(shù)器等部件，并具有獨(dú)立指令系統(tǒng)的智能部件，即在一塊芯片上實(shí)現(xiàn)一臺微型計算機(jī)的基本功能 [5]。 綜合以上觀點(diǎn)， 方案三 基于 SPCE061A 的 語音錄音播放系統(tǒng)具備前兩個方 大慶石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 案的有點(diǎn)，是最適合這次課題要求的方案。 對上述三種方案進(jìn)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(shí)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。DSP 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力更是讓眾多的單片機(jī)都望塵莫及。在此背景下，51 所能完成的功能越來越顯得捉襟見軸。 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 。 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。不久就出現(xiàn)了每次只用磁帶一半寬度的半軌式錄音機(jī)，錄完后相反的方向可再錄一次，時間也增加了一倍。 二次大戰(zhàn)期間，德國廣播電臺已經(jīng)開始大量運(yùn)用磁帶錄音機(jī)，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(jī)。 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(jìn)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(shí)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。 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(jìn)行錄音，希望能取代當(dāng)時的鋼線錄音機(jī)。 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 。為滿足人們的需求，從事消費(fèi)類電子設(shè)計的廠商都不忘在諸如 MP智能手機(jī)、便攜式 Video播放器等產(chǎn)品中嵌入播放錄音部分。 從老式的晶體管 錄音機(jī) 到今天的 微型錄 放 機(jī) 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 。 例 如， 復(fù)讀機(jī)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(jī)，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。 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。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。 1900 年巴黎的世界博覽會中， Poulsen 展出了他的錄話機(jī)，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(jī)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)。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(jī)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(jī)， 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(yùn)用前，這是個很驚人的成就。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(jī) Soundmirror 卻沒有形成氣候。 匣式錄音帶的出現(xiàn) Ampex 的錄音機(jī)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）。 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(jī)，此后廿年間獨(dú)霸市場。 課題研究的內(nèi)容 本課題研究的是 以 SPCE061A 單片機(jī) 為核心部件來 設(shè)計一個 語音錄音與播放系統(tǒng)。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(jī)的市場中， 51 單片機(jī)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(jī)的處理速度以及處理功能的要求不斷提高。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。 方案 三 基于 SPCE061A 的 語音錄音播放系統(tǒng) : S