【正文】 20V），價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。訪問時(shí)間只有 10ns，低功耗操作 5mA。 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 ) 。 (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。 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 語音芯片進(jìn)行 AD、 DA 轉(zhuǎn)換。 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。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。 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。 TMS320VC5416 處理器的流水線深度從 2~6 級(jí)不等。 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。 第六 章： 語音采集系統(tǒng)的應(yīng)用展示 說明了該做品的 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 。同時(shí)必須能夠熟練操作 TI 的 DSP 開發(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)。 DSP 芯片走過了近 30 年的發(fā)展歷程。本課題就是完成語音數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和回放。 關(guān)鍵詞： TMS320VC5416。 簽字 ： 年 月 日 教研室意見 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： 建議成績： 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： 建議成績： 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 提問及回答情況記錄： 記錄人簽字： 年 月 日 答辯成績： 答辯小組組長簽名： 年 月 日 畢業(yè)論文成績 答辯委員會(huì) 認(rèn)定成績 畢業(yè)論文等級(jí) 系（ 院）答辯委員會(huì)意見 ： 負(fù)責(zé)人簽名： 年 月 日 注： 畢業(yè) 論文 成績 =指導(dǎo)教師成績 40%＋評(píng)閱教師成績 20%＋答辯成績 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）。同意開題。程序是系統(tǒng)的靈魂，通過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)從話筒采集語音信號(hào)，存儲(chǔ)并回放，完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。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。 根據(jù)設(shè)計(jì)方案， 購買元器件并設(shè)計(jì)電路 ，檢查錯(cuò)誤并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 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)語音信號(hào)的采集，存儲(chǔ)和回放功能。 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，填寫開題報(bào)告。其控制核心采用 TI 的 TMS320VC5416 三、主要研究內(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。通過本課題，學(xué)生能夠較好地掌握 DSP芯片的軟硬件開發(fā)方法，為今后從事 DSP開發(fā)方面的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。該同學(xué)動(dòng)手能力較強(qiáng)，學(xué)習(xí)積極主動(dòng)，設(shè)計(jì)進(jìn)度較快，目前已完成大部分任務(wù)。系統(tǒng)軟件部分采用 集成環(huán)境及 SZDSPF 仿真平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)及仿真 ,軟件設(shè)計(jì)語言采用匯編及 C 語言進(jìn)行編寫，并給出了各個(gè)模塊的驅(qū)動(dòng)程序及詳細(xì)軟件 實(shí)現(xiàn) 方案。 但是語音處理算法實(shí)現(xiàn)的前提是語音信號(hào)的錄入和存儲(chǔ)?，F(xiàn)在 國內(nèi)外都在努力開發(fā)語音處理系統(tǒng)，其某些研究已經(jīng)成功應(yīng)用于實(shí)際生活。 在研究該課題之前要通過閱讀相關(guān) DSP 設(shè)計(jì)和程序算法的書籍，對(duì) DSP 的工作原理有一個(gè)深刻的認(rèn)識(shí)，對(duì) DSP 的結(jié)構(gòu)要深入到內(nèi)部的每一個(gè)寄存器，以備后期程序編 寫時(shí)能夠合理調(diào)用寄存器。 第五 章： 語音采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 詳細(xì)介紹了各個(gè)模塊的軟件驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方案及解決方法，給出了應(yīng)用層軟件設(shè)計(jì)的整體流程框圖 ，還介紹了設(shè)計(jì)中所用到的軟件工具及調(diào) 試方法 。下面分別介紹這些特點(diǎn)是如何在 TMS320VC5416芯片中應(yīng)用并使得芯片的功能得到加強(qiáng)的。 流水線結(jié)構(gòu) 與哈佛結(jié)構(gòu)相關(guān)， DSP 芯片廣泛采用流水線以減少指令執(zhí)行時(shí)間，從而增強(qiáng)了處理器的處理能力。一般來說，流水線對(duì)用戶是透明的。因此，若采用 256 抽頭的 FIR 濾波器，這四條指令必須重復(fù)執(zhí)行 256 次，且 256 次乘法必須在一個(gè)抽樣間隔內(nèi)完成。在第二代處理器 中，如TMS320C25，增加了 2 條更特殊的指令，即 RPT 和 MACD 指令，采用這 2 條特殊指令，可以進(jìn)一步將每個(gè)抽頭的運(yùn)算指令數(shù)從 2 條降為 1 條： RPTK 255 ；重復(fù)執(zhí)行下條指令 256 次 MACD ； LT, DMOV, MPY 及 APAC 快速的指令周期 哈佛結(jié)構(gòu)、流水線操作、專用的硬件乘法器、特殊的 DSP 指令再加上集成電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可使 DSP 芯片的指令周期在 200ns 以下。針對(duì)各種不同要求的語音信號(hào)設(shè)計(jì)出了本系統(tǒng)，本系統(tǒng)可根據(jù)用戶需要實(shí)現(xiàn)語音信采樣，并可以根據(jù)要求的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)長度及方式進(jìn)行存放供后續(xù)處理使用。 (3) 按鍵模塊 ： 提供 4 個(gè)中斷方式的按鍵可供用戶使用。 語音 處理 芯片 TLC320AD50C TLC320AD50C 是 TI 公司生產(chǎn)的一種 16 位、音頻范圍 (采樣頻率為 2～) 、內(nèi)含抗混疊濾波器和重構(gòu)濾波器的 模擬接口電路 ,它有能與許多 DSP 相連的同步串行通信接口。 SRAM: IS61LV25616AL ISSI 的 IS61LV25616AL 是一個(gè) 256K*16 位字長的高速率靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。 與 DSP 連接僅需 1 個(gè)串口即可驅(qū)動(dòng) 8 聯(lián)數(shù)碼管。最后 在 LAYOUT 時(shí)必須設(shè)置大面積地來保證散熱完全， 并且要求濾波電容靠近 7805 的兩邊引腳，大濾波電容必須靠近總電源入口，這樣才能保證將電源干擾降到最小。程序存儲(chǔ)器空間存放要執(zhí)行的指令和執(zhí)行中所用的系數(shù)表。 圖 FLASH 模塊電路設(shè)計(jì) 圖 SRAM 模塊電路設(shè)計(jì) IS61LV25616 為 256 16 SRAM，用作擴(kuò)展 DSP 程序空間或數(shù)據(jù)空間。工作方式和 PLL 倍頻方式可由硬件預(yù)置。 圖 顯示電路設(shè)計(jì) 圖 四聯(lián)數(shù)碼管電路設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)中需要注意的 是 MAX7219 為動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管方式，這樣功耗可以降到最低，并且數(shù)碼管內(nèi)部擁有亮度調(diào)節(jié)寄存器可以將亮度調(diào)節(jié)在 16 個(gè)不同的等級(jí)，但是盡管如此在最低亮度狀態(tài)時(shí)，驅(qū)動(dòng) 8 個(gè)數(shù)碼管時(shí)的功耗也略顯 大 ，并且亮度較 高，在不要求很高的亮度時(shí)我們可以考慮加入限流電阻來解決此問題，連接方法就是在每個(gè)單獨(dú)的數(shù)碼管的段選入口處串聯(lián)一個(gè)電阻，電阻大小可以為 100ohm~1kohm 不等，可以按實(shí)際需求選擇，這里推薦 470ohm 為最佳 。 圖 LM386 功率放大 在 供電電路設(shè)計(jì)中采用了最簡單的電阻分壓方式設(shè)計(jì)，由于本設(shè)計(jì)中的 電源僅作為放大器的參考電平使用，所以設(shè)計(jì)中沒必要增加復(fù)雜的電壓轉(zhuǎn)換器件，但是為了獲得精準(zhǔn)的 電平，分壓電阻的選擇必須合適，經(jīng)計(jì)算選擇 1%的電阻為最佳，并在實(shí)際使用中電阻 R4 R44 必須經(jīng)過測(cè)量，選擇阻值最為接近的一組進(jìn)行焊裝。 圖 晶振 在引腳連接時(shí)需注意，為保證復(fù)位可靠， AD50 的 RESET 引腳接入 DSP 的 XF引腳，復(fù)位信號(hào)需要由軟件控制 ,設(shè)計(jì)中采用軟件 2 次通訊方式傳輸數(shù)據(jù)，所以 FC引腳需接地 ,工作在主芯片模式所以 M/S 應(yīng)接高電平，輸入輸出信號(hào)全為差分方式，輸出直接接單向即可。 在設(shè)計(jì)中考慮到按鍵抖動(dòng)的問題，特設(shè)計(jì)為硬件防抖 ，通過在按鍵端加入電容，對(duì)抖動(dòng)波紋進(jìn)行積分緩沖處理來實(shí)現(xiàn)硬件防抖，這里電容容值的大小與系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)鐘頻率有關(guān)，可以通過計(jì)算得知電容選擇在 103~104 為最佳。語音輸入信號(hào)采用紅色插口，輸出信號(hào)采用青色插口方便識(shí)別。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 20 頁 圖 模擬地?cái)?shù)字地分離設(shè)計(jì) 語音轉(zhuǎn)換模塊 本設(shè)計(jì)采用 TLC320AD50C 芯片 進(jìn)行 語音信號(hào)的 AD/DA 轉(zhuǎn)換，與 DSP 端通信采用 McBsp1 多緩沖通道 串口 進(jìn)行 數(shù)據(jù) 的收發(fā)， AD50 芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 。另外 MAX7219 的電源入口濾波電容同樣需要靠近電源引腳。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17 頁 圖 PLL 倍頻模式選擇 如圖 所示，本設(shè)計(jì)中采用用戶選擇方式來設(shè)置啟動(dòng)方式，用戶可根據(jù)圖 來選擇的 PLL 倍頻模式，實(shí)現(xiàn) 10Mhz160Mhz 的頻率選擇 。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁 圖 存儲(chǔ)方式配置 圖 讀寫信號(hào)控制 在存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)中布線