【正文】 制功能描述 0 打開 2V電壓輸出，其可作外部 AD 參考電壓輸入 1 關(guān)閉 2V電壓輸出（預(yù)設(shè)） 0 不使用外部參考電壓， AD 參考電壓為 Vdd（預(yù)設(shè)） 1 啟用外部參考電壓引腳，從 VEXTREF腳輸入外部參考電壓 0 DAC 電流 =3mA VDD=3V（預(yù)設(shè)） 20 1 DAC 電流 =2mA VDD=3V 0 取消 AGC 自動(dòng)增益控制（預(yù)設(shè)） 1 啟用 AGC 自動(dòng)增益控制 表 26 P_ADC_Ctrl 單元 (數(shù)模轉(zhuǎn)換部分 ) b15 b1 b0 控制功能描述 0 10 位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換未完成 1 10 位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換完成，輸出 10 位數(shù)值 0 MIC 模式被使能， Vmic = AVdd 1 MIC 模式被關(guān)閉 0 關(guān)閉模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換功能 1 啟用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換功能 P_ADC_MUX_Ctrl(讀 /寫 )(702BH)ADC 多通道控制是通過控制單元 (如表27所示 )來實(shí)現(xiàn)的。 VEXTREF＝ 0 時(shí)，最大電壓可達(dá) AVDD，即來自 Line_In 通道的模擬信號(hào)電壓范圍從 0V 到 AVdd。如果 RDY 不為 1，即表示 ADC 正忙，這時(shí)對(duì) P_ADC_MUX_Ctrl(讀 /寫 )(702BH)單元的第 0～ 2位進(jìn)行任何操作都無效。當(dāng) RDY 變?yōu)?1時(shí)，表示 ADC 完成工作，如果 Ctrl 單元的第 14位 FailB 的值為 1，表示轉(zhuǎn)換成功，可以從 P_ADC_LINEIN_Data 得到轉(zhuǎn)換結(jié)果。所以如不需要用它們，盡量將P_DAC_Ctrl 單元的第 1位設(shè)為 1，關(guān)閉 DAC 輸出 [10]。 P_DAC2(讀 )：從 DAR2 內(nèi)讀出 10 位數(shù)據(jù)。 DAC 是被設(shè)計(jì)來用作音頻輸 出設(shè)備。 傳感器控制單元 設(shè)計(jì) 本小節(jié)介紹加速度傳感器的硬件部分。但由于我們?cè)诒敬蜗到y(tǒng)的設(shè)計(jì)中，只需要用到五個(gè)引腳，實(shí)際操作中，可適當(dāng)簡化傳感器模塊的 電路。而 I/O接口、 A/D 轉(zhuǎn)換與音頻也是本次設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分。此外，它的軟件仿真功能可以在不連接仿真板的情況下模擬硬件的各項(xiàng)功能來調(diào)試程序。但對(duì)于初學(xué)者來說，其中加入的 PROBE 的成本相對(duì)較高。我們知道對(duì)于語音處理大致可以分為 A/D、編碼處理、存儲(chǔ)、解碼處理以及 D/A 等見圖 33 所示。 SACM_A2021_ServiceLoop(void)，用于從資源中獲取 SACM_A2021 語音 31 資料，并將其填入譯碼隊(duì)列中。函數(shù)允許 TimerA 以所選的的數(shù)據(jù)采樣率 (計(jì)數(shù)溢出 )中斷。本設(shè)計(jì)中 “ 出氣寶寶 ”“ 哭聲 ” 的播放采用自動(dòng)方式。 Compress Tool的安裝軟件在凌陽大學(xué)計(jì)劃網(wǎng)站的下載專區(qū)可以找到，下載安裝 軟件后，按照默認(rèn)的方式進(jìn)行安裝。進(jìn)入新的界面后，選擇要壓縮的語音文件，點(diǎn)擊 “ 下一步 ” 。= 0Xfff8； *P_IOA_Attrib |= 0x0007； *P_IOA_Date |= 0x0007；需要說明的是，程序編寫過程中或者令頭文件包含 “” ，或者用 define 進(jìn)行單獨(dú)定義，否則，程序會(huì)出錯(cuò)。 另外，需要注意的還有 P_ADC_MUX_Data(讀 )(702CH)單元，它用于讀出LINE_IN[7:1]10 位 ADC 轉(zhuǎn)換的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，其對(duì)應(yīng)關(guān)系在上一章表 36 中已有所介紹。 開始定義中間變量 tempAD 轉(zhuǎn)換是否完成把 P _ ADC _ M U X _ D ata 的數(shù)據(jù)傳給 temptemp 的數(shù)據(jù)右移 6 位返回 tempYN 36 主程序設(shè)計(jì) 當(dāng) “ 出氣寶寶 ” 的電源打開之后，單片機(jī)開始工作。 拷貝支持文件。打開 IDE 開發(fā)環(huán)境，新建一個(gè)工程 chuqibaobao，在工程里新建一個(gè) 文件和 文件。同樣需要說明的是，程序編寫過程中或者令頭文件包含 “” ，或者用 define 對(duì)各數(shù)據(jù)單元進(jìn)行單獨(dú)定義：否則，程序會(huì)出錯(cuò)。由第三章的內(nèi)容可知：當(dāng) b0 設(shè)為 1 時(shí)，啟用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換功能；當(dāng) b0設(shè)為 0時(shí)，關(guān)閉模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換功能。此時(shí)，點(diǎn)擊 “ 下一步 ” ，在下一個(gè)窗口里點(diǎn)擊 “ 完成 ” 完成壓縮，或者也可以 “ 返回 ” 繼續(xù)壓縮其他語音文件。保存到桌面。 32 圖 34 語音自動(dòng)播放函數(shù)流程圖 調(diào)用語音播放初始化函數(shù)調(diào)用語音播放準(zhǔn)備播放函數(shù)開始判斷語音播放是否結(jié)束清看門狗停止語音播放調(diào)用語音播放系統(tǒng)服務(wù)函數(shù)返回YN 33 語音文件壓縮設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中應(yīng)用到的 “ 哭聲 ” 為 .wav 格式的聲音文件。 F_FIQ_Service_ SACM_A2021，用作 SACM_A2021 語音背景程序的中斷服務(wù)子程序。對(duì)于 Ramp_Set， 0表示禁止音量增 /減調(diào)節(jié)； 1 表示僅允許音量增調(diào)節(jié)； 2 表示僅允許音量減調(diào)節(jié)； 3 表示允許音量增 /減調(diào)節(jié)。下面對(duì)本次設(shè)計(jì)中用到的幾個(gè) API 函數(shù)進(jìn)行具體介紹。 EZ_PROBE 和 PROBE 均工作于凌陽IDE 集成開發(fā)環(huán)境軟件包下，他們對(duì)應(yīng)的 5 芯的仿真頭分別連接到 61 板的緩沖電路輸入管腳和 SPCE061A 芯片相應(yīng)管腳上，實(shí)現(xiàn)在目標(biāo)電路板上的CPU(SPCE061A)調(diào)試、運(yùn)行用戶編制的程序；另一頭是標(biāo)準(zhǔn) 25 針打印機(jī)接口，直接連接到計(jì)算機(jī)打印口與上位機(jī)通訊 (如圖 31)，在計(jì)算機(jī) IDE 集成開發(fā)環(huán)境軟件包下，完成在線調(diào)試功能 [11]。其缺點(diǎn)是對(duì)于比較大的程序代碼下載和調(diào)試速度較慢。 軟件系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì) 61 板配有凌陽自行研發(fā)設(shè)計(jì)的 16 位單片機(jī)開發(fā)環(huán)境 IDE。 硬件系統(tǒng)的最終整體外觀如圖29所示。這些可以在系統(tǒng)將來的優(yōu)化中加以考慮，這里不再加以考慮。我們?cè)诘弥?DAC 的最大輸出電流以后，模擬電壓輸出范圍可由 DAC的負(fù)載來決定。 P_DAC1(寫 )：通過此單元直接寫入 10 位數(shù)據(jù)到 10 位寄存器 DAR1，來鎖存 DAC1 的輸入數(shù)值 (無符號(hào)數(shù) )。它的應(yīng)用場合包括：被喚醒 /上電復(fù)位后首次使用 DAC時(shí)，上電復(fù)位功能被關(guān)閉 /進(jìn)入 睡眠狀態(tài)之前。 DAC 的輸出范圍從 0x0000 到 0xFFFF。當(dāng)有同時(shí)來自 MIC_In 和 Line_In 通道的 A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)， Line_In 通道的 A/D 轉(zhuǎn)換會(huì)被 MIC_In 通道的 A/D 需求打斷。也就是說，輸入的信號(hào)的信噪比 SNR 越低。如果把這七個(gè)引腳當(dāng)作 Line_In 通道，用戶必須首先把相對(duì)應(yīng)的 IOA 引腳設(shè)置為 “ 輸入 ” 。若 P_DAC_Ctrl單元第 4 位被設(shè)為 00，那么在轉(zhuǎn)換過程里讀出本單元 (7014H)亦會(huì)觸發(fā)A/D 轉(zhuǎn)換重 新開始。若未讀取 P_ADC(7014H)或 P_ADC_MUX_Data(702CH)單元中的數(shù)據(jù)， RDY 仍會(huì)保持為 1，并且不會(huì)啟動(dòng)下一次的 A/D 轉(zhuǎn)換。逐次逼近式控制首先將 SAR 中數(shù)據(jù)的最高有效位設(shè)為 1，而其它位全設(shè)為 0，即 1000000000B。即， VMIC 的狀態(tài)和 ADC 的狀態(tài)無關(guān)。 用戶可通過讀取 P_ADC(讀 )(7014H)單元，取得從 MIC_In 通道輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換結(jié)果。系統(tǒng)的默認(rèn)值為 ADE=0(關(guān)閉 ADC)。 ADC 的最大輸入電壓由 P_ADC_Ctrl(寫 )(7015H)的第 7 和第 8 位的值決定。 本次設(shè)計(jì)中，以 A口中 0～ 6 的任意 3 個(gè)引腳作為輸入引腳，以傳入外部加速度傳感器中 X、 Y、 Z三個(gè)方向上的數(shù)據(jù)。 方向向量 _Dir、屬性向量 _Attrib 和數(shù)據(jù)向量 _Data 分別代 表三個(gè)控制口。 在某些需要較大驅(qū)動(dòng)能力的 LED 而言， LED 會(huì)亮，但 IOA[0]會(huì)被 拉到一個(gè)很低的值。 P_IOA_Buffer(讀 /寫 )(7001H)。這為系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)帶來了很大的方便。 SPCE061A的輸入 /輸出 接口包含了多種控制單元，其結(jié)構(gòu)如圖 26所示。整個(gè)系統(tǒng)的外部電路連接如圖 25 表示。整個(gè)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳送的路徑結(jié)構(gòu)如圖 24所示。一些產(chǎn)品在應(yīng)用過程中為了達(dá)到最佳工作性能，需要不同的靈敏度。如果沿著某一個(gè)方向活動(dòng)，或者受到重力作用，輸出電壓就會(huì)根據(jù)其運(yùn)動(dòng)方向以及設(shè)定的傳感器靈敏度而改變其輸出電壓。另外也可以直接外接 5V的直流穩(wěn)壓源供電， 5V 電壓再通過 SPY0029 穩(wěn)壓到 。這樣，就不需要再用仿真器和編程器了。 輸入 /輸出 (I/O)接口。 7 圖 21 61 板框圖 我們?cè)谠O(shè)計(jì)中選擇的硬件是以凌陽 16位單片機(jī) SPCE061A為核心的精簡開發(fā)－仿真－實(shí)驗(yàn)板，簡稱 61 板，其硬件框圖如圖 21所示。 第三章：軟件設(shè)計(jì)，主要分為軟件系統(tǒng)的開發(fā) 、音頻的設(shè)計(jì)、 I/O 口與A/D 轉(zhuǎn)換的定義、主程序設(shè)計(jì)四方面的內(nèi)容。機(jī)械力也就轉(zhuǎn)化成可以控制單片機(jī)的電信號(hào)，達(dá)到了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求 [4]。 多數(shù)加速度傳感器是根據(jù)壓電效應(yīng)的原理來工作的。nSP?為核心的 SPCE061A 微控制器是適用于錄音、放音、數(shù)字語音識(shí)別應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品的一種最經(jīng)濟(jì)的選擇。39。 課題研究現(xiàn)狀 基于 SPCE061A 的智能玩具設(shè)計(jì)，尤其是調(diào)節(jié)情緒類玩具的設(shè)計(jì)，目前在國內(nèi)外市場上都比較罕見。通過 SPCE061A 開發(fā)板對(duì)傳感器輸出的電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取、轉(zhuǎn)化、分析，便可以控制播放壓縮好的 “ 哭聲 ” 。若再輔以各類外部傳感器模塊的特殊功能，智能玩具還可以與用戶進(jìn)行多種方式的互動(dòng) [1]。這種方式不僅簡單方便、易于操作，還具有很多趣味性。人們會(huì)難 以 集中注意力、容易分神、記憶力減退、選擇性思維失調(diào)、期待性焦慮、郁郁寡歡、冷漠偏執(zhí)、自卑多疑、消沉空虛、無端煩惱、遇事暴躁 ?? 尤其令人擔(dān)憂的是，具有心理問題的人還會(huì)容易狂熱和沖動(dòng)，對(duì)外界產(chǎn)生敵對(duì)情緒，且常常帶有攻擊性。硬件設(shè)計(jì)主要包括外圍電路的設(shè)計(jì)與連接，對(duì) I/O 接口、 A/D 轉(zhuǎn)換、音頻輸出的數(shù)據(jù)單元控制。 I 目錄 摘要 ......................................................... III Abstract ...................................................... IV 第 1章 緒論 .................................................... 1 課題背景 ................................................ 1 課題目的與意義 .......................................... 2 課題研究現(xiàn)狀 ............................................ 3 本文主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排 .................................. 5 第 2章 硬件設(shè)計(jì) ................................................ 6 硬件器件的選擇 .......................................... 6 SPCE061A 單片機(jī) .................................... 6 MMA7260QT 三軸加速度傳感器 ........................ 10 系統(tǒng)電路的連接 ......................................... 11 單片機(jī)控制單元的硬件設(shè)計(jì) ............................... 13 輸入 /輸出控制單元設(shè)計(jì) ............................ 13 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì) ................................. 16 DAC 方式音頻輸出設(shè)計(jì) .............................. 23 傳感器控制單元設(shè)計(jì) ..................................... 24 本章小結(jié) ............................................... 26 第 3章 軟件設(shè)計(jì) ............................................... 27 軟件系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì) ..................................... 27 音頻設(shè)計(jì) ............................................... 29 音頻處理方案 ..................................... 29 語音自動(dòng)播放函數(shù)設(shè)計(jì) ............................. 30 語音文件壓縮設(shè)計(jì) ................................. 33 I/O 接口及 A/D 轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì) ...............