【正文】 在凌陽單片機(jī)當(dāng)壓縮算法中， SACM_A20xx、 SACM_S480、 SACM_S240 適合用于錄音，可以應(yīng)用于語音提示；而 DVR 算法則可以用來錄音、放音，本次設(shè)計就是選擇 DVR 算法來編程設(shè)計的。如 CD、音樂等。 常見的幾種音頻壓縮編碼 波形編碼 所謂波形編碼是把時間域信號直接變換為數(shù)字代碼， 使現(xiàn)在生產(chǎn)的波形保持原來波形的圖像。而至于音樂更是高級的聲音信息，它使聲音符號化，但是也不能符號化所有的聲音信息。 W29C040 可以 儲存凌陽格式的語音資源，可以長達(dá)幾分鐘，應(yīng)用于各種錄音比較長的場合。 14 圖 MIC 錄音電路 A/D 轉(zhuǎn)換器對輸入語音信號進(jìn)行采樣，根據(jù)抽樣定理選用 8kHz 的抽樣頻率，并按照凌陽音頻格式進(jìn)行編碼，每秒將占用 16K 的儲存空間。 圖 SPCE061A 模塊結(jié)構(gòu)圖 圖 SPCE061A 的結(jié)構(gòu)圖 ADC 并行 I/O DAC μ’ nSP?內(nèi)核 WATCHDOGAO PWM 輸出 串行口 低電壓檢測和復(fù)位 RAMamp。 W29C040 的儲存器是臺灣華邦公司生產(chǎn)的一款 FLASH 儲存芯片，利用它儲存語音數(shù)據(jù)資源，可以播放幾分鐘的聲音。 以此同時，進(jìn)入后 PC 時代以來，基于嵌入式系統(tǒng)主要部件的單片機(jī)得到廣泛的使用?？紤]到凌陽單片機(jī)內(nèi)部儲存空間有限，不可能把這些數(shù)據(jù)信息儲存在芯片內(nèi)部，這時需要選用一款 外部存儲 器來存儲這些數(shù)據(jù)信息，使其具有更長的錄音時間，最后選用外部存儲器 W29C040。在國外，比較典型的語音芯片是美國生產(chǎn)的 ISD 語音芯片，采用模擬數(shù)據(jù)在半導(dǎo)體存儲器直接儲存的技術(shù)，即將模擬數(shù)據(jù)語音直接寫入單個存儲單元，不需要經(jīng)過 A/D、 D/A 轉(zhuǎn)化，很真實(shí)的重現(xiàn)語音真實(shí)聲音，避免了將聲音采集因量化和壓縮失真的現(xiàn)象。 在研究錄放音的道路上，以前的人們使用磁帶來記錄和播放聲音。 目前，數(shù)字錄放音系統(tǒng)，只是簡單地對數(shù)據(jù)采集、儲存和播放，但是過多的語音數(shù)據(jù)會對設(shè)備儲存設(shè)備的 需求。 【關(guān)鍵詞】 凌陽單片機(jī) W29C040 儲存器 數(shù)碼錄音與播放 II ABSTRACT With the increasing prosperity of the consumers’ electronics and the voice processing technology in the continuous application of the industrial, transportation, munications ,the demand of products which are having the function of digital recording and playback is constantly increasing. In order to better satisfy people’s daily life and work, I choose Sunplus MCU as the core, using a microphone to receive voice signals and use a memory to store the voice information recording and playback. The system based on the feature applies in the longer recording occasions. such as the selfrecording voice prompts, the temperature sensing store playback systems or other programs. The design of the hardware circuit includes a MIC recording circuit, DAC playback circuit, key circuit, the reset and clock circuit, the external W29C040 storage expansion circuit. The voice signal passing through the build of capacitors, resistors, processing in the preamplifier and the internal integration of the automatic gain (AGC) uses as the recording part。 And DAC playback part, goes through integrated amplifier SPY0030A, then connects with a speaker, realizes the voice recording of the function. The chip size is small, highly integrated, extensible, and strong interrupt handling. 【 Key words】 Sunplus W29C040 storage digital recording and playback III 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲 明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。而在未來，采取了對語音進(jìn)行編碼，使其減少了對儲存空間的需求。 用磁帶記錄、存儲、還原模擬語音信號的方法已有很長時間的歷史，基于這一方法的電子產(chǎn)品也到處可見， 且這些產(chǎn)品的體積都很 大， 在使用的范圍上受到了一定的限制。并且， 芯片功能也在加強(qiáng)。 而在設(shè)計 DAC 放音部分時， 考慮到語音資源儲存到儲存器當(dāng)中，需要把語音資源從儲存器 W29C040 取出來送進(jìn)解壓縮隊列，對數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，在定時中斷的情況下進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，為了 均勻的采集數(shù)據(jù)，錄放音過程中都需要用到定時 5 器進(jìn)行均勻采集數(shù)據(jù)，模擬的語音信息，在經(jīng)過濾波 、放大，通過揚(yáng)聲器進(jìn)行放音。隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電子系統(tǒng)設(shè)計已進(jìn)入片上系統(tǒng)（ soc， system on chip）時代，單片機(jī)的功能越來越強(qiáng)大。 凌陽十六位單片機(jī)具有易學(xué)易用的效率較高的一套指令系統(tǒng)和集成開發(fā)環(huán)境。FLASH IR SIO T/C 11 第二節(jié) μ’ nSP?內(nèi)核結(jié)構(gòu) SPCE061A 單片機(jī)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(yùn)算單元、寄存器組、中斷系統(tǒng)及堆棧等部分組成 。為了增加儲存時間，系統(tǒng)擴(kuò)展一塊外部儲存器 W29C040 來進(jìn)行擴(kuò)展容量和空間。系統(tǒng)提供 W29C040 的讀寫模塊，該模塊可以應(yīng)用于 W29C040 同系列的相關(guān)的芯片中。 二、 數(shù)字音頻的采樣和量化 因?yàn)橐纛l信號是模擬的信號，是連續(xù)的信號，而現(xiàn)在計算機(jī)是采用的數(shù)字算法，所以要將模擬的音頻信號進(jìn)行數(shù)字化處理。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。 而凌陽單片機(jī)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。 四、 程序接口介紹 語音在社會生活當(dāng)中占據(jù)非常重要的地位，它可以為我們生活帶來樂趣。 凌陽單片機(jī) SPCE061A 是 16 位的單片機(jī)，具有 DSP 功能，有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理和最高時鐘頻率可以達(dá)到 49MHz，具有運(yùn)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。 （ 2）、實(shí)現(xiàn)高保真復(fù)雜的壓縮技術(shù)，用于對高保真需求較多的場合。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(jìn)行壓縮編碼，先對其采樣后進(jìn)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。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?yàn)檎Z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。它可以與凌陽單片機(jī) SPCE061A 連接來實(shí)現(xiàn)具有錄放功能的系統(tǒng)。當(dāng)輸入電平信號減小時， AGC 電路自動增大放大器的增益，當(dāng)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。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(shè)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。 ③ 凌陽 方案： 凌 陽單片機(jī)正是 SOC 發(fā)展的產(chǎn)物， 它具備了集成度高，凌陽單片機(jī)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(dāng)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(jī)在語音處理能力方面存在優(yōu)勢 。與此同時，單片機(jī)的市場需求量也在日新月異的增加。 在設(shè)計 MIC 錄音電路部分 時 ， 先對其原理進(jìn)行分析，錄音部分 先采集語音資源通過 MIC 電路的 把語音信號轉(zhuǎn)換成電信號， 然后就以一定的速率采集數(shù)據(jù)，把模擬數(shù)據(jù)信息變成數(shù)字信號，即是 AD 過程，然后把輸入的信號送至SPCE0611A 單片機(jī)的前置放大器，經(jīng)過前置放大器的數(shù)據(jù)信息到了內(nèi)部增益控制電路，能自動 跟蹤前置放大器的音頻信號電平，并能根據(jù)跟蹤的結(jié)果自動的進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到平衡的狀態(tài)。 目前， 我國也在研發(fā)各種語音芯片，有的語音芯片則是集成在其他芯片功能，具有簡單的語音處理能力，比如凌陽單片機(jī) SPCE061A 集成了語音的一些簡單功能，所以它在處理語音數(shù)據(jù)方面存在它的優(yōu)勢。把語音 錄放音 的技術(shù)應(yīng)用在辦公自動化、安保系統(tǒng)、工業(yè)檢測系統(tǒng)、應(yīng)答系統(tǒng)、多媒體查詢系統(tǒng)、生活娛樂或者家用電氣產(chǎn)品當(dāng)中，這些產(chǎn)品都具備語音輸入輸出功能，并且能在合適的時候用語音實(shí)時播報功能對系統(tǒng)的警告信息、工作狀態(tài)、提示信息進(jìn)行相關(guān)的說明，提高了通信能力、減少了對錯誤處理的遺漏、提高了人們生活的質(zhì)量，給人們帶來了方便。而單片機(jī)語音錄放音系統(tǒng)就是為改變以前錄放音存在缺點(diǎn)兒設(shè)計的，它以數(shù)字電路為基礎(chǔ)，利用數(shù)字語音電路來實(shí)現(xiàn)語音的錄放音功能，并且它與微處理器聯(lián)合使用，具有體積小、易擴(kuò)展的特點(diǎn)。芯片體積小、集成度高、易擴(kuò)展、中斷處理能力強(qiáng)等特點(diǎn)。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。 本次設(shè)計目的是設(shè)計一套具有數(shù)碼錄音與播放的單片機(jī)系統(tǒng)。 而數(shù)字錄音系統(tǒng)則是將現(xiàn)場的語音模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散的的數(shù)字信號，把數(shù)字信息儲存在存儲介質(zhì)當(dāng)中，是數(shù)字語音處理技術(shù)當(dāng)中的一種。 在國內(nèi)外，語音技術(shù)的應(yīng)用已相當(dāng)成熟地進(jìn)入日用產(chǎn)品和工業(yè)化產(chǎn)品的許多領(lǐng)域 。 在程序的設(shè)計當(dāng)中，對錄音部分要使用匯編語言編寫程序，在放音部分則使用 C 語言編寫，整體的過程當(dāng)中需要用到凌陽單片機(jī)的庫函數(shù)、相應(yīng)的應(yīng)用程序接口 API 來編寫程序。 凌 陽公司推出的μ’ nSP?單片機(jī)就是基于 SOC 的新型數(shù) /?；旌系南到y(tǒng)芯片。在此環(huán)境中，支持標(biāo)準(zhǔn) C 語言，可以實(shí)現(xiàn) C 語言與凌陽匯編語言的互相調(diào)用，并且，提供了語音錄放的庫函數(shù)，只要了解庫函數(shù)的使 用，就會很容易完成語音錄放 。 u’ nSPTM 算術(shù)邏輯運(yùn)算單元 ALU 在運(yùn)算能力方面具有特色，能夠完成 16 位基本的算術(shù)邏輯運(yùn)算和帶移位操作的算術(shù)邏輯運(yùn)算以及應(yīng)用于數(shù)字信號處理的 16 位乘法運(yùn)算和內(nèi)積運(yùn)算等；而寄存器組是由 8 個 16 位寄存器組成，有專業(yè)寄存器和通用寄存器之分。它來儲存經(jīng)過處理的語音數(shù)據(jù)。 一、 W29C040 的介紹 W29C040 為 32 腳 DIP 封裝芯片，芯片電壓為 5V，內(nèi)部 512KI*8 位的快速閃存，它的結(jié)構(gòu)為 256 字節(jié)為一頁，每頁的擦寫時間為 5mS,整片擦除時間為50mS。把模擬化的信號數(shù)字化，采用的方式有很多種，如今，使用的最多的一種方法是將信號的波形采用 A/D 算法進(jìn)行處理，采用的方式有幾種，如波形編碼、參量編碼等。譯碼則是將數(shù)字序列經(jīng)過譯碼和濾波恢復(fù)成模擬信號，是編碼的逆過程。 第二節(jié) 凌陽音頻編碼算法 一、壓縮編碼的標(biāo)準(zhǔn) 不同的頻率影響著不同的編碼技術(shù) 標(biāo)準(zhǔn) 的音頻質(zhì)量。單片機(jī)對語音的控制如 錄放音的技術(shù)廣泛的應(yīng)用到我們的生活當(dāng)中，語音處理分為A/D 編碼處理、存儲解碼處理和 D/A 轉(zhuǎn)換等，如圖 A/D轉(zhuǎn)換 編碼 解碼 D/A 轉(zhuǎn)換 存儲 24 圖 語音處理 由于 MIC 麥克風(fēng)生成的 WAVE 文件占用的儲存空間量比較大，對于單片機(jī)來說存儲這樣大容量的文件是不現(xiàn)實(shí)的，為了避免單片機(jī)的不足之處，凌陽公司提出了一個解決方案，那就是建立了 SACMLIB 庫及相應(yīng)的應(yīng)用程序接口 API函數(shù) 。除此之外，還具有 FM 音樂合成式即SACM_MS01。如電話、 機(jī)器提示音等。 采用壓縮編碼的技術(shù)可以既保證對音頻的原始聲音的保持同時 也保證了對數(shù)據(jù)傳輸和儲存容量的要求。